PL191862B1

PL191862B1 - Sposób przetwarzania ziaren łubinu zawierających alkaloidy, białka i oleje z wytwarzaniem produktu z ziaren łubinu przy użyciu selektywnego frakcjonowania

Info

Publication number: PL191862B1
Application number: PL339737A
Authority: PL
Inventors: Andreas Wäsche; Wolfgang Holley; Thomas Luck; Till Nürrenbach; Axel Borcherding
Original assignee: Fraunhofer Ges Forschung
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2006-07-31
Also published as: IL135196A0; HU228365B1; SK283368B6; DE19813207C1; HUP0004826A3; SK4772000A3; PT1024706E; HUP0004826A2; HRP20000197A2; EP1024706B1; AU738948B2; ATE218281T1; WO1999017619A1; CA2305287A1; AU738948C; HRP20000197B1; PL339737A1; DK1024706T3; ES2178284T3; US6335044B1

Abstract

1. Sposób przetwarzania ziaren lubinu zawierajacych alkaloidy, bialka i oleje z wytwarza- niem produktu z ziaren lubinu przy uzyciu selektywnego frakcjonowania, znamienny tym, ze: - mieli sie i/lub formuje ziarna lubinu do postaci talerzykowatych platków o grubosci ponizej 1 mm, korzystnie pomiedzy 200 - 400 µ m; - poddaje sie posredniemu dzialaniu ciepla talerzykowate platki w mozliwie bezwodnych wa- runkach z uzyskaniem dezaktywacji enzymów zawartych w ziarnach lubinu; - odoleja sie talerzykowate platki przy uzyciu rozpuszczalnika wybranego sposród pentanu, heksanu, heptanu lub nadkrytycznego CO 2 z otrzymaniem lipidów i platków o zredukowa- nej zawartosci tluszczu, korzystnie mniejszej lub równej 10%; - odgoryczkowuje sie platki o zredukowanej zawartosci tluszczu przy uzyciu procesu eks- trakcji wodnej, przeprowadzanego korzystnie w dwóch etapach, zwlaszcza w obiegu za- mknietym, z otrzymaniem rafinatu o zredukowanej ilosci alkaloidów oraz ekstraktu wodnego. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przetwarzania ziaren łubinu zawierających alkaloidy, białka i oleje z wytwarzaniem produktu z ziaren łubinu przy użyciu selektywnego frakcjonowania.

Surowe białko używane jest w przemyśle spożywczym i spożywczo-przetwórczym a także ma wiele zastosowań w przemyśle chemicznym, np. w produkcji klejów, emulsji fotograficznych, kosmetyków itd.

Białka, jako zasadniczy składnik zwierząt jak i roślin, są naturalnym surowcem, który może być wytwarzany na skalę przemysłową np. z mleka, soi, pszenicy. Ziarna łubinu, które przypominają soję pod względem zawartości procentowej białka, błonnika i oleju, są szczególnie ważnym surowcem do produkcji białka. Szczególnie interesująca jest uprawa łubinu i przetwarzanie ziaren łubinu do produkcji pożądanych produktów białkowych, ponieważ łubin może być kultywowany także w regionach, które są nieodpowiednie do uprawy soi, takie jak np. Europa zachodnia czy Australia.

Bezpośrednie użycie produktów z łubinu, zwłaszcza w przemyśle spożywczym, jest ograniczone zawartością goryczki pochodzącej z rośliny, tak zwanych alkaloidów, a w przypadku tak zwanego łubinu goryczkowego, który jest korzystny ze względu na uprawę, nawet całkowicie wykluczone. Przy przetwarzaniu ziaren łubinu do zastosowania spożywczego jest zatem niezbędne wyeliminowanie alkaloidów. Natomiast tak wyekstrahowane alkaloidy mogą być selektywnie zastosowane jako składniki aktywne w rolnictwie i farmacji, co sprawia że całkowite wykorzystanie odpowiednio łubinu lub łubinu goryczkowego jest niezwykle interesujące również z punktu widzenia ekonomicznego.

Niemiecki patent DE 537 265, który został opublikowany w 1931, opisuje praktyczne wykorzystanie łubinu wraz z odgoryczkowaniem przy użyciu ekstrakcji stopniowej roztworami wodnymi. Odgoryczkowanie jest przeprowadzane jako ekstrakcja stopniowa w warunkach mokrych wiórów łubinu z dodatkiem kwasu i późniejszego rozpuszczenia soli tworzących się w środowisku kwaśnym.

