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Verfahren zur Entbitterung von alkolqidhaltigen
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Ölsamen, insbesondere Lupin chrot Proteinhaltige Ölsamen enthalten
häufig Bitterstoffe, sogenannte Alkaloide, welche die Pflanze und ihren Samen gegen
nachteilige Umwelteinflüsse schützen.
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Solche Einflüsse können durch Pflanzenschädlinge oder auch durch extreme
Witterungsverhältnisse qeaeben sein.
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Man hat nun vorwiegend solche Öl samen gezüchtet und verbreitet, deren
Gehalt an Bitterstoffen vergleichsweise gering ist. Dabei ist die Beseitigung der
Bitterstof-fe bei der industriellen Verwertung der proteinhaltigenÖlsamen gar nicht
erforderlich oder durch einfache Maßnahmen, wie z. B. Dämpfung oder Entwässerung,
möglich.
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Anbauversuche in den Anden haben allerdings gezeigt, daß derartige
blsamen mit einem nur-geringen Gehalt an Bitterstoffen, wie z die Sojabohne oder
Raps, nicht genügend widerstandsfähig gegen extreme Umwelteinflüsse sind.
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Dagegen haben sich bestimmte Lupinearten, z*B. lupinus mutabilis,
als äußerest widerstansfähig bei gleichzeitig hoher Samenausbeute pro Hektar erwiesen.
Außerdem sind derartige Lupinen wegen ihres hohen Eiweiß-und Fettgehaltes (17 -
20 %) für die in den Anden und in anderen Hochländern in tropischen und subtropischen
Gebieten lebende Bevölkerung als Ernährungs- und Erwerbsquelle von sehr großer Bedeutung.
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Ein Nachteil besteht bei der industriellen Verwertung von Lupinen
als Ausgangsrohstoff für die Protein- und Fett- gewinnung aber in dem Gehalt an
Alkaloiden (1,5 - 2,5 %), die sich bei einer Entölung durch Pressung oder Extraktion
mit einem Lösungsmittel, wie z.B.
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Hexan, auf die Rückstände der Verarbeitung, nä lnlich das Schrot und
das Öl, verteilen. Bei diesen Alkaloiden handelt es sich vorwiegend um Spartein
(C10 H19 O N ) und Lupanin (C15 H24 N2 0), die eine Verwendung der proteinreichen
Rückstände als Nahrungs- und Futtermittel unmöglich machen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu entwickeln, mit
dem derartige alkaloidhaltige Ölsamen,
insbesondere Lupinenschrot,
wegen der sonstigen vorerwähnten positiven Eigenschaften in geeigneter Weise entbittert
werden können. Eine Lösung dieser Aufgabe ist nach den bisherigen Erkenntnissen
und Erfah -rangen nicht mit einer elnzigen Maßnahme möglich.
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Vielmehr müssen mehrere bestimmte Verfahrensschritte erfolgen um zu
dem gewünschten Ziel zu kommen.
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In diesem Sinne besteht die Erfindung darin, daß die durch eine an
sich bekannte Entbezinierung entfetteten Rückstände anschließend mit Wasserdampf
behandelt, dann bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 8 - 10 % Wasser getrocknet
und schließlich mit Alkohol von etwa 85 Vol-t einer Extraktion unterzogen werden
weitere, ergänzende Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Zur näheren Erläuterung dienen die nachstehenden Einzelheiten.
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Nach der Entölung in konventionaller Weise liegt der Alkaloidgehalt,
bezogen auf das sogenannte Schrot (den Rückstands bei 0,97 - 1,09 t. Versuche mit
vie-Lösungsmitteln und Lösungsmitteigemischen haben gezeigt, daß es nicht möglich
ist, mit dem Extraktionsvorgang, der zur Entfettung nötig ist, gleichzeitig auch
die Alkaloide zu entfernen Je nach Durchführung der Entfettungs-Extraktion ergibt
sich dabei eine Verteilung der Alkaloide auf das Rohöl und das Extraktionsschrot.
Das Rohöl weist dann einen Alkaloidgehalt von 0,76 - 1,56 % auf.
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Bekannt ist im übrigen das Entbittern durch Entwässerung, womit allerdings
nur die wasserlöslichen Alkaloide entfernt werden können. Eine großtechnische Durchführung
einer solchen Entbitterung ist bisher nicht bekannt. Die Entbitterung mit Wasser
erfordert Verweilzeiten des Gutes von vielen Tagen und einen entsprechend großen
Verbrauch an Frischwasser; außerdem sind damit unvertretbar große Eiweißverluste
von 36 - 52 % verbunden. Ferner erfordert das dabei anfallende Eitterwasser eine
besondere Aufbereitung. Somit dürfte schon wegen der erforderlochen hohen Investitions-
und Betriebskosten, z B.
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i.nergiekos ren für das Eindampfen, ein großtecbnisches Verfahren
auf der Grundlage der sogennanten Entwässerung keinen wirtschaftlichen Erfolg haben.
