EP2809172A1 - Verfahren zur verarbeitung von pflanzlichen rückständen - Google Patents

Verfahren zur verarbeitung von pflanzlichen rückständen

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Publication number
EP2809172A1
EP2809172A1 EP13705937.4A EP13705937A EP2809172A1 EP 2809172 A1 EP2809172 A1 EP 2809172A1 EP 13705937 A EP13705937 A EP 13705937A EP 2809172 A1 EP2809172 A1 EP 2809172A1
Authority
EP
European Patent Office
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residues
biogas
nuts
plant
vegetable
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13705937.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Lohmüller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Buehler Barth GmbH
Original Assignee
Buehler Barth GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Buehler Barth GmbH filed Critical Buehler Barth GmbH
Priority to EP13705937.4A priority Critical patent/EP2809172A1/de
Publication of EP2809172A1 publication Critical patent/EP2809172A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/023—Methane
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    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
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    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to a method and a plant for the processing of vegetable residues, in particular of shells of seeds and nuts, more particularly of shells of cocoa beans, husks of cereal seeds and rice residues.
  • dietary fiber from cocoa peel and other plant components such as cereal husks, residues of rice grains, germs and / or nuts were, for. B. because of their cellulose content, recognized as a possible food ingredient.
  • cocoa shell As a cocoa shell, the outer coating of cocoa beans be ⁇ draws, also called Testa. After harvesting the cocoa fruits are fermented ⁇ six days on average, which is
  • the beans are then dried, cleaned and roasted.
  • the fire ⁇ len the beans are broken and separated from the beans.
  • the cocoa peels are usually considered as a waste product.
  • the cocoa shells also contain valuable ingredients such.
  • polyphenols (1 to 2%) alkaloids such as theobromine (1 to 2%), vitamins such as vitamin D, minerals, amino acids ⁇ and soluble and insoluble dietary fibers.
  • the cocoa shells still contain up to 6% fat.
  • the use of cocoa peels in food is legally restricted in many places.
  • cocoa husk fibers also have mostly swelling or gelifying properties. You can bind fat and water and thus the viscosity of the mixture beeinflus ⁇ sen to which they are added. The cacao husk fibers are therefore so far only suitable for use in a few specific foods.
  • cacao cups in aromatic beverages, cocoa products, mulch, fertilizer and pet food.
  • the mechanical comminution of cocoa bean shells is known from EP 1 733 624.
  • the document shows a method for grinding cocoa shells, wherein the cocoa shells in a vortex processing device, also called “jet-mill", in the inserted led air to be carried away and mowed.
  • Other methods such as milling in a Windsichtermühle are also mög ⁇ lich but lead to higher wear.
  • cacao cup extracts The use of cacao cup extracts is also known.
  • a food colorant may, for example, according to
  • US 4,156,030 can be obtained by extraction with an acidic ethanol solution.
  • pigments can also be extracted with the aid of an aqueous alcohol.
  • a chocolate flavor may be provided by the treatment of Ka ⁇ kaoschalen with an alkalizing agent is available, as is shown in EP 2,174,557.
  • the known treatment methods of chocolate shells for providing food additives modify, in particular, the environment of the cocoa husk fibers, but leave the composition essentially unchanged. A targeted separation of undesirable components does not take place.
  • the slimes responsible for swelling and gelation properties include proteins and sugars that are not removed by conventional technologies such as alkalization and or water treatment.
  • EP 0 328 019 discloses a process with which dietary cocoa feed fibers for the production of chocolate fiber-rich products are made available from high-quality starting materials.
  • the object is achieved by a method according to claim 1.
  • the method is used for the processing of vegetable residues, in particular peels of seeds and nuts, more particularly of cocoa beans, husks of corn seeds and rice residues, residues of oily germs and nuts.
  • the vegetable residues are refined by the process according to the invention. In particular di decisivi ⁇ rule fibers and / or starting materials for a biogas plant will he witnesses ⁇ with the method.
  • Dietary fibers are here understood to mean indigestible dietary fiber.
  • the process according to the invention comprises the process steps (i) providing plant residues having a shell content of at least 5% by weight, in particular 20% by weight. ⁇ 6, white ter particular at least 50 wt .-%, more in particular min ⁇ least wt. 90%, (ii) at least partial hydrolysis, insbeson ⁇ particular at least partially fermentation of components of plant residues, in particular at least partially hydro ⁇ analysis from a carbohydrate, a fat and / or a protein and (iii) in particular separation of liquid phase with dissolved components and solid phase.
  • hydrolysis fermentation accompanied in which, in a particular anaerobic process CO 2, CH 4, NH 3 and / or another gas (eg. N 2, 0 2, H 2 S, H 2) is ent ⁇ / arise. Therefore, in the present application always hydrolysis or hydrolysis and simultaneous Fer ⁇ mentation is meant by hydrolysis.
  • the method according to the invention comprises a method step in which it is checked whether a fermentation has actually taken place. For example, it is determined whether gas has formed, in particular whether CO 2 , CH 4 and / or NH 3 has arisen. For this purpose, it can be measured, for example, whether the gas pressure rises during the process, whether certain gases / gas quantities arise, for example CO 2 , CH 4 , NH 3 and / or how the O 2 partial pressure changes in the liquid phase. Additionally or alternatively, the optical density (OD 600 ) of the liquid phase can be measured. This is a measure of the presence of microorganisms.
  • a detection reaction for the gases to be detected can be carried out.
  • hydrolysis is understood in particular to mean a process in which at least 3% by weight, preferably 5% by weight, more preferably at least 10% by weight, more preferably at least 30% by weight of the proteins, fats and / or or carbohydrates of plant residues are degraded.
  • Starting materials for the process are vegetable residues, which as a rule are produced as waste in a conventional production process, such as seed shells separated from cocoa beans before or after roasting, also called cocoa shells, residues of rice grains, corn kernels, coffee beans, wheat grains. or other cereal grains. Since can not be completely separated in the conventional manufacturing process, the hydric Be ⁇ constituents of the residues, and the amount of waste always contains a certain percentage of the hydric content, so the core of the pulp, the seed or bean. This proportion can also be greater, for example, at the beginning or end of a production batch. According to the invention, the vegetable residues contain a shell content of at least 20% by weight, in particular at least 50% by weight, more particularly at least 90% by weight.
  • step (ii) the fat content of the solid phase is reduced by at least 70% compared to the fat content of the vegetable residues provided in step (i).
  • the ratio of terrorismunlös ⁇ union is increased to water-soluble constituents of the solid phase at least 20%, as compared to the ratio in the vegetable residues provided in step (i).
  • the components which have gone into solution are preferably separated from the residue during the subsequent separation of the liquid and solid phases.
  • the separation is preferably carried out by filtration, by centrifuging, by decantation and / or by drying.
  • the suspension is passed through a perforated plate with a screw conveyor, an extruder or an expeller, wherein a large part of the liquid runs off. Subsequently, the mass is compacted under pressure, with a residual moisture content of about 12 wt .-% is achieved.
  • the mass can be dried under heating and / ornicure Kunststoff ⁇ supply, so that a residual moisture content of 3-4 wt .-% is left over.
  • the resulting mass can be further verar ⁇ beitet, it is for example easily be ground.
  • the solid phase has significantly lower proportions of water-soluble salts ⁇ , less protein, less fat and less cellulose as the vegetable residues starting material for the hydrolysis were. In addition, the proportion of slime is reduced.
