CH675128A5 - Processing oil-rich oil-seeds - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung fettreicher \lsamen zwecks nachfolgender Schälung und Entfettung, durch Kombination von Befeuchten, Tempern und Trocknen. Die resultierenden Endprodukte sind nahezu schalenfrei und im direkten Einsatz als Nuss- oder Mandelsubstitut sowie zur Weiterverarbeitung zu proteinangereicherten Folgeprodukten, wie Samenmehle, Proteinkonzentrate oder -isolate, prädestiniert. 



  Traditionelle Aufbereitungsverfahren für \lsamen beinhalten bekanntlich in der Regel partielle Schälung und thermische Konditionierung der zerkleinerten Samen vor der Pressung und/oder Extraktion. Die Entfettung ölreicher Samen durch Direktextraktion erfordert daneben spezielle Aufbereitungsverfahren, wie eine Druckkonditionierung und Zwischenzerkleinerung; solchermassen gewonnene Extraktionsschrote weisen allerdings eine starke Proteindenaturierung auf und sind meist nur noch für die Tierernährung einsetzbar. 



  Moderne Aufbereitungsverfahren, die auch auf eine Nutzbarmachung der Schilfer oder Extraktionsschrote als Rohstoffquellen zur Proteingewinnung für die Humanernährung oder eine physikalische Raffination von Rohölen abzielen, benötigen gleichfalls spezielle Schäl- und Konditionierungsverfahren. Erstere haben eine weitgehende Schalenabtrennung, letztere eine Enzymaktivierung und Intensivierung von Diffusionsvorgängen vor oder während der Entfettung zu ermöglichen, um hohe \l- und Phosphatidausbeuten bei zugleich hohen Materialdurchsätzen zu garantieren. 



  Effektive Schälverfahren setzen Zerkleinerungsmaschinen mit spezieller Walzenanordnung oder speziellen Prall- und Beschleunigungs- oder Druck- und Entspannungsvorrichtungen voraus, die nur geringe Anteile an ungeschälten Samen und Fruchtfleischpartikeln mit anhaftender Schale bedingen. Diesbezügliche Schälverfahren, die auf eine Reduzierung des Schalengehaltes von Samen auch unter 3% orientieren, sehen im weiteren eine mehrfache Fraktionierung der gebrochenen Samen mittels Sieb- und/oder Windsichtanlagen vor, wobei neuerdings die elektrostatische Abscheidung als Verfahren der Wahl herausgehoben wird. 



  Alternative Verfahren zur effektiven Schalenabtrennung sind weiterhin die Sedimentation in wässrigen/nichtwässrigen Medien und die Flotation. 



  Praxisrelevante Schälverfahren zur Anreicherung von Extraktionsschroten mit Rohproteinen unter gleichzeitiger Eliminierung von Rohfaserkomponenten sind darüber hinaus die Fraktionierung entfetteter Samenmehle mittels spezieller Sichter nach Feinzerkleinerung. 



  Eine Verbesserung u.a. des Schäleffektes, insbesondere von Sojabohnen, soll durch Tempern, d.h. einem Feuchtigkeitsausgleich zwischen der Schalen- und Kernfraktion unter bestimmten Lagerungsbedingungen, erreicht werden, und bei Sonnenblumensamen soll sich eine Herabsetzung des Feuchtigkeitspotentials zwischen der Schalen- und Kernfraktion auf 6-7% durch Trocknung als vorteilhaft erweisen. 



  Als gravierende Nachteile genannter Schälverfahren ist eine zu geringe Effektivität hinsichtlich der Schalenabtrennung der Durchsatzleistung oder ein hoher verfahrenstechnischer Aufwand hervorzuheben. 



  Das Ziel der Erfindung ist die Aufbereitung fettreicher \lsamen für die Effektivierung des technologisch nachfolgenden Schälprozesses. Im Ergebnis des späteren Schälprozesses soll die Reduzierung des Anteils ungebrochener oder anhaftender Schalenpartikel bzw. eine sogenannte Nullschälung, d.h. weitgehende Schalenabtrennung, vorliegen. 



  Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Verfahrensbedingungen für eine Aufbereitung fettreicher \lsamen aufzuzeigen, die eine partielle oder nahezu vollständige Schalenabtrennung und demzufolge eine Verbesserung der \l- und Schrotqualität durch Senkung des Sterol- und Rohfaser- bzw. Erhöhung des Proteingehaltes ermöglichen. 



  Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren gelöst. 



  Wie nämlich gefunden wurde, besteht zwischen der Kern- und Schalenfraktion fettreicher \lsamen, wie Sonnenblumen- und Rapssamen, aber im Gegensatz zu fettarmen Leguminosesamen, wie Sojabohnen und Lupinen, eine relativ hohe artspezifische Feuchtigkeits-Potential-Differenz, die bei ausgewählten Samen nachfolgende Grössenordnungsbereiche umfasst: 
<tb><TABLE> Columns=5 
<tb>Title: Wassergehalte bei \l- und Leguminosensamen 
<tb>Head Col 01 AL=L: Substrat 
<tb>Head Col 02 AL=L: Wassergehalt %
Schalenfraktion 
<tb>Head Col 03 AL=L: Wassergehalt %
Kernfraktion 
<tb>Head Col 04 AL=L: Wassergehalt %
Samen, total 
<tb>Head Col 05 AL=L:

  Potentialdifferenz % 
<tb> <SEP>Sonnenblumensamen <SEP>10-12 <SEP>5-7 <SEP>7-10 <SEP>ca. 5 
<tb> <SEP>Rapssamen <SEP>8-10 <SEP>6-8 <SEP>7-10 <SEP>ca. 2 
<tb> <SEP>Sojabohnen <SEP>9-11 <SEP>9-11 <SEP>9-12 <SEP>0 
<tb> <SEP>Lupinen <SEP>8-10 <SEP>8-10 <SEP>8-11 <SEP>0 
<tb></TABLE> 



  Bei der üblicherweise unabhängig von einer Schälung vorgenommenen Temperung wird diese Potentialdifferenz nur geringfügig verändert, so dass nach wie vor die an sich bekannten Probleme einer zu geringen Sprödigkeit der Schalenfraktion auftreten, die sich in einem hohen Schalenanteil nach der Schälung manifestieren. Bei einer ausschliesslichen Trocknung gemäss WP B 03 C/255 554 wird zwar die originäre Potentialdifferenz erniedrigt, jedoch ist damit gleichfalls eine starke Abnahme des Wassergehaltes der Kernfraktion verbunden, wodurch wiederum ein hoher Anteil an Kernbruch resultiert. 



  Durch das erfindungsgemässe Vorgehen einer aufeinander abgestimmten Kombination von Befeuchtung, Tempern und Trocknen wird sowohl die notwendige hohe Elastizität der Kernfraktion, als auch eine hohe Sprödigkeit der Schalenfraktion gewährleistet, wobei sich die Einstellung einer Feuchtigkeits-Potential-Differenz zwischen den Feuchtigkeiten von Schalen- und Kernfraktion nach dem Tempern von höchstens + 2% und nach dem Trocknen von mindestens -2% als besonders zweckmässig erwiesen hat. 



  Das Befeuchten, Tempern und Trocknen der \lsamen als notwendige Voraussetzung für die Effektivierung des Schälprozesses erfolgt erfindungsgemäss in mehreren voneinander unabhängigen oder miteinander gekoppelten Prozessstufen, vorzugsweise unter Anwendung des Fliessbett- oder Wirbelschichtprinzips Dabei wird während des Befeuchtens die Erhöhung des Wassergehaltes in den Samen zwischen 10 und 20%, bezogen auf die Gesamtsamenmasse, vorzugsweise 12 bis 15%, gegebenenfalls durch Kurzzeiterhitzung mit gesättigtem Wasserdampf über Zeiträume von 0,5 bis 5 min, vorzugsweise 1 bis 3 min, bewerkstelligt;

   die Feuchtigkeitsangleichung wird durch Tempern in einem geschlossenen System bei Temperaturen von 20 bis 80 DEG C, vorzugsweise 40 bis 60 DEG C, über Zeiträume von 1 bis 48 h, vorzugsweise 3 bis 12 h, vorgenommen, und der Feuchtigkeitsentzug erfolgt durch Trocknen unter Einstellung von Wassergehalten zwischen 5 und 10%, vorzugsweise 6 bis 8%, mittels Schockerhitzung bei Temperaturen von 100 bis 150 DEG C, vorzugsweise 110 bis 120 DEG C, über Zeiträume von  0,5 bis 5 min, vorzugsweise 1 bis 2 min. 