Co więcej publikacja WO 83/00419 opisuje sposób i przyrząd do usuwania goryczki z ziarna łubinu goryczkowego, zgodnie z którym to sposobem łubin w postaci bardzo drobno zmielonej płukany jest w przepływie przeciwprądowym odpowiednimi roztworami ekstrakcyjnymi o różnych stężeniach, przy czym jako rozpuszczalnik stosowana jest woda.

Poprawiony sposób odgoryczkowywania ziaren łubinu można przeczytać w publikacji

WO 97/12524, w którym to sposobie występuje wstępne rozdrabnianie ziaren łubinu do grysowatych granulek o średnicach od 200 do 600 μm i obróbka termiczna ziaren, dzięki której uzyskuje się selektywną dezaktywację enzymów obecnych w ziarnach. Obróbka termiczna jest rozumiana jako blanszowanie, tj. bezpośrednie potraktowanie zmielonych ziaren gorącą parą. Po blanszowaniu ziarna są poddawane procesowi odgoryczkowywania, który składa się z dwóch etapów, pierwszy stopień ekstrakcyjny powoduje oddzielenie alkaloidów i innych substancji nieodżywczych. W tym celu ziarna rośliny są mieszane ze świeżą wodą do picia jako rozpuszczalnikiem w środowisku kwaśnym w celu przeciwprądowej ekstrakcji. Operacja mieszania może być przeprowadzana w kilku etapach dopóki nie otrzyma się ekstraktu bogatego w nieodżywcze produkty i rafinatu o odpowiedniej zawartości białka i błonnika. W drugim etapie do rafinatu otrzymanego w pierwszym etapie odgoryczkowywania dodawana jest woda jako rozpuszczalnik w środowisku zasadowym. W wyniku drugiego etapu ekstrakcji otrzymywany jest rafinat bogaty w błonnik i mleczko białkowe bogate w białka.

Wszystkie opisane powyżej sposoby odgoryczkowywania mają wspólny cel tzn. po pierwsze produkcję białek w najczystszej zmożliwych postaci, a po drugie uzyskanie odgoryczkowania błonnika tak dokładne jak to możliwe, ze względu na wymagania przemysłu spożywczego i spożywczoprzetwórczego.

Powyższe sposoby jednakże posiadają także różne, właściwe im wady: z jednej strony ziarna roślin, a zwłaszcza łubinu, posiadają przeciętną zawartość procentową oleju w przedziale około 10 do 15 %, który zawiera nie tylko czysty olej taki jak triglicerole, ale także drugorzędowe składniki lipofilne takie jak karotenoidy, lecytyny lub alkaloidy lipofilne. W szczególności te ostatnie substancje lipofilne nie mogą być odgoryczkowane w zadawalający sposób przy użyciu znanych sposobów odgoryczkowywania, tak więc końcowy produkt odgoryczkowywania nieuchronnie zawiera alkaloidy lipofilne.

Pomimo tego znany sposób opisany w publikacji WO 97/12524 obejmuje dezaktywację enzymów obecnych w ziarnach roślin, przed procesem odgoryczkowywania, co pozwala na wykluczenie, wczasie magazynowania, enzymatycznego utleniania nienasyconych kwasów tłuszczowych w odgoryczkowanych produktach, co mogłoby, przykładowo, prowadzić do powstania zjełczałego smaku, co byłoby niekorzystne w sektorze spożywczym. Jednakże dezaktywacja enzymów przeprowadzana jest przy pomocy blanszowania, czyli przez potraktowanie ziaren gorącą parą, co oprócz dezaktywacji

PL 191 862 B1 enzymów nieuchronnie prowadzi także do szkodliwego nagromadzenia białek o nienatywnych postaciach i właściwościach.

Ostatecznie na pomyślność procesu odgoryczkowania ma także wpływ kształt zmielonych ziaren łubinu. Na przykład zaproponowany w publikacji WO 97/12524 kształt granulatu grysowego, jest niekorzystny ponieważ obejmuje względnie dużą objętość, z której muszą być wyizolowane poszczególne składniki do wyekstrahowania, co oznacza że substancje do ekstrakcji mogą opuszczać ziarna łubinu w kształcie grysowatych granulek tym trudniej im większa jest odległość od wnętrza objętości na zewnątrz każdej grysowatej granulki. Z drugiej strony, w publikacji WO 83/00419 zaproponowano zmielenie ziaren łubinu, do odgoryczkowania, do postaci ultra-przemiału, gdzie granulki mają rozmiary pomiędzy 1 μm a 50 μm. Jednakże przy takich rozmiarach granulek pojawiają się problemy natury inżynieryjno-procesowej w trakcie rozdzielania fazy ciekłej i stałej, gdyż otrzymywany produkt przemiału do ekstrakcji ma postać kurzu i wymaga stosowania złożonych etapów filtracji, które są kosztowne w obróbce procesowej i czasochłonne oraz kosztowne podczas produkcji przemysłowej.

