DD149869A3

DD149869A3 - Verfahren zur entfernung von loesungsmitteln aus proteinmaterial

Info

Publication number: DD149869A3
Application number: DD20989678A
Authority: DD
Inventors: Walter Teich; Klaus Triems; Lothar Peisker
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr; Vsesojusnyj Ni Skij I Biosinte
Priority date: 1978-12-19
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1981-08-05
Also published as: SU1423584A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Loesungsmitteln aus Proteinmaterial, das beispielsweise einem Extraktionsprozesz unterzogen wurde. Das Ziel der Erfindung ist die Verringerung des Aufwandes an Energie zur Entfernung von Loesungsmitteln aus Proteinmaterial sowie die Entfernung der Loesungsmittel unter Bedingungen, die zu keiner thermischen Denaturierung fuehren. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mittels spezieller Verfahrensweisen eine Abloesung von Loesungsmitteln aus Proteinmaterial zu bewirken. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz d. Struktur des Proteinmaterials durch mechanische Behandlung veraendert wird. Die mechanische Behandlung wird bei einer Temperatur zwischen 20 und 90 Grad C, vorzugsweise zwischen 30 und 70 Grad C, durchgefuehrt. Eine kurzzeitige mechanische Behandlung, etwa 5 bis 10 min, ist in den meisten Faellen ausreichend. Die Erfindung kann angewandt werden zur Entfernung von Restloesungsmitteln aus Futterhefen, die auf der Basis von fluessigen Kohlenwasserstoffen erhalten wurden.

Description

20 9 8 96

-A-

Titel:

Verfahren zur Entfernung von Lösungsmitteln aus Proteinmaterial

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Lösungsmitteln aus Proteinmaterial, Sie kann beispielsweise zur Entfernung von Restlösungsmitteln aus extrahierten Futterhefen angewandt werden» Die Erfindung ist einzuordnen in die IPK A 23 J*

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Mit Proteinen treten in der Hatür in den meisten Fällen gleichzeitig Lipide auf bzw« wird Proteinmaterial, bedingt durch seine Entstehungsweise, z.B* bei der Massenzüchtung von Mikroorganismen auf der Basis flüssiger Kohlenwasserstoffe, mit öllöslichem Material verunreinigt. Die mit dem Proteinmaterial gleichzeitig vorliegenden Lipide und/oder öllösuchen Substanzen werden vorzugsweise durch eine Lösungsmittelextraktion vom Proteinmaterial abgetrennt, Ein Teil der Lösungsmittel verbleibt im Proteinmaterial. Für eine Weiterverwendung des Proteinmaterials ist es jedoch erforderlich, diese Lösungsmittelreste zu entfernen« Es handelt sich bei den Lösungsmitteln vorzugsweise um aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie z,B« Hexan oder Benzin, und um polare Lösungsmittel, wie z,B, Äthanol_e

Zur Entfernung von Lösungsmitteln aus Proteinmaterial ist ein Verfahren bekannt (DD-PS-73 304), nach dem die Lösungsmittel durch Erwärmen bzw« Druckabsenkung· entfernt werden, wobei wesentlich ist, daß das Proteinmaterial mindestens 20% Wasser, bezogen auf Trockensubstanz, enthält»

- 2- 20 9 8 96

Nach diesem Verfahren wird von Proteinmaterial ausgegangen, das nach dem Extraktionsprozeß noch 60 bis 70% Wasser enthält, wenn als Lösungsmittel ein unpolarer Kohlenwasserstoff, z.B. Hexan oder Benzin, vorliegt,

Der Prozeß der Lösungsmittelentfernung ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt stets größer als 20%, bezogen auf Trockensubstanz, ist, solange noch Lösungsmittel im Proteinmaterial vorhanden ist. Diese Verfahrensweise hat den Nachteil, daß im Proteinmaterial eine große Menge Wasser vorhanden sein bzw« zugemischt und anschließend wieder entfernt werden muß» Zur Entfernung des überschüssigen Wassers (für Futterhefen wird z.B. ein Wassergehalt von 10% angestrebt) ist ein beträchtlicher Energieaufwand erforderlich. Ein weiterer Nachteil der thermischen Behandlung des Proteinmaterials bei Temperaturen um 100 ⁰C besteht darin, daß eine Denaturierung eintreten kann, wodurch Eigenschaften des Proteinmaterials, so z.B. das Wasserbindevermögen, nachteilig beeinflußt werden.