  • the solid phase consists essentially of wasserun ⁇ soluble, so largely indigestible fibers.
  • the relatively tasteless, in the case of cocoa shells brown solid phase can be used as dietary fiber.
  • the solid phase is practically no longer gelififugd and shows improved Vermah ⁇ development properties. Product shelf life is increased as the basic elements responsible for spontaneous decomposition and oxidation Substances are already degraded in the inventive process.
  • pollutants such as pesticides and myotoxins can be significantly reduced by fermentation. Since at step (ii) is produced, an acidic medium, also heavy metals can better ge ⁇ dissolve and are washed out.
  • a ratio of macronutrients (C: N: P: S, that is, the Mengenver ⁇ ratio of carbon, nitrogen, phosphorus and sulfur) of 500: 15: 5: 3 produced, the C: N ratio is preferably Zvi ⁇ rule 10 and 45th
  • a Sus ⁇ board plant residues in a solvent, in particular produced water, in particular with a proportion of up to 40 wt .-% dry weight is preferred for the hydrolysis and / or fermentation.
  • the hydrolysis and / or fermentation is preferably carried out in a lockable, temperature-controlled and pressurizable tank. Typically, 100-300 m are proces ⁇ tet 3 suspension in a tank.
  • the suspension is preferably mixed at medium stirring speed, so that the most homogeneous possible mixing is effected.
  • the stirring ensures a sufficient mass transfer and prevents sedimentation.
  • the longer time is given to the hydrolysis and / or fermentation process the lower the stirring speed can be.
  • the faster the process should he follow ⁇ the higher the stirring speed must be.
  • the hydrolysis and / or fermentation is promoted by suitable Tempe ⁇ temperature and pressure conditions.
  • fin ⁇ det the hydrolysis and / or fermentation in a tank at a temperature between 25 and 40 ° C, in particular between 30 and 38 ° C, and at ambient pressure instead.
  • the hydrolysis in particular the fermentation, takes place at a temperature between 45 and 60 ° C, in particular between 50 and 55 ° C, and at ambient pressure.
  • the hydrolysis and / or fermentation typically requires ei ⁇ ne period of up to 7 days, preferably of up to 5 days, white ⁇ ter preferably of up to 1-2 days, in particular of at least 3 hours.
  • hydrolysis and / or fermentation is further favored by the addition of enzymes, in particular hydrolases such as lipases, amylases and proteases.
  • hydrolases such as lipases, amylases and proteases.
  • Enzymes provide in particular for the catalytic hydrolysis of biomolecules, ie saccharides, proteins and fats, which are broken down into their building blocks.
  • the hydrolysis and / or fermentation therefore preferably takes place enzymatically.
  • the hydrolysis and / or fermentation by the addition of an acid is, in particular an organic acid such ⁇ It sigklare or formic acid or a base, especially a Phosphate buffer, a carbonate buffer, NaOH or KOH.
  • the pH drops from about 7 to about 3.5 during hydrolysis and / or fermentation.
  • the hydrolysis and / or fermentation can also take place under the action of microorganisms.
  • the existing flora of the material to be hydrolyzed can be used on the one hand, or it is added deliberately puts ⁇ for hydrolysis viable microorganisms.
  • a Impfbakterium for compost added preferably in the amount 1/10000, 1/1000 be ⁇ vorzugt (bacterium solution to suspension) are preferred for the hydrolysis in the process erfindungsge- MAESSEN microorganisms.
  • a part of the process product in particular a part of the FLÜS ⁇ sigen phase can be used as inoculum for the processing of other starting materials.
  • the solids content is advantageously washed, sterilized and / or dried in a subsequent step.
  • the debacterization can take place in a roaster, in which the thermal treatment simultaneously ensures sterilization and drying.
  • the solids content is additionally ground. This can be done before washing, drying and debacterizing, before drying or even before washing.
  • the solids content can additionally be dyed, for example by alkalization.
  • Solid phase which is obtained from the hydrolysis and / or fermentation of Ka ⁇ kaoschalen, so food fiber-rich cocoa material is suitable for supplementing in the production of chocolates, compounds and / or fillings (eg., Dark chocolate and especially for shaped chocolate and ») Kakaogeträn ⁇ ken, candy bars, chocolate spread and baked goods.
  • the liquid phase which is formed in the process according to the invention is already deprived of most of the non-degradable fibers, in particular cellulose.
  • the liquid phase predominantly contains ingredients in a form convertible to the methane-forming bacteria. It can therefore be used directly for biogas production.
  • the process according to the invention therefore comprises, as a further process step, that the liquid phase is transferred as a high-energy liquid into a biogas plant.
  • the object is also achieved by using the fes ⁇ th share of the process product of the method as described above as a dietary fiber.
  • the object is also achieved by using the liquid portion of the process product of the method as described above as a feed for a biogas plant, in particular for power generation.
  • Biogas production In biogas development, microorganisms use the chemical energy stored in carbohydrates, sugars, fats and proteins for their metabolism under anaerobic conditions (with exclusion of air). Biogas production is divided into four stages:
  • fermentative bacteria break down polymeric compounds such as proteins, fats and carbohydrates into simpler components (monomers) with the aid of enzymes.
  • fermentation and acidification takes place.
  • the solutes are degraded by fermentative bacteria organic acids (acetic acid, propionic acid, butyric acid), which never ⁇ alcohols, aldehydes, hydrogen, carbon dioxide and walls ⁇ ren gases such as ammonia and hydrogen sulfide. This process takes place until the bacteria are inhibited by their own degradation products in their degradation process (low pH).
  • the third, so-called acetogenic phase forms the link between fermentation (acidification) and methane formation.
  • the components by acetogenic bacteria are so aufberei ⁇ tet that methanogenic bacteria, these can be converted into methane.
  • the reaction is endothermic, so it must be heat ⁇ leads.
  • acetic acid is split into methane-type bacteria which are extremely sensitive to oxygen, to methane , carbon dioxide and water. The water is removed during the condensation of the biogas mixture.
  • the resulting gas is used after an intermediate buffering in a gas storage usually in a combined heat and power plant for the production of electricity and / or heat.
  • the resulting gas can be used directly for combustion in a thermal process, for example in the heating of a Roös ⁇ ters.
  • the expected gas yield in the biogas plant is per tone ⁇ ne cocoa shells 460 to 500 standard cubic meters (460-500 Nm 3 / t) having a methane concentration up to 60% ⁇ 5%.
  • the object underlying the invention is also ge ⁇ dissolves as described above as a base or additive for a food product, in particular a gydrink energy by use of the liquid portion from the process product of the process.
  • the liquid phase contains easily digestible ingredients. It can be used immediately as a raw material or supplement after sterilization. be used for a food, in particular a concentrated feed for animals or an energy drink.
  • the object underlying the invention is also ge ⁇ triggers by a method, in particular as described above, for the processing of vegetable residues, especially peel of seeds and nuts, in particular husks of cocoa beans, trays of cereal grains and rice residues, residues of oily germs and Nuts wherein biogas is produced from at least a portion of the vegetable residues in a biogas plant and at least part of the biogas is used to provide energy in the production and / or processing of a product which leaves vegetable residues which in turn remain in the plant Procedures are processed.
  • the biogas is preferably used directly in a thermal combustion process, preferably in a roaster.
  • the method is in the manufacture and / or processing of the product, for. B. in the roasting of cocoa beans or in the production of Kakaonibs, except the crampes ⁇ by the biogas plant residues ⁇ energy supplied no further energy.