Przedmiotem wynalazku jest sposób przetwarzania ziaren łubinu zawierających alkaloidy, białka i oleje z wytwarzaniem produktu z ziaren łubinu przy użyciu selektywnego frakcjonowania polegający na tym, że:

- mieli się i/lub formuje ziarna łubinu do postaci talerzykowatych płatków o grubości poniżej 1 mm, korzystnie pomiędzy 200 - 400 μm;

-poddaje się pośredniemu działaniu ciepła talerzykowate płatki w możliwie bezwodnych warunkach z uzyskaniem dezaktywacji enzymów zawartych w ziarnach łubinu;

- odoleja się talerzykowate płatki przy użyciu rozpuszczalnika wybranego spośród pentanu, heksanu, heptanu lub nadkrytycznego CO2 z otrzymaniem lipidów i płatków o zredukowanej zawartości tłuszczu, korzystnie mniejszej lub równej 10%;

- odgoryczkowuje się płatki o zredukowanej zawartości tłuszczu przy użyciu procesu ekstrakcji wodnej, przeprowadzanego korzystnie w dwóch etapach, zwłaszcza w obiegu zamkniętym, zotrzymaniem rafinatu o zredukowanej ilości alkaloidów oraz ekstraktu wodnego.

Korzystnie mielenie ziaren łubinu przeprowadza się przy użyciu rolkowego młynka tworzącego płatki po wstępnym mieleniu ziaren, z łuskami lub bez.

Korzystnie przed mieleniem i/lub kształtowaniem ziarna łubinu przesiewa się według rozmiaru ikształtu, a następnie łuska się je.

Korzystniej w procesie łuskania ziarna łubinu przepoławia się i oddziela od łusek.

Korzystnie płatki tworzy się przy użyciu rolek płatkujących, których temperatura jest niższa od temperatury denaturacji białek ziaren łubinu, lepiej poniżej 40°C.

Korzystnie płatki poddaje się pośredniemu działaniu ciepła przy użyciu wstępnie podgrzanych rolek płatkujących.

Korzystnie z odolejowanych talerzykowatych płatków usuwa się rozpuszczalnik w warunkach obniżonej wilgotności lub bezwodnych.

Korzystniej usuwanie rozpuszczalnika przeprowadza się przy zastosowaniu przegrzanego heksanu lub heksanu przemysłowego.

Korzystnie płatki poddaje się pośredniemu działaniu ciepła przy użyciu rusztów cieplnych. Korzystnie proces ekstrakcji wodnej obejmuje dwa etapy, w których:

-w pierwszym etapie wprowadza się płatki do wodnego środowiska kwaśnego dla wyizolowania substancji rozpuszczalnych w środowisku kwaśnym oraz rafinatu nierozpuszczalnego w środowisku kwaśnym;

-w drugim etapie wprowadza się rafinat nierozpuszczalny w środowisku kwaśnym do wodnego środowiska zasadowego dla uzyskania ekstraktu wodnego oraz rafinatu nierozpuszczalnego wśrodowisku kwaśnym i zasadowym.

Korzystniej w pierwszym etapie powyższego procesu stosuje się wodne środowisko kwaśne o temperaturze niższej od temperaturypokojowej,korzystniepomiędzy10°Ca18°C.

Korzystniej ekstrakt wodny oddziela się od rafinatu nierozpuszczalnego w środowisku kwaśnym poprzez wirowanie z użyciem wirówki dekantacyjnej, chłodzonej i przepłukiwanej wodą lub ekstraktem w miejscach zapadek.

Korzystniej w drugim etapie powyższego procesu w czasie ekstrakcji w wodnym środowisku zasadowym stosuje się temperaturę wyższą niż temperatura pokojowa, korzystnie pomiędzy 35°C a 45°C.

Korzystniej pierwszy etap powyższego procesu przeprowadza się jako wielostopniowy proces ekstrakcji wodnej, przy czym do ustalenia stosunku pomiędzy rafinatem nierozpuszczalnym w środo4

PL 191 862 B1 wisku kwaśnym a ekstraktem wodnym na poziomie mniejszym niż 10:1 jedną część ekstraktu wodnego dodaje się od razu do kolejno następującego po nim etapu procesu wielostopniowego.

Jeszcze korzystniej do ustalenia stosunku rafinatu nierozpuszczalnego w środowisku kwaśnym a ekstraktem wodnym na poziomie wyższym niż 10:1 w trakcie kolejno następującego po nim etapu procesu wielostopniowego oddziela się jedną część ekstraktu wodnego.