Ziel der Erfindung; ....'. . . .· , '.

Ziel der Erfindung ist die Verringerung des Aufwandes an Energie zur Entfernung von Lösungsmitteln aus Proteinmaterial sowie die Entfernung der Lösungsmittel unter Bedingungen, die zu keiner thermischen Denaturierung führen.

Wesen der Erfindung;: '."..-.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mittels spezieller Verfahrensweisen eine Ablösung von Lösungsmitteln aus Proteinmaterial zu bewirken.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß eine mechanische Behandlung des Proteinmaterials zu einer Abreicherung von Lösungsmitteln führt. Die mechanische Behandlung des Proteinmaterials ist dadurch charakterisiert, daß sie eine Strukturzerstörung bewirkt. Der Grad der Zerstörung äußert sich in der Verringerung der Teilchengröße. Unter der mechanischen Behandlung werden alle bekannten Möglichkeiten, wie z.B. Reiben, Drücken, Pressen, Quetschen, Mahlen usw., verstanden.

-3 - 20 9 8 96

Das zu behandelnde Proteinmat'erial wird in eine entsprechende Vorrichtung zur mechanischen Behandlung, z.B. eine Mühle, gegeben und eine entsprechende Zeit lang behandelt« Die mechanische Behandlung wird so lange durchgeführt, bis eine zufriedenstellende Entfernung der Lösungsmittel festgestellt wird* Eine kurzzeitige mechanische Behandlung, etwa 5 bis 10 min, ist in den meisten Fällen ausreichend* Der- Wassergehalt des Proteinmaterials wird vor oder während der mechanischen Behandlung so eingestellt, daß anschließend keine weiteren Maßnahmen zur Einstellung eines bestimmten Wassergehaltes erforderlich sind. Aus diesem Grund kann es daher zweckmäßig sein, während der mechanischen Behandlung dem System Wasser zuzufügen* Wichtig ist nur, daß die Wasserkonzentration des Proteinmaterials 50%, bezogen auf Trockensubstanz, nicht überschreitet, da man sonst schmieriges Material erhält, das für eine mechanische Behandlung nicht geeignet ist«, Im allgemeinen ist ein Wassergehalt von 20 bis 30% ausreichend.

Die dargelegte erfindungsgemäße Verfahrensweise zur Abtrennung von Lösungsmitteln aus Proteinmaterial wird bei einer Temperatur zwischen 20 und 90 ⁰C, vorzugsweise zwischen 30 und 70 ⁰G, durchgeführt. Die optimale Temperatur ist abhängig von den speziell vorliegenden Lösungsmitteln und dem Proteinmaterial*

Die nachfolgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern«

Beispiel 1; . ' '

Als Proteinmaterial wurde ein Hefeprodukt (Candida guilliermondii), das man durch Kultivierung der Hefe auf der Basis flüssiger Kohlenwasserstoffe nach bekannten Verfahren erhält, eingesetzt. Nach der Extraktion hatte das Hefeprodukt folgende Zusammensetzung:

Wasser 15,1% (entspricht 20,8% bezogen auf Trockensubstanz Äthanol 12,3% Trockensubstanz 72,6%

Dieses Produkt wurde in einem üblichen Porzellanmörser behandelt. Die Ergebnisse der mechanischen Behandlung enthält Tabelle 1.

20 9 8

Tabelle 1:

Dauer der mechanischen

Behandlung (min) % Äthanol

⁰ 12,3

1 ⁶»⁸

2 . .3,8

4 0,3

6 0,1 .

7 ; °»¹

Eine mikroskopische Untersuchung des Hefe-Produktes vor und nach der mechanischen Behandlung zeigte, daß eine beträchtliche Struk- turzerstörung eingetreten war· Das Ausgangsmaterial besaß Kugelstruktur mit einem Korndurchmesser zwischen 100 und 30 /um. Hach der mechanischen Behandlung war die Kugelstruktur völlig zerstört· Die Teilchengröße der nun vorliegenden Partikel lag zwischen Und 10 AXSSl,

Beispiel 2:

>0 Um den Einfluß der mechanischen Behandlung hinsichtlich einer Denaturierung des Proteinmaterials zu untersuchen, wurde als Proteinmaterial schonend extrahiertes Sojabohnenprotein folgender Zusammensetzung eingesetzt:

Wasser 16,2% (entspricht 23,2^ bezogen auf Trockensubstanz) Äthanol 14,1% Trockensubstanz 69,7%

. Es wurde analog Beispiel 1 verfahren. Der Äthanolgehalt sank nach 5 min mechanischer Behandlung auf 0,2%· Das Sojabohnenprotein zeigte nach dieser Behandlung keine Denaturierungserscheinungen.

