DE2908320A1 - Verfahren zur entbitterung von alkaloidhaltigen oelsamen, insbesondere lupinenschrot - Google Patents

Description

• Verfahren zur Entbitterung von alkolqidhaltigen
• Ölsamen, insbesondere Lupin chrot Proteinhaltige Ölsamen enthalten häufig Bitterstoffe, sogenannte Alkaloide, welche die Pflanze und ihren Samen gegen nachteilige Umwelteinflüsse schützen.
• Solche Einflüsse können durch Pflanzenschädlinge oder auch durch extreme Witterungsverhältnisse qeaeben sein.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Vielmehr müssen mehrere bestimmte Verfahrensschritte erfolgen um zu dem gewünschten Ziel zu kommen.
• 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.
• Zur näheren Erläuterung dienen die nachstehenden Einzelheiten.
• 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.
• 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.
• i.nergiekos ren für das Eindampfen, ein großtecbnisches Verfahren auf der Grundlage der sogennanten Entwässerung keinen wirtschaftlichen Erfolg haben.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Nach erfolgter Extraktion wird der Restalkohol aus dem Schrot mittels direktem Wasserdampf abgetrieben und kondensiert ( 6, 7, 9, 10, 11).
• 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.
• Mehl geldngt in einen Trockner (16, 17, 18) wo er unter schonenden Bedingungen auf die zur Lagerung erforderliche Restfeuchte gebracht wird.
• Die nach der Extraktion anfllende Miscella wird filtriert (19), voreingedampft (20, 21, 22) und der Konzentrationskolonne wieder zugeführt.
• 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.
• L e e r s e i t e

Claims (4)

1. Patentansprüche : 1) Verfahren zur Entbitterung yon alkaloidhaltigen Ölsamen, insbeson-der-Lupinaschrot, dadurch gekennzeichnet, 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-% einer Extraktion unterzogen werden.
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die FestFlüssig-Extraktion in einer Batterie unter einem Druck bis p = 5 bar bei einer Temperatur von 70 - 800 C durchgeführt wird bei wechselseitiger Beaufschlagung des Extraktionsmittels und der anfallenden Miscella.
3. 3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Extraktion Säure, vorzugsweise verdünnte Essig- oder Salzsäure, zugesetzt wird.
4. 4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktionsbüden mit wässrigem Alkohol von etwa 500 C in einem Zyklon gewaschen werden und der anfallende Schlamm {Slurry), gegebenenfalls nach Sammlung in einem Zwischenbehälter, in die zu den Extrakteuren führende Lösungsmittel-Druckleitung gepumpt wird.