Korzystniej proces ekstrakcji wodnej przeprowadza się w obiegu zamkniętym, w którym:

- odolejowane płatki zawiesza się w wodzie o pH pomiędzy 3,5 a 5,5 i ekstrahuje się alkaloidy,

- zawiesinę płatków, tak zwany rafinat, miesza się z ługiem o pH pomiędzy 6,6 a 8,5 dla wytworzenia białka,

- zawiesinę rozdziela się na rafinat i ekstrakt białek przy użyciu wirówki dekantacyjnej,

- następnie dodaje się do ekstraktu białek ponownie środowisko kwaśne z uzyskaniem frakcjonowania serwatki i twarogu białkowego, i

- serwatkę dodaje się w całości ponownie do płatków poddanych wstępnej ekstrakcji przy pH pomiędzy 3,5 a 5,5.

Jeszcze korzystniej separację serwatki i twarogu białkowego o zawartości 85% białka w suchej masie, korzystnie 90% w suchej masie przeprowadza się przy użyciu wirówki dekantacyjnej.

Nawet jeszcze korzystniej otrzymaną tak serwatkę poddaje się następnie klaryfikacji za pomocą separatora, następnie podgrzewaniu, po czym poddaje się ją drugiej klaryfikacji w separatorze.

Najkorzystniej serwatka dwukrotnie poddana klaryfikacji jest ponownie wykorzystywana w procesie, wraz z elementami stałymi z pierwszej separacji, przy czym białko przetwarza się dalej a produkty stałe oddziela się w drugiej separacji.

Korzystniej wytwarzanie białek przeprowadza się na kilku poziomach pH na etap z uzyskaniem frakcjonowania białka.

Korzystniej proces ekstrakcji wodnej prowadzi się do otrzymania pozostałości o zredukowanej zawartości białka, w której ilość białka jest mniejsza niż 20% w suchej masie, zawartość błonnika jest większa niż 60%, korzystnie większa niż 70%, natomiast zawartość rozpuszczalnych węglowodanów jest mniejsza niż 5%, korzystnie mniejsza niż 1%.

Korzystniej łuski oddzielone przed odolejaniem miesza się z ekstraktem wodnym zawierającym alkaloidy ekstrahowanym przy pH pomiędzy 3,5 a 5,5 a następnie suszy się je.

Niniejszy wynalazek opisuje sposób przetwarzania ziaren łubinu zawierających białka, alkaloidy i oleje w celu uzyskania produktów z ziarna łubinu zarówno bogatego w alkaloidy, tak zwanego łubinu goryczkowego, jak i ubogiego w alkaloidy, przy użyciu selektywnego frakcjonowania, który pozwala na uzyskanie możliwie najczystszego pozbawionego goryczki białka i błonnika, przy czym przeprowadzane procesy przemysłowe mogą być osiągnięte przy wykorzystaniu najniższych możliwych kosztów. Należy także pamiętać o tym, że białka tak traktowane powinny pozostać niezmienione w ich natywnej postaci, natomiast enzymy zawarte w łubinie powinny być dezaktywowane, a alkaloidy lipofilne powinny być ekstrahowane możliwie najskuteczniej przy użyciu jak najdelikatniejszych metod. Proces zaprojektowano tak aby zawierał najprostsze, wzajemnie dopasowane podprocesy prowadzące do poprawy stopnia odgoryczkowywania ziaren łubinu, lub by zmniejszyć koszty procesu przy takim samym stopniu odgoryczkowywania.

W sposobie według wynalazku na początku ziarna łubinu są łuskane, a łuski oddzielane. Jest szczególnie zalecane dla późniejszych etapów procesu, aby przed lub podczas łuskania, ziarna łubinu były przesiewane według kształtu i rozmiaru. Do przesiewania można używać siatek o odpowiednim rozmiarze oczek. Operację łuskania można prowadzić w tak zwanym zimnym procesie, w którym ziarna łubinu są przepoławiane a następnie pozbawiane łusek. Następnie ziarna pozbawione łusek (zarodki) można w takiej postaci mielić, lub kształtować z utworzeniem talerzykowatych płatków, które w takiej postaci można wystawiać na pośrednie działanie ciepła, przy czym eliminuje się w dużym stopniu wodę. Płatki dogodnie są formowane przy użyciu młynków rolkowych, których temperatura jest niższa od temperatury denaturacji białka łubinu, tj. poniżej 40°C.

Łagodne pośrednie działanie temperatury powoduje dezaktywację enzymów zawartych w ziarnach łubinu, natomiast białka utrzymują swój pierwotny kształt oraz ich właściwości funkcjonalne, ponieważ białka nie mają bezpośredniego kontaktu z wodą, która mogłaby zmienić naturalne właściwości tych białek.