  • the process is thus an autonomous process for processing a vegetable product, especially cocoa beans.
  • the inventive method takes place in a plant
  • a production device in particular a roaster or a roaster and a hydrolysis tank or a roaster and a fermentation reactor,
  • a biogas tank a supply device, via which at least a part of vegetable residues from the production device can be transferred into the biogas tank, and
  • a return device for a part of the vegetable residues brought into the biogas tank is provided in the production device.
  • the production device and the biogas tank are preferably spatially close to each other, so that a feeder as a
  • the plant residues for example, occur in the roaster can initially, especially as above ⁇ be written, are subjected to a hydrolysis tank hydrolysis, or in a fermentation reactor, to a fermentation. Subsequently, biogas is obtained from the liquid phase in the biogas tank .
  • the biogas can occur already during the hydrolysis or the Fermenta ⁇ tion, which is preferably recycled in the recycling biogas ⁇ device.
  • the hydrolysis tank or the fermentation reactor and the biogas tank can form a spatial unit, or the hydrolysis tank ⁇ or the fermentation reactor is simultaneously formed as a biogas tank.
  • the object is also achieved by a dietary fiber obtained from vegetable residues, in particular peelings of seeds and nuts, more particularly husks of cocoa beans, husks of cereal seeds and rice residues, residues of oily germs and nuts, in particular in a method as described above, wherein the fiber has a fat content of less than 5% by weight, in particular less than 2.5% by weight and / or has a weight ratio of water-insoluble to water-soluble dietary fibers of greater than 6.5.
  • cocoa shells containing about 1.5 ⁇ 1% by weight of fat, 4.5 ⁇ 2.5% by weight of water, 11 ⁇ 6% by weight of proteins, 23 ⁇ 7% by weight of cellulose and pentosans and 8 ⁇ 3% by weight % Ash is suspended in 500 liters of rainwater in a hydrolysis tank of 3 m 3 volume.
  • the fat content can also be much higher, for example up to 7 wt .-%.
  • the suspension is maintained at a temperature of about 25 ° C or at 42 ° C.
  • the mixture is stirred vigorously every four hours for one minute.
  • the solid fraction is up to a halt dried in the sun Restfeuchtege ⁇ of 12 wt .-%. Thereafter, the solid is pasteu ⁇ ized and thermally dried until it has a residual moisture content of less than 5 wt .-%.
  • the solid end product is a dietary fiber-rich cocoa material.
  • This food fiber-rich cocoa material is particularly suitable for supplementing in the production of chocolate com- pounds and so-called fillings (eg chocolates, confectionery and / or bread fillings), cocoa drinks, candy bars, chocolate spread and baked goods.
  • the ratio of water-insoluble to water-soluble dietary fibers is about 5.5 for the starting material and greater than 19 for the final product.
  • the biogas yield per tonne of cocoa husk (o DM, "organic dry matter") is 485 standard cubic meters (485 Nm 3 / to DM ⁇ 10%) with a methane concentration of 60% ( ⁇ 5%).

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Verar- beitung von pflanzlichen Rückständen, insbesondere von Schalen von Samen und Nüssen, weiter insbesondere von Schalen von Kakao- bohnen, Schalen von Getreidesaat und Reisrückständen. Das Ver- fahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte (i) Bereitstel- len von pflanzlichen Rückständen mit einem Schalenanteil von mindestens 20 Gew.-%, (ii) zumindest teilweise Hydrolyse von Be- standteilen der pflanzlichen Rückstände, insbesondere zumindest teilweise Hydrolyseund/oder Fermentationvon einem Kohlenhyd- rat, einem Fett und/oder einem Protein.Anschliessend kann eine Trennung von flüssiger Phase mit gelösten Bestandteilen und fes- ter Phase erfolgen. Derfeste Anteil kann als diätische Faser und die flüssige Phase als Beschickung für eine Biogasanlage verwendet werden.

Description

Verfahren zur Verarbeitung von pflanzlichen Rückständen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Verarbeitung von pflanzlichen Rückständen, insbesondere von Schalen von Samen und Nüssen, weiter insbesondere von Schalen von Kakaobohnen, Schalen von Getreidesaat und Reisrückständen.
Aus dem Stand der Technik sind viele Vorschläge bekannt, Nah- rungs- und Genussmitteln unverdauliche Ballaststoffe wie Kleie, Carboxylmethylzellulose, pektingeschichtete Zellulose, Lignin, Hemizellulosen, Pentosanen, Gummi und Pektine zuzusetzen.
Auch Nahrungsfasern aus Kakaoschalen und anderen Pflanzenbestandteilen wie Getreideschalen, Rückstände von Reiskörnern, Keimen und/oder Nüssen wurden, z. B. wegen ihres Zellulosegehalts, als möglicher Nahrungsbestandteil erkannt.
Als Kakaoschale wird die äussere Umhüllung der Kakaobohnen be¬ zeichnet, auch Testa genannt. Nach der Ernte werden die Kakao¬ früchte im Schnitt sechs Tage fermentiert, wobei sich das
Fruchtfleisch von den Bohnen löst und die Bohnen ihren gewünschten Geschmack und die braune Färbung entwickeln. Anschliessend werden die Bohnen getrocknet, gereinigt und geröstet. Die Scha¬ len der Bohnen werden gebrochen und von den Bohnen getrennt.
Die Kakaoschalen werden in der Regel als Abfallprodukt betrachtet. Die Kakaoschalen enthalten allerdings auch wertvolle Inhaltsstoffe wie z. B. Polyphenole (1 bis 2 %) , Alkaloide wie Theobromin (1 bis 2 %) , Vitamine wie Vitamin D, Minerale, Amino¬ säuren und lösliche wie unlösliche diätische Fasern. Die Kakao¬ schalen enthalten immer noch bis zu 6 % Fett. Die Verwendung von Kakaoschalen in Nahrungsmitteln ist vielerorts gesetzlich beschränkt. Zwar ist seit der Umsetzung der EU- Richtlinie 2000/36/EG (2000) z. B. in Deutschland keine Höchst¬ menge mehr definiert, dennoch sind Hersteller und Verbraucher noch immer an einer Überwachung des Schalenanteils interessiert, da diese gesundheitsgefährdende Stoffe wie Pestizide, Mikroorga¬ nismen, Mykotoxine, freie Fettsäuren (FFA) und Schwermetalle enthalten können, und die Schalen Schäden an den Walzenstühlen verursachen können.
Insbesondere Kakaoschalenfasern haben ausserdem zumeist schwellende bzw. gelifizierende Eigenschaften. Sie können Fett sowie Wasser binden und somit die Viskosität der Mischung beeinflus¬ sen, der sie zugesetzt sind. Die Kakaoschalenfasern sind daher bislang nur für die Verwendung in wenigen bestimmten Nahrungsmitteln geeignet. Die Verwendung von Kakaoschalenfasern in einem gesäuerten Lebensmittelprodukt wie z. B. einem Käse ist bei¬ spielsweise in EP 2 174 555 gezeigt.
Es ist zudem bekannt, Kakaoschalen in aromatischen Getränken, Kakaoprodukten, Mulch, Dünger und Tiernahrung zu verwenden.