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Es ist demgegenüber erforderlich, ein anderes Lösungsmittel einzusetzen,
das eine höhere Selektivität zu den entfernenden Alkaloiden besitzt und das auch
in den in Betracht kommenden Ländern (s.o.) verfügbar und billig ist Außerdem muß
ein solches Lösungsmittel eine niedrigere Verdampfungswärme als Wasser haben und
wegen der Verwendung des entbitterten Bupin4achrotes als Nahrungs- und Futtermittel
physiologisch unbedenklich sein.
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Wie Versuche gezeigt haben, ist aus allen vorgenannten Gründen Aethanol
oder Methanol in Form von 85 - 90 Vol -%igem Alkohol zur Entbitterung geeignet;
auch führt dieses Mittel zu Extraktionszeiten, die vergleichbar sind mit den Extraktionszeiten
bei der Entfettung von Ölsaaten.
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Zum Vermeiden von Eiweißverlusten ist es in diesem Zusammenhang besonders
vorteilhaft, der Entbitterungs-Extraktion eine Wasserdampfbehandlung der Rückstände
vorzuschalten, und zwar so, daß der Gehalt an wasserunlöslichem Protein bei etwa
96 % liegt. Es hat sich gezeigt, daß dadurch die nachfolgende Entbitterungs-Extraktion
günstig beeinflußt wird. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß insbespndere das
niedermolikulare Alkaloid Lupinin (MG = 169,29) wegen seines Dampfdruckes (Kp =
255 - 257 CC) in den durchströmenden Wasserdampf, der als Trägerdampf dient, sublimiert.
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Weiter hat es sich als günstig herausgestellt, die Extraktion unter
Druck bis max p = 5 bar durchzuführen, da sich dann mit 85 - 90 %einem Alkohol eine
Heißex -traktion bei etwa 800 C durchführen läßt. Aus diesem Grunde empfiehlt sich
auch die Anwendung einer Batterie -Extraktion. Dadurch ergibt sich gleichzeitig
die Möglichkeit, das entbitterte, aber noch lösungsmittelfeuchte Extraktionsgut
mit Dampf von 5 atü abzudrücken, so daß die nachfolgende Entfernung des Lösungsmittels
aus dem Extraktionsgut mit geringerem Einsatz an Direktdampf erfolgen kann. weil
der Rückstand durch den Abdrückvorgang weniger Lösungsmittel zurückhält.
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Die Zugabe von Säure, vorzugsweise von Essig- oder Salzsäure, zu dem
Alkohol-Wasser-Gemisch zur Erreichung des isoelektrischen Punktes des Lupineeiweisses
reduziert den Eiweißverlust noch weiter und ermöglicht eine schnelle alkaloid-xlrakt~.
vn r da die Aisalolue im sauren pH-Bereich in Salze überführt werden und somit in
polaren Lösungsmitteln besser löslich sin6.
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Die aus der extraktion sich ergebende Alkohol-Miscella enthält außer
den Alkaloiden Kohlehydrate in Form von Zellulosen und Zuckern. Bei der Eindampfung
der Miscella verbleibt ein Sumpfproduckt mit diesen Stoffen behaftet, dessen Aufarbeitung
zur weitern Rückgewinnung des Restalkohols in einem evakuierten Eindickapparat
für
viskose Stoffe erfolgt. Eine Gewinnung der Alkaloide aus diesem Gemisch ist möglich,
jedoch nicht gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Die Alkoholdämpfe, teilweise mit Wasserdampf vermischt, werden in
an sich bekannten Kondensations-und Konzentrationseinrichtungen, z. B. Ventilbödenkolonnen,
Kühlern, Kondensatoren usw. und in der erforderlichen Konzentration dem Extraktionsprozeß
wieder zugeführt.
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In der Zeichnung ist eine z-ur Durchführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung dienende Anlage als Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Anlage besteht
im wesentlichen aus folgenden Bauteilen Die Extraktion mit wässerigem- Alkohol wird
vorzusweise in einem oder mehreren Chargenapparaten, die auch in der Lag sind, unter
erhöhtem Druck zu arbeiten (1, 2 3, 4 und 5), durchgeführt.
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Nach erfolgter Extraktion wird der Restalkohol aus dem Schrot mittels
direktem Wasserdampf abgetrieben und kondensiert ( 6, 7, 9, 10, 11).
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Der Alkohol wird in der Kolonne 12 und den Kühlern 13, 14 und 15 zurückgewonnen
und dem Tank (2) wieder zueführt. Das in seinem Protein-Gehalt nun höher konzentrierte
und von den Bitterstoffen befreite Schrot bzw.
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Mehl geldngt in einen Trockner (16, 17, 18) wo er unter schonenden
Bedingungen auf die zur Lagerung erforderliche Restfeuchte gebracht wird.
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Die nach der Extraktion anfllende Miscella wird filtriert (19), voreingedampft
(20, 21, 22) und der Konzentrationskolonne wieder zugeführt.
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In dem Eindampfapparat (20) fällt eine sehr stark kohlehydrathaltige
Restsubstanz an, die in einem Eindampfgefäß (23) von dem Restalkohol befreit wird.
Das nun verbleibende Restprodukt enthält vornehmlich Kohlehydrate in Form von Zuckern
und die aus dem Eingangsmaterial entfernte Komponente Bitterstoffe.
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L e e r s e i t e