-5- 20 9 8 96

Beispiel 3:

Es wurde wieder Proteinmaterial nach Beispiel 1 eingesetzt, nur mit dem Unterschied, daß gleichzeitig als Lösungsmittel Hexan vorlag« Das Hefe-Produkt hatte folgende Zusammensetzung:

Wasser 17,2% (entspricht 27,1% bezogen auf Trockenprodukt)

Äthanol 12,8%

Hexan 6,2%

Trockensubstanz 63,8%

Anschließend erfolgte eine mechanische Behandlung in einer übliehen Laborkugelmühle« Uach 5 min mechanischer Behandlung hatte das Ausgangsprodukt folgende Zusammensetzung: 15,3% Wasser; 0,2% Äthanol; 1,2% Hexan und 83,3% Trockensubstanz«

Beispiel 4:

Folgendes Beispiel soll den vorteilhaften Effekt der mechanischen Behandlung eines Hefe-Produktes bei gleichzeitiger Temperaturerhöhung aufzeigen·

Zu diesem Zweck wurde Hefe-Produkt nach Beispiel 1 mit folgender Zusammensetzung verwendet:

Wasser 18,1% (entspricht 22,5% bezogen auf Trockensubstanz Äthanol 10,3%

Hexan 5,8% (entspricht '8,8% bezogen auf Trockensubstanz)

Trockensubstanz 65,8%

Dieses Hefe-Produkt wurde nun bei 60 ⁰C mechanisch in einem Porzellanmörser 10 min behandelt. Der !Wassergehalt des Hefe-Produktes wurde durch Zutropfen von Wasser annähernd-konstant gehalten. Die Analyse des so behandelten Produktes ergab folgende Werte: .

Wasser 20,9% Äthanol 0,1%

Hexan 0,5% (bezogen auf Trockensubstanz 0,64%)

Trockensubstanz 78,5% -

Im Vergleich zum Beispiel 3 wirkt sich die Temperaturerhöhung besonders auf den Hexangehalt aus. Dieser beträgt dort 1,4% (bezogen auf Trockensubstanz) gegenüber 0,64% in diesem Beispiel.

- 6 - 20 9 8 96

Eine alleinige thermische Behandlung des oben beschriebenen Hefe-Produktes bei 60 ⁰C (10 min) führte zu einer relativen Abreicherung des Hexans von 8,8% auf 6,2%«

Beispiel 5

Ein Hefepr-odukt, das durch Kultivierung eines Stammes der Art Candida guilliermondii auf einer Dieselkraftstoff-Fraktion erhalten wurde, wurde mit einem Benzin-Äthanol-Wasser-Gemisch extraktiv gereinigt und wies nach der Extraktion folgende Zusammensetzung auf:

Trockensubstanz: 57,^j

Benzin : 9,2%

Äthanol : 20., 7%

Wasser : 12,3% (entspricht 21,3%, bezogen auf Trockensubstar Dieses Produkt wird mit Wasserdampf auf eine Temperatur von 50 ⁰C erwärmt, dabei steigt der Wassergehalt auf 23,5% an. Das Gemisch wird einem Preßvorgang in einer Strangpresse bei etwa 400 atm unterworfen und die mit etwa 80 ⁰C erhaltenen Preßlinge v/erden anschließend in einem Luftstrom getrocknet. Nach der Trocknung besitzt das Hefeprodukt folgende Zusammensetzung:

Trockensubstanz: 88,46%

Benzingehalt: 0,04%

Athanolgehalt: 0,10%

Wassergehalt: 11,40% (entspricht 12,9%, bezogen auf Trockensubsti

Claims

20 9 8 96 -8-

Patentanspruch

Verfahren zur Entfernung von Lösungsmitteln aus Proteinmaterial, das mindestens 20% Wasser, bezogen auf die Trockensubstanz, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Proteinmaterial bei einer Temperatur von 20 bis 90 ⁰C, vorzugsweise 30 bis 70 ⁰C, durch eine mechanische Behandlung in seiner Struktur verändert wird.