W sposobie według wynalazku płatki są następnie poddawane selektywnemu procesowi odolejania, w którym stosowany jest rozpuszczalnik, przy czym zaleca się heksan, co pozwala na wyekstrahowanie tłuszczów zawartych w talerzykowatych płatkach. Przez wyekstrahowane tłuszcze rozumiane

PL 191 862 B1 są w szczególności także alkaloidy lipofilne zawarte w ziarnie łubinu, które mogą być także odizolowane przez odolejanie, w taki sposób, że w namoczonych talerzykowatych płatkach pozostają wciąż alkaloidy lipofobowe, które następnie muszą być ekstrahowane w procesie odgoryczkowywania. Następnie z nasiąkniętych heksanem płatków można dogodnie usuwać benzeny, na przykład przy użyciu heksanu nadkrytycznego.

Okazało się, że pośrednie działanie ciepła jest szczególnie wskazane na odolejone płatki, co może być uzyskane np. przez użycie cieplnego rusztu.

W celu odgoryczkowywania ziaren w kształcie talerzykowatych płatków wolnych od benzenu, o zredukowanej ilości tłuszczów, stosuje się proces ekstrakcji wodnej (frakcjonowania), który składa się z dwóch etapów.

Najpierw odolejone płatki wprowadza się do wodnego środowiska o odczynie kwaśnym, w którym są rozpuszczane wszystkie zawarte w płatkach substancje rozpuszczalne w tym środowisku kwaśnym. W wyniku procesu ekstrakcji wodnej w środowisku kwaśnym otrzymuje się ekstrakt, który zawiera w szczególności alkaloidy, jak również odgoryczkowany rafinat, nierozpuszczalny w środowisku kwaśnym, który składa się zasadniczo z płatków.

Tak wyekstrahowane płatki, które także można określić mączką, można następnie poddawać następnej ekstrakcji, która ma na celu wytworzenie odpowiednio wyizolowanych białek lub koncentratu. Także w tej ekstrakcji wykorzystywać można układy wodne, które mogą być łączone w kilka kolejnych etapów. Faza stała oraz ciekła może być rozdzielona przez dekantację, dzięki której jako produkt otrzymuje się ekstrakt białka, jak również ekstrakty pozbawione białek lub ich składniki, przy czym zawartość frakcji białkowej pozostającej w osadzie płatków można kontrolować przy użyciu specyficznych warunków procesu, takich jak poziom pH, czas ekstrakcji, temperatura.

Gdy nierozpuszczalny w środowisku kwaśnym rafinat zostaje wprowadzony do środowiska zasadowego to rozpuszczeniu ulegają substancje rozpuszczalne w środowisku zasadowym tj. przy pH wyższym od 7,5, w efekcie końcowym otrzymuje się rafinat o zmniejszonej zawartości alkaloidów, który jest bezpośrednio dostępny zaraz po drugim etapie procesu. Otrzymany produkt rafinacji jest wolny od alkaloidów lipofilnych i alkaloidów rozpuszczalnych w środowisku kwaśnym.

Figury 1 i 2 przedstawiają schematyczny przebieg procesu odolejania i odgoryczkowywania ziaren łubinu zawierających alkaloidy.

Figura 1 stanowi schemat blokowy pierwszych trzech etapów procesu. W pierwszym etapie procesu 100 przygotowywane są ziarna łubinu, w drugim etapie procesu 200 przeprowadzane jest odolejanie, natomiast odgoryczkowywanie ma miejsce w trzecim etapie procesu 300.

W sposobie według wynalazku substratem są surowe ziarna łubinu, które są następnie przygotowywane w czasie mielenia i łuskania. Ziarna łubinu, które zostają tak przygotowane, są następnie płatkowane, najlepiej przy użyciu młynków rolkowych, co oznacza, że ziarna łubinu są miażdżone z utworzeniem fragmentów mających typowo talerzykowaty kształt o grubości pomiędzy 300 a 400 μm. Nie wcześniej niż podczas operacji płatkowania, ziarna łubinu mogą być selektywnie i pośrednio poddawane działaniu ciepła przez podgrzanie płatkujących rolek. Do tego celu mogą być także użyte ruszty, na które wykładany jest łubin. W wyniku podgrzewania ziaren łubinu, enzymy zawarte wewnątrz ziaren są dezaktywowane, dzięki czemu można wykluczyć późniejsze enzymatyczne procesy utleniania tłuszczów, które mogą prowadzić do powstania zapachu zjełczałego tłuszczu. Ziarna łubinu, w postaci płatków, po dezaktywacji enzymów są następnie poddawane procesowi odolejania 200, wczasie którego płatki są poddawane działaniu rozpuszczalnika, takiego jak heksan, w celu ekstrakcji wszystkich substancji lipofilnych, takich jak triglicerole i surowe lecytyny, ale w szczególności alkaloidy lipofilne. Proces ten przeprowadzany jest zazwyczaj w ekstraktorze rotacyjnym lub pasowym (ang. belt-like extraction). Następnie faza ciekła jest poddawana destylacji, w której najpierw otrzymuje się użyty jako rozpuszczalnik heksan, który może być ponownie użyty, następnie otrzymuje się wyekstrahowane oleje surowe R, które mogą być dalej oczyszczone w procesie rafinacji, która nie została przedstawiona na figurze. Ponadto, rafinacja surowych lecytyn może być następnie przeprowadzona przy użyciu acetonu.