Die Gewinnung von Nahrungsfasern aus Kakaoschalen ist beispielsweise in EP 0 068 229 gezeigt, wobei die Schalen der Kakaobohnen einer Nassreinigung unterworfen, getrocknet und gemahlen werden. Das fein gemahlene Endprodukt soll Nahrungs- und Genussmitteln zur Verbesserung der verdauungsfordernden Eigenschaften zugesetzt werden.
Die mechanische Zerkleinerung von Kakaobohnenschalen ist aus EP 1 733 624 bekannt. Die Druckschrift zeigt ein Verfahren zum Mahlen von Kakaoschalen, wobei die Kakaoschalen in einer Wirbelverarbeitungsvorrichtung, auch „jet-mill" genannt, in der einge- führten Luft mitgerissen und vermählen werden. Andere Verfahren wie die Zermahlung in einer Windsichtermühle sind ebenfalls mög¬ lich, führen aber zu einem höheren Verschleiss.
Die Verwendung von Kakaoschalenextrakten ist ebenfalls bekannt. Ein Lebensmittelfarbstoff kann beispielsweise gemäss
US 4,156,030 durch die Extraktion mit einer sauren Ethanollösung gewonnen werden.
Pigmente können gemäss US 4,532,147 auch mit Hilfe eines wässri- gen Alkohols extrahiert werden.
Ein Schokoladengeschmacksstoff kann durch die Behandlung von Ka¬ kaoschalen mit einem alkalisierenden Agens zur Verfügung gestellt werden, wie in EP 2 174 557 gezeigt wird.
Die bekannten Behandlungsmethoden von Schokoladenschalen zum Bereitstellen von Nahrungsmittelzusätzen modifizieren vor allem das Umfeld der Kakaoschalenfasern, lassen die Zusammensetzung aber im Wesentlichen unverändert. Ein gezieltes Abtrennen von unerwünschten Bestandteilen findet nicht statt. Insbesondere beinhalten die für schwellenede bzw. gelifizierenden Eigenschaften verantwortlichen Schleime Proteine und Zucker, die mit herkömmlichen Technologien, wie Alkalisierung und oder Wasserbehandlung nicht entfernt werden.
Des Weiteren ist aus EP 0 328 019 ein Verfahren bekannt, mit welchem aus hochwertigen Ausgangsstoffen diätische Kakaonahrungsfasern für die Herstellung von nahrungsfaserreichen Schokoladenprodukten bereitgestellt werden.
Dazu wird ein Kakaopulver mit geringem Fettgehalt oder ein
Presskuchen (Kakaoliquor, dem die Kakaobutter entzogen ist) en- zymatisch behandelt, die beim Abbau der Stärke anfallenden Stärkeabbauprodukte separiert und der feste Rückstand gewaschen und getrocknet .
Bei dem herkömmlichen Herstellungsprozess von Schokolade fallen ca. 15-20 % (Gewicht) Abfall an Kakaoschalen an.
Ähnlich verhält es sich mit den Rückständen anderer pflanzlicher Nahrungsmittel wie den Schalen von anderen Samen und Nüssen, etwa von Reis, Getreide, Bohnen und Keimen. Diese fallen ebenfalls bei dem herkömmlichen Produktionsprozess in beträchtlicher Menge an. Sie enthalten in der Regel Fette, die oxidieren und sind so¬ mit nicht für den Verzehr geeignet.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Methode zur Weiterverar¬ beitung der pflanzlichen Rückstände vorzustellen, mit welcher die Nachteile des bekannten überwunden werden und ein wertiges Endprodukt zur Verfügung gestellt wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäss Anspruch 1. Das Verfahren dient zur Verarbeitung von pflanzlichen Rückständen, insbesondere Schalen von Samen und Nüssen, weiter insbesondere von Schalen von Kakaobohnen, Schalen von Getreidesaat und Reisrückständen, Rückständen von ölhaltigen Keimen und Nüssen. Die pflanzlichen Rückstände werden durch das erfindungsgemässe Verfahren veredelt. Insbesondere werden mit dem Verfahren diäti¬ schen Fasern und/oder Ausgangsstoffe für eine Biogasanlage er¬ zeugt .
Unter diätischen Fasern werden hier unverdauliche, für Nahrungsmittel geeignete Ballaststoffe verstanden. Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst die Verfahrensschritte (i) Bereitstellen von pflanzlichen Rückständen mit einem Schalenanteil von mindestens 5 Gew.-%, insbesondere 20 Gew . ~6 , wei ter insbesondere mindestens 50 Gew.-%, weiter insbesondere min¬ destens Gew. -90 %, (ii) zumindest teilweise Hydrolyse, insbeson¬ dere zumindest teilweise Fermentation, von Bestandteilen der pflanzlichen Rückstände, insbesondere zumindest teilweise Hydro¬ lyse von einem Kohlenhydrat, einem Fett und/oder einem Protein und (iii) insbesondere Trennung von flüssiger Phase mit gelösten Bestandteilen und fester Phase.
Bevorzugt geht mit der Hydrolyse eine Fermentation einher, bei welcher in einem insbesondere anaeroben Prozess CO2, CH4, NH3 und/oder ein anderes Gas (bspw. N2, 02, H2S, H2) ent¬ steht/entstehen. In der vorliegenden Anmeldung wird daher unter Hydrolyse stets Hydrolyse oder Hydrolyse und gleichzeitige Fer¬ mentation verstanden.
Alternativ wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren, wobei (i) pflanzlichen Rückständen mit einem Schalenanteil von mindestens 5 Gew.-%, insbesondere 20 Gew.-%, weiter insbesondere min¬ destens 50 Gew.-%, weiter insbesondere mindestens Gew. -90 % be¬ reitgestellt werden, und (ii) zumindest teilweise Fermentation, von Bestandteilen der pflanzlichen Rückstände, insbesondere zumindest teilweise Hydrolyse von einem Kohlenhydrat, einem Fett und/oder einem Protein stattfindet. Anschliessend kann eine Trennung von flüssiger Phase mit gelösten Bestandteilen und fester Phase erfolgen.
Die erfindungsgemässen Verfahren gehen über ein blosses Waschen der Rückstände hinaus; insbesondere einfolgt eine Fermentation unter bakteriellem Wachstum. In einer vorteilhaften Ausführungsform enthält das erfindungsge- mässe Verfahren ein Verfahrensschritt, bei dem überprüft wird, ob tatsächlich eine Fermentation stattgefunden hat. Zum Beispiel wird ermittelt, ob Gas entstanden ist, insbesondere ob CO2, CH4 und/oder NH3 entstanden ist. Dazu kann beispielsweise gemessen werden, ob der Gasdruck während des Prozesses ansteigt, ob be¬ stimmte Gase/Gasmengen entstehen, zum Beispiel CO2, CH4, NH3 und/oder wie sich der O2 -Partialdruck in der flüssigen Phase ändert. Zusätzlich oder alternativ kann die optische Dichte (OD600) der flüssigen Phase gemessen werden. Diese ist eine Mass für das Vorhandensein von Mikroorganismen.
Alternativ oder gleichzeitig kann eine Nachweisreaktion für die festzustellenden Gase durchgeführt werden.
Unter Hydrolyse wird im vorliegenden Verfahren insbesondere ein Prozess verstanden, bei welchen mindestens 3 Gew.-%, bevorzugt 5 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 10 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 30 Gew.-% der Proteine, Fette und/oder Kohlenhydrate der pflanzlichen Rückstände abgebaut werden.