  Wie weiterhin gefunden wurde, ist eine Grössenklassierung der Samen in mindestens 2 Fraktionen mit jeweils nahezu einheitlicher Samengrösse beim erfindungsgemässen Verfahren für die spätere Erzielung hoher Schäleffekte vorteilhaft. Unter den genannten Voraussetzungen der Verfahrensführung beim Befeuchten, Tempern und Trocknen erweisen sich die nachzuschaltenden Prozessstufen der eigentlichen Schalenablösung und -abtrennung als unkritisch, jedoch ist der Einsatz von Gummiwalzen- oder Schlagleistenschälern, in Kombination mit Sieb- und Windsichtungsanlagen, gegebenenfalls auch Elektroabscheidern, besonders vorteilhaft. 



  Die Erfindung wird anhand folgender Ausführungsbeispiele näher erläutert: 


 Beispiel 1 
 



  100 kg Sonnenblumensamen (Schalengehalt 29,3%) werden durch Siebung in 3 Fraktionen klassiert, wobei eine Hauptfraktion mit einem mittleren Samendurchmesser zwischen 3 bis 5 mm (ca. 70%) neben grösseren und kleinen Samen, Bruch und Besatz anfällt. Diese Hauptfraktion wird nach Vorerwärmung auf 70 DEG C 2 min mit Sattdampf unter gleichzeitiger Erhöhung des Wassergehaltes befeuchtet und 12 h bei 40 DEG C im geschlossenen System getempert. 



  Die getemperten Samen werden 2 min im Fliessbetttrockner bei 120 DEG C getrocknet, mittels Schlagleistenschäler angeschlagen und durch Plan- und Windsichtung weiterfraktioniert. In den einzelnen Prozessstufen resultieren nachstehende Wassergehalte in % in den intakten Samen sowie der Schalen- und Kernfraktion: 
<tb><TABLE> Columns=5 
<tb>Head Col 01 AL=L: Prozessstufe 
<tb>Head Col 02 AL=L: Samen 
<tb>Head Col 03 AL=L: Schalen 
<tb>Head Col 04 AL=L: Kerne 
<tb>Head Col 05 AL=L: Potentialdifferenz % 
<tb> <SEP>vor Befeuchtung <SEP>8,4 <SEP>10,8 <SEP>5,6 <SEP>+ 5,2 
<tb> <SEP>nach Befeuchtung <SEP>15,8 <SEP>18,2 <SEP>13,2 <SEP>+ 5,0 
<tb> <SEP>nach Tempern <SEP>15,7 <SEP>16,0 <SEP>15,5 <SEP>+ 0,5 
<tb> <SEP>nach Trocknen <SEP>8,0 <SEP>6,8 <SEP>9,3 <SEP>- 2,5 
<tb></TABLE> 



  Die nach der Schalenabtrennung durch Siebung und Sichtung jeweils anfallende Hauptfraktion weist folgende Massen und Schalengehalte auf: 
<tb><TABLE> Columns=4 
<tb>Head Col 01 to 02 AL=L: Siebfraktion (2-4 mm) 
<tb>Head Col 03 to 04 AL=L: Sichtfraktion (2-4 mm) 
<tb>Head Col 01 AL=L: Masse-% 
<tb>SubHead Col 02 AL=L>Schalen-%: 
<tb>SubHead Col 03 AL=L>Masse-%: 
<tb>SubHead Col 04 AL=L>Schalen-%: 
<tb> <SEP>55,2 <SEP>12,8 <SEP>41,6 <SEP>0,5 
<tb></TABLE> 


 Beispiel 2 
 



  100 kg Rapssamen (Schalengehalt 15,7%) werden durch Siebung in 2 Fraktionen klassiert, wobei u.a. eine Hauptfraktion mit einem mittleren Samendurchmesser zwischen 1,6 und 2,6 mm (ca. 90%) anfällt. Diese Hauptfraktion wird mittels Sattdampf 1 min unter gleichzeitiger Erhöhung des Wassergehaltes befeuchtet und 3 h bei 60 DEG C in einem geschlossenen System getempert. Nachfolgend wird 3 min in der Wirbelschicht bei 110 DEG C getrocknet, mittels Gummiwalzenschäler geschält, durch Windsichtung vorfraktioniert und mittels Elektroabscheider feinfraktioniert. 