Po procesie odolejania 200 z płatków nasiąkniętych heksanem delikatnie usuwany jest ten rozpuszczalnik tzn. są one pozbawiane rozpuszczalnika. W procesie tym szczególnie ważne jest utrzymanie rozpuszczalności białek na najwyższym możliwym do zrealizowania przemysłowego poziomie lub ewentualnie dokonanie jej celowej zmiany. W tym celu z płatków nasączonych heksanem usuwany jest ten rozpuszczalnik, w możliwie bezwodnych warunkach, np. z zastosowaniem przegrzanego rozpuszczalnika.

PL 191 862 B1

Tak wytworzone odolejowane ziarna łubinu w postaci płatków są następnie pozbawiane alkaloidów, które ciągle są obecne w tych ziarnach, w procesie odgoryczkowywania 300. Odgoryczkowywanie łubinu przebiega sposobem, który jest znany jako taki, w kilku etapach procesu ekstrakcji wodnej, w którym ekstrakcja alkaloidów może zachodzić w sposób ciągły, pseudo-ciągły lub nieciągły jak to pokazano na figurze 1.

Początkowo odolejone płatki są wprowadzane do kwaśnego środowiska wodnego, w którym to wszystkie substancje rozpuszczalne w tym środowisku kwaśnym, a w szczególności rozpuszczalne alkaloidy, są rozpuszczane, przy czym zaleca się by to wodne środowisko o odczynie kwaśnym miało temperaturę niższą od pokojowej. Ten etap operacji jest przeprowadzany w kilku etapach, jak można zobaczyć na figurze 1w etapie odgoryczkowywania 300. W każdym etapie procesu przeprowadza się odpowiednią izolację ekstraktu wodnego, który uzyskuje się z rafinatu nierozpuszczalnego w środowisku kwaśnym, dogodnie przy użyciu dekantacji wirówkowej. W tym celu wnęki dekantera są chłodzone i przepłukiwane wodą lub ekstraktem wodnym.

Okazało się, że szczególnie korzystne dla lepszej izolacji ekstraktu wodnego z rafinatu nierozpuszczalnego w środowisku kwaśnym, jest zawracanie wodnego ekstraktu z jednego etapu procesu do etapu bezpośrednio go poprzedzającego połączone z uzupełnianiem albo alternatywnie celowe oddzielanie ekstraktu wodnego z danego etapu w celu zwiększenia stężenia rafinatu nierozpuszczalnego w środowisku kwaśnym.

Na przykład, można celowo ustalić w danym etapie procesu np. w pierwszym etapie, określony stosunek pomiędzy rafinatem nierozpuszczalnym w środowisku kwaśnym a ekstraktem wodnym na poziomie nie wyższym niż 10:1, dodając jedną część ekstraktu wodnego z kolejnego etapu, np. ekstraktu wodnego z drugiego etapu, aby osiągnąć możliwe wysokie stężenia składników rozpuszczalnych w ekstrakcie wodnym. Podobnie stosunek pomiędzy rafinatem nierozpuszczalnym w środowisku kwaśnym a ekstraktem wodnym, np. w drugim etapie procesu, może być ustalony na poziomie wyższym od 10:1, poprzez oddzielenie jednego składnika ekstraktu wodnego z tego etapu. Dzięki temu stężenia rozpuszczanych składników mogą być zwiększane w fazie ciekłej w momencie gdy ekstrakcja zwiększa swe tempo. Do separacji jednej części ekstraktu wodnego używa się rozdzielacza. Odseparowane roztwory mogą być użyte do innych zastosowań lub odrzucone.