Ebenso werden durch das erfindungsgemässe Verfahren Schleime ab¬ gebaut, die stark wasserbindend sind. So enthalten Kakaoschalen Schleime, die über 400 % des Eigengewichts an Wasser aufnehmen können, die sich störend auf die Eigenschaft, z.B. die Rheolo¬ gie, eines Endprodukts auswirken würden.
Ausgangsmaterial für das Verfahren sind pflanzliche Rückstände, die in der Regel als Abfall bei einem herkömmlichen Herstel- lungsprozess anfallen, wie zum Beispiel vor oder nach dem Rösten von den Kakaobohnen abgetrennte Samenschalen, auch Kakaoschalen genannt, Rückstände von Reiskörnern, Maiskörnern, Kaffeebohnen, Weizen- oder anderen Getreidekörnern. Da sich im herkömmlichen Herstellungsprozess die wertigen Be¬ standteile von den Rückständen nicht komplett trennen lassen, enthält auch der Abfallanteil stets einen gewissen Prozentsatz des wertigen Anteils, also des Kerns, des Fruchtfleisches, des Keims oder der Bohne. Dieser Anteil kann zum Beispiel bei Beginn oder am Ende einer Herstellungscharge auch grösser sein. Erfin- dungsgemäss enthalten die pflanzlichen Rückstände einen Schalenanteil von mindestens 20 Gew.-%, insbesondere mindestens 50 Gew.-%, weiter insbesondere mindestens 90 Gew.-%.
Bei der Hydrolyse erfolgt eine Aufspaltung von chemischen Bestandteilen durch die Anlagerung eines Wassermoleküls. Bei der Fermentation erfolgt eine Abbau von organischen Materialien, z.B. Zuckern, Proteinen, Fetten und Schleimen, bzw. einen Zersetzung in kleinere Bestandteile, wie kurzkettige Zucker, freie Aminosäuren, CO2 und Wasser.
In einer wässrigen Lösung gehen zum einen die ohnehin löslichen Bestanteile der pflanzlichen Rückstände in Lösung, zudem aber auch jene Bestandteile, die erst durch die Hydrolyse zu lösli¬ chen Bestandteile werden.
In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemässen Verfahr- nes wird während Schritt (ii) der Fettanteil der festen Phase um mindestens 70% reduziert, im Vergleich zu dem Fettanteil der pflanzlichen Rückständen, die in Schritt (i) zur Verfügung gestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich wird das Verhältnis von wasserunlös¬ lichen zu wasserlöslichen Bestandteilen der festen Phase um mindestens 20 % erhöht, im Vergleich zu dem Verhältnis bei den pflanzlichen Rückständen, die in Schritt (i) zur Verfügung gestellt werden.
Die in Lösung gegangenen Bestandteile werden bevorzugt bei der anschliessenden Trennung von flüssiger und fester Phase von dem Rückstand separiert.
Die Trennung erfolgt bevorzugt durch Filtration, durch Zentrifu- gieren, durch Dekantieren und/oder durch Trocknung.
Vorzugsweise wird die Suspension mit einem Schneckenförderer, einem Extruder oder Expeller über ein Lochblech geführt, wobei ein Grossteil der Flüssigkeit abläuft. Anschliessend wird die Masse unter Druck verdichtet, wobei ein Restfeuchtegehalt von etwa 12 Gew.-% erreicht wird.
Nachfolgend kann die Masse unter Erwärmung und/oder Trockenluft¬ zufuhr getrocknet werden, sodass ein Restfeuchtegehalt von 3-4 Gew.-% übrig bleibt. Die resultierende Masse kann weiter verar¬ beitet werden, sie ist beispielsweise leicht vermahlbar.
Die feste Phase weist signifikant geringere Anteile von wasser¬ löslichen Salzen auf, weniger Proteine, weniger Fette und weniger Zellulose als die pflanzlichen Rückstände, die Ausgangsstoff für die Hydrolyse waren. Zudem ist der Anteil an Schleimen verringert. Die feste Phase besteht im Wesentlichen aus wasserun¬ löslichen, also weitgehend unverdaulichen Fasern. Die relativ geschmacksneutrale, im Falle von Kakaoschalen braune feste Phase kann als Nahrungsfaser eingesetzt werden. Die feste Phase ist praktisch nicht mehr gelifizierend und zeigt verbesserte Vermah¬ lungseigenschaften. Die Produkthaltbarkeit ist erhöht, da die für spontane Verrottung und Oxidation verantwortlichen Grund- Stoffe in dem erfindungsgemässen Verfahren bereits abgebaut werden .
Ebenso können Schadstoffe, wie Pestizide und Myotoxine durch Fermentation signifikant reduziert werden. Da bei Schritt (ii) ein saures Medium entsteht, können auch Schwermetalle besser ge¬ löst und ausgewaschen werden.
Durch Zugabe von Nährstoffen lässt sich mit der Hydrolyse und dem nachfolgenden Abtrennen der wasserlöslichen Bestandteile ein Verhältnis der Makronährstoffe (C:N:P:S, d. h. das Mengenver¬ hältnis von Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel) von 500:15:5:3 herstellen, das C:N Verhältnis liegt bevorzugt zwi¬ schen 10 und 45.
Bevorzugt wird für die Hydrolyse und/oder Fermentation eine Sus¬ pension der pflanzlichen Rückstände in einem Lösungsmittel, insbesondere Wasser hergestellt, insbesondere mit einem Anteil von bis zu 40 Gew.-% Trockenmasse.
Die Hydrolyse und/oder Fermentation erfolgt bevorzugt in einem abschliessbaren, temperierbaren und druckbeaufschlagbaren Tank. Typischerweise kann 100-300 m3 Suspension in einem Tank verarbei¬ tet werden.
Die Suspension wird bevorzugt bei mittlerer Rührgeschwindigkeit vermischt, sodass eine möglichst homogene Vermischung bewirkt wird. Das Rühren sorgt für einen ausreichenden Stoffaustausch und verhindert eine Sedimentation. Je länger dem Hydrolyse- und/oder Fermentationsprozess Zeit gegeben wird, desto geringer kann die Rührgeschwindigkeit sein. Je schneller der Prozess er¬ folgen soll, umso höher muss die Rührgeschwindigkeit sein. Die Hydrolyse und/oder Fermentation wird durch geeignete Tempe¬ ratur- und Druckbedingungen begünstigt. Vorteilhafterweise fin¬ det die Hydrolyse und/oder Fermentation in einem Tank bei einer Temperatur zwischen 25 und 40 °C, insbesondere zwischen 30 und 38 °C, und bei Umgebungsdruck statt.
Alternativ findet die Hydrolyse, insbesondere die Fermentation, bei einer Temperatur zwischen 45 und 60 °C, insbesondere zwischen 50 und 55 °C, und bei Umgebungsdruck statt.
Die Hydrolyse und/oder Fermentation erfordert typischerweise ei¬ ne Dauer von bis zu 7 Tagen, bevorzugt von bis zu 5 Tagen, wei¬ ter bevorzugt von bis zu 1-2 Tagen, insbesondere von mindestens 3 Stunden.
Die Hydrolyse und/oder Fermentation wird des Weiteren begünstigt durch den Zusatz von Enzymen, insbesondere von Hydrolasen wie Lipasen, Amylasen und Proteasen. Enzyme sorgen insbesondere für die katalytische Hydrolyse von Biomolekülen, also Sacchariden, Proteinen und Fetten, die in ihre Bausteine zerlegt werden.