  Nach den einzelnen Prozessstufen resultieren nachstehende Wassergehalte in % in den intakten Samen sowie der Schalen- und Kernfraktion: 
<tb><TABLE> Columns=5 
<tb>Head Col 01 AL=L: Prozessstufe 
<tb>Head Col 02 AL=L: Samen 
<tb>Head Col 03 AL=L: Schalen 
<tb>Head Col 04 AL=L: Kerne 
<tb>Head Col 05 AL=L: Potentialdifferenz % 
<tb> <SEP>vor Befeuchtung <SEP>7,2 <SEP>9,3 <SEP>6,4 <SEP>+ 2,9 
<tb> <SEP>nach Befeuchtung <SEP>17,1 <SEP>19,2 <SEP>16,7 <SEP>+ 2,5 
<tb> <SEP>nach Tempern <SEP>17,2 <SEP>17,4 <SEP>17,2 <SEP>+ 0,2 
<tb> <SEP>nach Trocknen <SEP>9,0 <SEP>7,3 <SEP>9,3 <SEP>- 2,0 
<tb></TABLE> 



   Die nach der Schalenabtrennung durch Sichtung und Elektroabscheidung jeweils anfallende Hauptfraktion weist folgende Massen und Schalengehalte auf: 
<tb><TABLE> Columns=4 
<tb>Head Col 01 to 02 AL=L: Sichtfraktion (1-2 mm) 
<tb>Head Col 03 to 04 AL=L: Elektroabscheiderfraktion (1-2 mm) 
<tb>Head Col 01 AL=L: Masse-% 
<tb>SubHead Col 02 AL=L>Schalen-%: 
<tb>SubHead Col 03 AL=L>Masse-%: 
<tb>SubHead Col 04 AL=L>Schalen-%: 
<tb> <SEP>75,6 <SEP>7,3 <SEP>68,4 <SEP>0,9 
<tb></TABLE> 

Claims (6)

1. Verfahren zur Aufbereitung fettreicher \lsamen, zwecks nachfolgender Schälung und Entfettung, durch Kombination von Befeuchten, Tempern und Trocknen, dadurch gekennzeichnet, dass intakte gereingte Samen nach einer Grössenklassierung sukzessive durch Feuchtigkeitszugabe und nachfolgendem Feuchtigkeitsentzug bei einem so aufeinander abgestimmten Temperatur-Zeit-Regime aufbereitet werden, dass die ursprünglich positive Feuchtigkeits-Potential-Differenz zwischen den Feuchtigkeiten der Schalen- und Kernfraktion durch Tempern in einem geschlossenen System nach Zusatz von Wasserdampf, einander angeglichen und nachfolgend durch Trocknen unter Schockerhitzung in negative Bereiche der Feuchtigkeits-Potential-Differenz von Schalen- und Kernfraktion verschoben wird.

2.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Samen in der Grössenklassierung in mindestens 2 Fraktionen mit nahezu einheitlicher Samengrösse aufgeteilt und diese Fraktionen gesondert verarbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass klassierte Samen auf Wassergehalte zwischen 10 und 20%, bezogen auf die Gesamtsamenmasse, vorzugsweise 12 bis 15%, gegebenenfalls unter Kurzzeiterhitzung mit gesättigtem Wasserdampf über Zeiträume von 0,5 bis 5 min, vorzugsweise 1 bis 3 min, eingestellt werden und nachfolgend durch Temperung eine Feuchtigkeitsangleichung bei Temperaturen von 20 bis 80 DEG C, vorzugsweise 40 bis 60 DEG C, über Zeiträume von 1 bis 48 h, vorzugsweise 3 bis 12 h, erfolgt.

4.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen der getemperten Samen unter Einstellung eines Wassergehaltes von 5 bis 10%, vorzugsweise 6 bis 8%, durch Schockerhitzung bei Temperaturen von 100 bis 150 DEG C, vorzugsweise 110 bis 130 DEG C, über Zeiträume von 0,5 bis 5 min, vorzugsweise 1 bis 2 min, erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtigkeits-Potential-Differenz zwischen den Feuchtigkeiten der Schalen- und Kernfraktion nach dem Tempern höchstens +2%, nach dem Trocknen mindestens -2% beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befeuchten, Tempern und Trocknen in mehreren voneinander unabhängigen oder untereinander gekoppelten Prozessstufen durchgeführt wird.