Tak przetworzone płatki poddawane są następnie ekstrakcji białek 400, jak to pokazano na figurze 2, w której płatki są np. wystawione na działanie środowiska zasadowego w temperaturze wyższej niż pokojowa, najlepiej pomiędzy 35°C a 45°C, przy czym zachodzi frakcjonowanie rafinatu i ekstraktu białek. Strącenie białek z ekstraktu białek może zachodzić w środowiskach kwaśnych. Wyprodukowana podczas strącania białek serwatka, która ma pH na poziomie odpowiadającym środowisku kwaśnemu, w którym zachodzi proces odgoryczkowywania ziaren łubinu w czasie etapu odgoryczkowywania 300, może być ponownie skierowana do procesu odgoryczkowywania 300 w obiegu zamkniętym. Serwatka wyprodukowana podczas frakcjonowania, jak również twaróg białkowy zawierają więcej niż 85% białek w suchej masie, przy czym dogodnie serwatka jest wytwarzana przy użyciu dekantera. Następnie wytworzona serwatka zostaje poddawana klaryfikacji w separatorze i ogrzewana cieplnie. Najlepiej jeśli serwatka jest klaryfikowana drugi raz w separatorze. Tak dwukrotnie sklaryfikowana serwatka jest zawracana, wraz z fazą stałą otrzymaną z pierwszej separacji włókien białkowych, do drugiej separacji, natomiast fazę stałą wytworzoną w drugiej separacji oddziela się.

Pozbawiony białek błonnik przepływa do etapu przetwarzania części niestrawnych gdzie w rejonie procesora części niestrawnych 600 otrzymuje się rafinat, natomiast płatki są neutralizowane przez dodanie odpowiedniej ilości kwasu a następnie suszone. Z drugiej strony ewentualnie, ekstrakt białek wyprodukowany podczas strącania białek można bezpośrednio potraktować środkiem zasadowym w celu neutralizacji a następnie suszyć. Ewentualnie można modyfikować właściwości funkcjonalne części ekstraktu białkowego w procesie 500 przez odpowiednie potraktowanie ciepłem lub selektywne potraktowanie polem o wysokiej częstotliwości, co doprowadza, także po suszeniu, do otrzymania uszlachetnionego produktu białkowego.

Oprócz otrzymania produktów z rafinatu, które odpowiadają zarówno produktowi białkowemu jak i błonnikowi, można także odzyskać goryczkę, w postaci ekstraktu, otrzymaną w procesie odgoryczkowywania, przykładowo, postępując zgodnie z ogólnymi zasadami takimi jak przy etapie odgoryczkowywania 700. W tym celu ekstrakty goryczki są selektywnie oddzielane w czasie procesu odgoryczkowywania 300, w wyniku czego uzyskuje się odpowiedni produkt końcowy po wcześniejszej separacji, neutralizacji i zatężeniu przez odparowanie.

PL 191 862 B1

Można także zmieszać ekstrakt zawierający goryczkę wraz z łuskami oddzielonymi w procesie100. Tak wyprodukowany ekstrakt pozlepiany z łuskami może być następnie suszony.

Zasadniczym aspektem sposobu według wynalazku jest fakt, że alkaloidy lipofilne, bardzo trudne do ekstrakcji przy użyciu ogólnych schematów procesów ich wydzielania, zostały wyeliminowane zziaren łubinu już w czasie etapu odolejania. W ten sposób można prawie całkowicie wykluczyć obecność alkaloidów w tak uzyskiwanym produkcie końcowym. Uformowanie ziaren łubinu na kształt podobny do płatków opisanych w wynalazku również przyczynia się do tego, że po pierwsze goryczka zawarta w ziarnie łubinu może być całkowicie usunięta z ziaren oraz do tego, że po drugie w czasie procesu fazę ciekłą i fazę stałą można łatwo oddzielić z użyciem sposobu bezproblemowego na skalę przemysłową. Co więcej zachowanie się ekstraktu alkaloidów w układach wodnych jest zasadniczo poprawione dzięki eliminacji lipofilnych składników ziaren. Powoduje to korzystne efekty zwłaszcza jeśli chodzi o czas ekstrakcji w trakcie poszczególnych etapów.

Lista odsyłaczy

100 przygotowanie nasion, płatkowanie, dezaktywowanie

200odolejanie

300 odgoryczkowywanie

400wytwarzaniebiałek

500udoskonalenie(rafinacja)białek

600przetwarzanierafinowanychbiałek

700przetwarzaniegoryczki

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1 mm, korzystnie pomiędzy 200 - 400 μm;

1. Sposób przetwarzania ziaren łubinu zawierających alkaloidy, białka i oleje z wytwarzaniem produktu z ziaren łubinu przy użyciu selektywnego frakcjonowania, znamienny tym, że:

- mieli się i/lub formuje ziarna łubinu do postaci talerzykowatych płatków o grubości poniżej

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mielenie ziaren łubinu przeprowadza się przy użyciu rolkowego młynka tworzącego płatki po wstępnym mieleniu ziaren, z łuskami lub bez.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przed mieleniem i/lub kształtowaniem ziarna łubinu przesiewa się według rozmiaru i kształtu, a następnie łuska się je.