Bevorzugt findet die Hydrolyse und/oder Fermentation daher enzy- matisch statt.
Die meisten Hydrolysen und/oder Fermentationen laufen effektiver und schneller, wenn die Reaktion in einem sauren oder basischen Medium erfolgt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt die Hydrolyse und/oder Fermentation unter dem Zusatz einer Säure, insbesondere einer organischen Säure wie Es¬ sigsäure oder Ameisensäure oder einer Base, insbesondere eines Phosphatpuffers, eines Carbonatpuffers , NaOH oder KOH.
Dabei wird insbesondere ein pH-Wert zwischen 3.0 und 6.5, bevor¬ zugt zwischen 3.5 und 5.5 eingestellt.
Typischerweise fällt der pH-Wert während der Hydrolyse und/oder der Fermentation von einem Wert von ca. 7 auf etwa 3.5.
Die Hydrolyse und/oder Fermentation kann auch unter Einwirkung von Mirkoorganismen ablaufen. Dazu kann einerseits die vorhandene Flora des zu hydrolysierenden Materials verwendet werden oder es werden gezielt zur Hydrolyse fähige Mikroorganismen zuge¬ setzt. Bevorzugt werden für die Hydrolyse in dem erfindungsge- mässen Verfahren Mikroorganismen, insbesondere ein Impfbakterium für Kompost, zugesetzt, insbesondere in der Menge 1/10000, be¬ vorzugt 1/1000 (Bakteriumslösung zu Suspension).
Ein Teil der Verfahrensprodukts, insbesondere ein Teil der flüs¬ sigen Phase, kann als Inokulum für die Verarbeitung von weiteren Ausgangsstoffen verwendet werden.
Um die feste Phase für den Einsatz in der Herstellung von Nahrungsmitteln vorzubereiten, wird in einem nachfolgenden Schritt vorteilhafterweise der Feststoffanteil gewaschen, sterilisiert und/oder getrocknet.
Die Debakterisierung kann in einem Röster erfolgen, in welchem die thermische Behandlung gleichzeitig für eine Sterilisation und für eine Trocknung sorgt.
Bevorzugt wird der Feststoffanteil zusätzlich gemahlen. Dies kann vor dem Waschen, Trocknen und Debakterisieren, vor dem Trocknen oder sogar vor dem Waschen geschehen. Der Feststoffanteil kann ausserdem zusätzlich gefärbt werden, beispielsweise durch Alkalisierung .
Feste Phase, die aus der Hydrolyse und/oder Fermentation von Ka¬ kaoschalen gewonnen wird, also nahrungsfaserreiches Kakaomaterial, ist geeignet zur Ergänzung bei der Herstellung von Schokoladen, Compounds und/oder Fillings (z. B. dunkler Schokolade und besonders für geformte Schokolade und Kuvertüre) , Kakaogeträn¬ ken, Konfektriegeln, Schokoladenaufstrich und Backwaren.
Es ist bekannt, dass Zellulose bei einem pH-Wert von 7.5, der für die Methanbildung optimal ist, kaum abgebaut werden kann. Daher wird faserhaltige Biomasse in der Regel zunächst hydroly- siert und fermentiert und schliesslich wird die Biogasvergährung eingeleitet .
Der flüssigen Phase, die bei dem erfindungsgemässen Verfahren entsteht, ist bereits ein Grossteil der nicht abbaubaren Fasern, insbesondere Zellulose, entzogen. Die flüssige Phase enthält vorwiegend Inhaltsstoffe in einer für die Methan bildenden Bakterien umsetzbaren Form. Sie kann daher direkt zur Biogaserzeugung eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise umfasst das erfindungsgemässe Verfahren daher als weiteren Verfahrensschritt, dass die flüssige Phase als e- nergiereiche Flüssigkeit in eine Biogasanlage überführt wird.
Die Aufgabe wird ausserdem gelöst durch eine Verwendung des fes¬ ten Anteils aus dem Verfahrensprodukt des Verfahrens wie oben beschrieben als diätische Faser. Die Aufgabe wird ausserdem gelöst durch eine Verwendung des flüssigen Anteils aus dem Verfahrensprodukt des Verfahrens wie oben beschrieben als Beschickung für eine Biogasanlage, insbesondere für die Stromerzeugung.
Bei der Biogasentwicklung nutzen Mikroorganismen unter anaeroben Bedingungen (unter Luftausschluss ) die in Kohlenhydraten, Zuckern, Fetten und Proteinen gespeicherte chemische Energie für ihren Stoffwechsel. Die Biogasgewinnung untergliedert sich in vier Stufen:
In der Hydrolysephase spalten fermentative Bakterien polymere Verbindungen wie Proteine, Fette und Kohlenhydrate mithilfe von Enzymen in einfachere Bestandteile (Monomere) wie z. B. Amino¬ säuren, Glukose und Fettsäure. Hieran sind in der Regel anaerobe Bakterien beteiligt.
In der säurebildenden Phase erfolgt eine Vergärung und Säurebil¬ dung. Die gelösten Stoffe werden durch fermentative Bakterien zu organischen Säuren (Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure) , nie¬ deren Alkoholen, Aldehyden, Wasserstoff, Kohlendioxid und ande¬ ren Gasen wie Ammoniak und Schwefelwasserstoff abgebaut. Dieser Vorgang erfolgt, bis die Bakterien durch ihre eigenen Abbauprodukte in ihrem Abbauprozess gehemmt werden (niedriger pH-Wert) .
Die dritte, so genannte acetogene Phase bildet das Bindeglied zwischen der Vergärung (Versäuerung) und der Methanbildung. Hier werden die Bestandteile durch acetogene Bakterien so aufberei¬ tet, dass methanogene Bakterien diese in Methan umwandeln können. Die Reaktion verläuft endotherm, es muss also Wärme zuge¬ führt werden. In der vierten Phase, der Methanogenese wird die Essigsäure durch extrem Sauerstoffempfindliche methanogene Bakterien zu Me¬ than, Kohlendioxid und Wasser gespalten. Das Wasser wird während der Kondensation dem Biogasgemisch entnommen.
30 % der bekannten methanogenen Bakterienarten nutzen Wasserstoff und Kohlendioxid für ihren Stoffwechsel und sorgen so durch die Umsetzung des Wasserstoffs mit dem zuvor gebildeten Kohlendioxid für einen niedrigen Wasserstoffpartialdruck . Dieser ist für die Existenz der Essigsäurebakterien unerlässlich, obwohl sie selber Wasserstoff produzieren. Die methanogenen Bakterien und die acetogenen Bakterien leben somit in Symbiose.
Das entstandene Gas wird nach einer Zwischenpufferung in einem Gasspeicher in aller Regel in einem Blockheizkraftwerk zur Produktion von Strom und/oder Wärme verwendet. Alternativ kann das entstandene Gas direkt zur Verbrennung in einem thermischen Pro- zess genutzt werden, beispielsweise bei der Beheizung eines Rös¬ ters .
Der zu erwartende Gasertrag in der Biogasanlage beträgt pro Ton¬ ne Kakaoschalen zwischen 460 und 500 Normkubikmeter (460-500 Nm3/t) mit einer Methankonzentration bis zu 60% ± 5 %.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ausserdem ge¬ löst durch eine Verwendung des flüssigen Anteils aus dem Verfahrensprodukt des Verfahrens wie oben beschrieben als Grund- oder Zusatzstoff für ein Nahrungsmittel, insbesondere einen Ener- gydrink .
Die flüssige Phase enthält leicht verdauliche Bestandteile. Sie kann nach einer Sterilisation sofort als Grundstoff oder Ergän- zungsmittel für ein Nahrungsmittel, insbesondere ein Kraftfutter für Tiere oder ein Energiegetränk verwendet werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ausserdem ge¬ löst durch ein Verfahren, insbesondere wie oben beschrieben, zur Verarbeitung von pflanzlichen Rückständen, insbesondere Schalen von Samen und Nüssen, weiter insbesondere Schalen von Kakaobohnen, Schalen von Getreidesaat und Reisrückständen, Rückständen von ölhaltigen Keimen und Nüssen, wobei aus zumindest einem Teil der pflanzlichen Rückstände in einer Biogasanlage Biogas erzeugt wird und zumindest ein Teil des Biogases zur Bereitstellung von Energie bei der Herstellung und/oder der Verarbeitung eines Produktes verwendet wird, bei welcher pflanzliche Rückstände übrig bleiben, die ihrerseits in dem Verfahren verarbeitet werden.
Bevorzugt wird das Biogas direkt in einem thermischen Verbren- nungsprozess genutzt, bevorzugt in einem Röster.
In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird bei der Herstellung und/oder der Verarbeitung des Produktes, z. B. beim Rösten von Kakaobohnen bzw. beim Herstellen von Kakaonibs, ausser der durch das Biogas der pflanzlichen Rückstände bereitge¬ stellten Energie keine weitere Energie zugeführt.
Das Verfahren ist somit ein autonomes Verfahren zum Verarbeiten eines pflanzlichen Produkts, insbesondere von Kakaobohnen.
Das erfindungsgemässe Verfahren findet in einer Anlage statt, die
eine Produktionsvorrichtung, insbesondere einen Röster oder einen Röster und einen Hydrolysetank oder einen Röster und einen Fermentationsreaktor,
einen Biogastank, eine Zufuhreinrichtung, über welche zumindest ein Teil von pflanzlichen Rückständen aus der Produktionsvorrichtung in den Biogastank überführbar ist, und
eine Biogasverwertungseinrichtung, bei welcher aus dem im Biogastank gewonnen Biogas Energie zum Betreiben der Produktionseinrichtung gewinnbar ist,
umfasst .
Optional ist eine Rückführeinrichtung für einen Teil der in den Biogastank gebrachten pflanzlichen Rückstände in die Produktionsvorrichtung vorgesehen.
Die Produktionsvorrichtung und der Biogastank sind bevorzugt räumlich nah beieinander, sodass als Zuführeinrichtung eine
Rohrleitung oder eine Band verwendet werden kann.
Bei der Biogasverwertungseinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Stromerzeugungsvorrichtung handeln oder um einen Brenner, je nachdem, in welcher Form die Energie bei der Produktion benötigt wird. Die Biogasverwertungseinrichtung kann in die Produktionsvorrichtung integriert sein, zum Beispiel in Form eines Brenners als Teil eines Rösters.
Die pflanzlichen Rückstände, die beispielsweise in dem Röster anfallen, können zunächst, insbesondere wie weiter oben be¬ schrieben, in einem Hydrolysetank einer Hydrolyse, bzw. in einem Fermentationsreaktor einer Fermentation, unterzogen werden. Anschliessend wird aus der flüssigen Phase in dem Biogastank Bio¬ gas gewonnen.
Alternativ kann bereits während der Hydrolyse bzw. der Fermenta¬ tion Biogas entstehen, das bevorzugt in der Biogasverwertungs¬ einrichtung verwertet wird. Dazu können der Hydrolysetank bzw. der Fermentationsreaktor und der Biogastank eine räumliche Einheit bilden oder der Hydrolyse¬ tank bzw. der Fermentationsreaktor ist gleichzeitig als Biogastank ausgebildet.
Die Aufgabe wird ausserdem gelöst durch eine diätische Faser, gewonnen aus pflanzlichen Rückständen, insbesondere Schalen von Samen und Nüssen, weiter insbesondere Schalen von Kakaobohnen, Schalen von Getreidesaat und Reisrückständen, Rückständen von ölhaltigen Keimen und Nüssen, insbesondere in einem Verfahren wie oben beschrieben, wobei die Faser einen Fettanteil von kleiner als 5 Gew.-%, insbesondere kleiner als 2.5 Gew.-% aufweist und/oder ein Gewichts-Verhältnis von wasserunlöslichen zu wasserlöslichen Nahrungsfasern von grösser als 6.5 aufweist.
Ausführungsbeispiel :
150 kg Kakaoschalen mit einem Gehalt von etwa 1.5 ± 1 Gew.-% Fett, 4.5 ± 2.5 Gew.-% Wasser, 11 ± 6 Gew.-% Proteinen, 23 ± 7 Gew.-% Cellulose und Pentosane sowie 8 ± 3 Gew.-% Asche werden in 500 1 Regenwasser in einem Hydrolysetank mit 3 m3 Volumen suspendiert. Je nachdem, wie die Kakaoschalen gewonnen wurden und wie viel Fruchtanteil noch enthalten ist, kann der Fettgehalt auch wesentlich höher sein, z.B. bis zu 7 Gew.-%.
Die Suspension wird bei einer Temperatur von etwa 25 °C oder bei 42 °C gehalten. Die Mischung wird alle vier Stunden eine Minute lang kräftig gerührt.
Nach einer Inkubationszeit von 24 Stunden werden Feststoffe und Flüssigkeit mittels eines Lochblechs unter Ausschluss von Sauer¬ stoff getrennt, wobei der flüssige Anteil zunächst in einen Puf- fertank, der ebenfalls ein Volumen von 3 m aufweist, geleitet wird .
Die feste Fraktion wird in der Sonne bis zu einem Restfeuchtege¬ halt von 12 Gew.-% getrocknet. Danach wird der Feststoff pasteu¬ risiert und thermisch getrocknet, bis er eine Restfeuchte von kleiner als 5 Gew.-% hat.
Danach erfolgt eine Vermahlung auf eine Pulverkorngrösse, bei welcher 99.5 % der Körner einen Durchmesser von kleiner als 75 μιη haben.
Das feste Endprodukt ist ein nahrungsfaserreiches Kakao- Material. Dieses nahrungsfaserreiche Kakaomaterial ist besonders geeignet zur Ergänzung bei der Herstellung von Schokoladencom- pounds und so genannten Fillings (z. B. Pralinen-, Konfekt- und/oder Brotfüllungen), Kakaogetränken, Konfektriegeln, Schokoladenaufstrich und Backwaren.
Durch die Behandlung ist der Fettanteil um 70 % reduziert wor¬ den. Das Verhältnis von wasserunlöslichen zu wasserlöslichen Nahrungsfasern beträgt für den Ausgangsstoff etwa 5.5 und ist für das Endprodukt grösser als 19.
Die flüssige Phase wird in einen dritten Biogastank geleitet, der 40 m3 Volumen fasst und in dem sich 30 m3 Flüssigkeit befinden. Überschüssige Flüssigkeit wird dann wieder in den ersten Tank geleitet, in welchen wiederum frische Kakaoschalen zugefügt werden und die Hydrolyse beginnt. Auf diese Weise entsteht ein geschlossener Flüssigkeitskreiskauf, was insbesondere für Anla¬ gen in Ländern mit wenig Regenwasser vorteilhaft ist. Alternativ kann für die Hydrolyse stets frisches Regenwasser verwendet wer¬ den . Die Temperatur im Biogastank beträgt ca. 38-40 °C oder 38-42 °C. Es entsteht einen Biogasdruck von 2-5 bar.