4.Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że w procesie łuskania ziarna łubinu przepoławia się i oddziela od łusek.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płatki tworzy się przy użyciu rolek płatkujących, których temperatura jest niższa od temperatury denaturacji białek ziarna łubinu, najkorzystniej poniżej 40°C.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płatki poddaje się pośredniemu działaniu ciepła przy użyciu wstępnie podgrzanych rolek płatkujących.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z odolejowanych talerzykowatych płatków usuwa się rozpuszczalnik w warunkach obniżonej wilgotności lub bezwodnych.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że usuwanie rozpuszczalnika przeprowadza się przy zastosowaniu przegrzanego heksanu lub heksanu przemysłowego.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płatki poddaje się pośredniemu działaniu ciepła przy użyciu rusztów cieplnych.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces ekstrakcji wodnej obejmuje dwa etapy, w których:

PL 191 862 B1

- w pierwszym etapie wprowadza się płatki do wodnego środowiska kwaśnego dla wyizolowania substancji rozpuszczalnych w środowisku kwaśnym oraz rafinatu nierozpuszczalnego w środowisku kwaśnym;

- w drugim etapie wprowadza się rafinat nierozpuszczalny w środowisku kwaśnym do wodnego środowiska zasadowego dla uzyskania ekstraktu wodnego oraz rafinatu nierozpuszczalnego w środowisku kwaśnym i zasadowym.

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że w pierwszym etapie procesu stosuje się wodne środowisko kwaśne o temperaturze niższej od temperatury pokojowej, korzystnie pomiędzy 10°C a 18°C.

12. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że ekstrakt wodny oddziela się od rafinatu nierozpuszczalnego w środowisku kwaśnym poprzez wirowanie z użyciem wirówki dekantacyjnej, chłodzonej i przepłukiwanej wodą lub ekstraktem w miejscach zapadek.

13. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że w drugim etapie procesu w czasie ekstrakcji w wodnym środowisku zasadowym stosuje się temperaturę wyższą niż temperatura pokojowa, korzystnie pomiędzy 35°C a 45°C.

14. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że pierwszy etap procesu przeprowadza się jako wielostopniowy proces ekstrakcji wodnej w środowisku kwaśnym, przy czym do ustalenia stosunku pomiędzy rafinatem nierozpuszczalnym w środowisku kwaśnym a ekstraktem wodnym na poziomie mniejszym niż 10:1 jedną część ekstraktu wodnego dodaje się od razu do kolejno następującego po nim etapu procesu wielostopniowego.

15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że do ustalenia stosunku rafinatu nierozpuszczalnego w środowisku kwaśnym a ekstraktem wodnym na poziomie wyższym niż 10:1 w trakcie kolejno następującego po nim etapu procesu wielostopniowego oddziela się jedną część wodnego ekstraktu.

16. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że proces ekstrakcji wodnej przeprowadza się w obiegu zamkniętym, w którym:

17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że separację serwatki i twarogu białkowego o zawartości 85% białka w suchej masie, korzystnie 90% w suchej masie przeprowadza się przy użyciu wirówki dekantacyjnej.

18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że otrzymaną tak serwatkę poddaje się następnie klaryfikacji za pomocą separatora, następnie podgrzewaniu, po czym poddaje się ją drugiej klaryfikacji w separatorze.

19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że serwatka dwukrotnie poddana klaryfikacji jest ponownie wykorzystywana w procesie, wraz z elementami stałymi z pierwszej separacji, przy czym białko przetwarza się dalej a produkty stałe oddziela się w drugiej separacji.

20. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że wytwarzanie białek przeprowadza się na kilku poziomach pH na etap z uzyskaniem frakcjonowania białka.

21. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że proces ekstrakcji wodnej prowadzi się do otrzymania pozostałości o zredukowanej zawartości białka, w której ilość białka jest mniejsza niż 20% w suchej masie, zawartość błonnika jest większa niż 60%, korzystnie większa niż 70%, natomiast zawartość rozpuszczalnych węglowodanów jest mniejsza niż 5%, korzystnie mniejsza niż 1%.

22. Sposób według zastrz. 2 albo 16, znamienny tym, że łuski oddzielone przed odolejaniem miesza się z ekstraktem wodnym zawierającym alkaloidy ekstrahowanym przy pH pomiędzy 3,5 a 5,5, i następnie suszy się je.