Der Biogasertrag ergibt sich pro Tonne Ausgangsmasse Kakaoschale (o DM, „organic dry matter") zu 485 Normkubikmeter (485 Nm3/t o DM ± 10%) mit einer Methankonzentration von 60 % (± 5 %) .
Der Biogasertrag reicht aus, um einen Röster für Kakaobohnen zu betreiben, in dem die Ausgangsmenge an Kakaoschalen anfällt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Verarbeitung von pflanzlichen Rückständen, insbesondere Schalen von Samen und Nüssen, weiter insbesondere Schalen von Kakaobohnen, Schalen von Getreidesaat und Reisrückständen, Rückständen von ölhaltigen Keimen und Nüssen, insbesondere zur Erzeugung von diätischen Fasern und/oder von Ausgangsstoffen für eine Biogasanlage,
gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte
(i) Bereitstellen von pflanzlichen Rückständen mit einem Schalenanteil von mindestens 20 Gew.-%, insbesondere mindes¬ tens 30 Gew.-%, weiter insbesondere mindestens 50 Gew.-%, weiter insbesondere 90 Gew.-%,
(ii) zumindest teilweise Fermentation, von Bestandteilen der pflanzlichen Rückstände, insbesondere zumindest teilweise Fermentation, von einem Kohlenhydrat, einem Zucker, einem Fett und/oder einem Protein.
2. Verfahren insbesondere gemäss Anspruch 1, zur Verarbeitung von pflanzlichen Rückständen, insbesondere Schalen von Samen und Nüssen, weiter insbesondere Schalen von Kakaobohnen, Schalen von Getreidesaat und Reisrückständen, Rückständen von ölhaltigen Keimen und Nüssen, insbesondere zur Erzeugung von diätischen Fasern und/oder von Ausgangsstoffen für eine Biogasanlage,
gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte
(i) Bereitstellen von pflanzlichen Rückständen mit einem Schalenanteil von mindestens 20 Gew.-%, insbesondere mindes¬ tens 30 Gew.-%, weiter insbesondere mindestens 50 Gew.-%, weiter insbesondere 90 Gew.-%,
(ii) zumindest teilweise Hydrolyse, insbesondere Fermentati¬ on, von Bestandteilen der pflanzlichen Rückstände, insbesondere zumindest teilweise Hydrolyse, insbesondere Fermentati- on, von einem Kohlenhydrat, einem Zucker, einem Fett
und/oder einem Protein.
3. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch kennzeichnet, dass während Schritt (ii)
der Fettanteil der festen Phase um mindestens 70%, bezogen auf den Fettanteil der pflanzlichen Rückstände, reduziert wird und/oder
das Gewichts-Verhältnis von wasserunlöslichen zu wasserlös¬ lichen Bestandteilen der festen Phase um mindestens 20 %, bezogen auf das Verhältnis bei den pflanzlichen Rückständen, erhöht wird.
4. Verfahren gemäss Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch den folgenden zusätzlichen Verfahrensschritt
Trennung von flüssiger Phase mit gelösten Bestandteilen und fester Phase.
5. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
für Schritt (ii) eine Suspension der pflanzlichen Rückstände in einem Lösungsmittel, insbesondere Wasser, hergestellt wird, insbesondere mit einem Anteil von bis zu 40 Gew.-% Trockenmasse .
6. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
Schritt (ii) in einem Tank bei einer Temperatur zwischen 25°C und 55°C, insbesondere zwischen 25°C und 40°C oder zwi¬ schen 50°C und 55°C, stattfindet.
7. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (ii) enzymatisch, insbesondere unter Zusatz von En¬ zymen, stattfindet.
8. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
Schritt (ii) bei einem pH-Wert zwischen 3.0 und 6.5, bevor¬ zugt zwischen 3.5 und 5.5 stattfindet, insbesondere dass Schritt (ii) unter dem Zusatz einer Säure oder einer Base erfolgt, wobei insbesondere der pH-Wert während Schritt (ii) absinkt .
9. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
für Schritt (ii) Mikroorganismen, insbesondere ein Inokulum, zugesetzt werden.
10. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche 4-9, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Phase gewaschen, steri¬ lisiert und/oder getrocknet wird.
11. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Phase als energiereiche Flüssigkeit in eine Biogasanlage überführt wird.
12. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren entstehendes Biogas in eine Biogasverwertungseinrichtung überführt wird.
13. Verwendung des festen Anteils aus dem Verfahrensprodukt des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1-12 als diätische Fa¬ ser .
14. Verwendung des flüssigen Anteils aus dem Verfahrensprodukt des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1-12 als Beschi¬ ckung für eine Biogasanlage, insbesondere für die Stromer¬ zeugung .
15. Verwendung des flüssigen Anteils aus dem Verfahrensprodukt des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1-12 als Zusatz¬ stoff für einen Energydrink.
16. Verfahren zur Verarbeitung von pflanzlichen Rückständen, insbesondere Schalen von Samen und Nüssen, weiter insbesondere Schalen von Kakaobohnen, Schalen von Getreidesaat und Reisrückständen, Rückständen von ölhaltigen Keimen und Nüssen, insbesondere gemäss den Ansprüchen 1-12, mit den fol¬ genden Schritten
(i) Erzeugung von Biogas in einer Biogasanlage aus zumindest einem Teil der pflanzlichen Rückstände,
(ii) Verwendung von zumindest einem Teil des Biogases zur Bereitstellung von Energie bei der Herstellung und/oder der Verarbeitung eines Produktes, bei welcher pflanzliche Rück¬ stände übrig bleiben, die ihrerseits zumindest teilweise in dem Verfahren verarbeitet werden.
17. Anlage zur Verarbeitung von pflanzlichen Rückständen, insbesondere Schalen von Samen und Nüssen, weiter insbesondere Schalen von Kakaobohnen, Schalen von Getreidesaat und Reisrückständen, Rückständen von ölhaltigen Keimen und Nüssen, insbesondere gemäss Anspruch 16, umfassend
eine Produktionsvorrichtung, insbesondere einen Röster oder einen Röster und einen Hydrolysetank oder einen Röster und einen Fermentationsreaktor,
einen Biogastank, eine Zufuhreinrichtung, über welche zumindest ein Teil von pflanzlichen Rückständen aus der Produktionsvorrichtung in den Biogastank überführbar ist und
eine Biogasverwertungseinrichtung, bei welcher aus dem im Biogastank gewonnen Biogas Energie zum Betreiben der Produktionseinrichtung gewinnbar ist.
Diätische Faser, gewonnen aus pflanzlichen Rückständen, insbesondere Schalen von Samen und Nüssen, weiter insbesondere Schalen von Kakaobohnen, Schalen von Getreidesaat und Reisrückständen, Rückständen von ölhaltigen Keimen und Nüssen, insbesondere in einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1-12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Faser einen Fettanteil von kleiner als 5 Gew.-%, insbesondere kleiner als 2.5 Gew.-%, aufweist und/oder ein Gewichts-Verhältnis von wasserunlöslichen zu wasserlöslichen Nahrungsfasern von grösser als 6.5 aufweist.
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