DE2814922A1

DE2814922A1 - Potato protein coagulate for human nutrition - purified by suspension, boiling and solvent extn. to improve organoleptic quality

Info

Publication number: DE2814922A1
Application number: DE19782814922
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Giesemann; Friedrich Prof Dr Meuser; Heinz-Dieter Dr Smolnik
Original assignee: Emsland Staerke GmbH
Current assignee: Emsland Staerke GmbH
Priority date: 1978-04-04
Filing date: 1978-04-04
Publication date: 1979-10-18
Also published as: DE2814922C2

Abstract

Potato protein, prepd. by heat-coagulating amniotic potato liq., is purified from enclosed, associated or complexed contaminants, e.g. lipids, odoriferous and flavouring components, by a step process comprising suspension, boiling and extn. with a polar solvent. The potato obtd. can contain 93-95% protein and 1% minerals; has a neutral taste and smell and can be used for human nutrition. Lipid removal improved protein storage-stability. Specifically a 2-step purificn. involves (i) suspn. in hot water at >100 degrees C and (ii) suspn. of decanted coagulate in hot EtOH, whereby lipids are extd. in the aq. EtOH.

Description

Titeltitle

Verfahren zur Reinigung und Verbesserung der organoleptischen Qualität von Kartoffelproteinkoagulat für die menschliche Ernährung Anwcldunqsqei et Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung kartoffeleigener Geschmacks- und Geruchsstoffe aus Kartoffelproteinkoagulat, das aus Kartoffelfruchtwasser hergestellt werden kann.Process for cleaning and improving the organoleptic quality of potato protein coagulate for human consumption Anwcldunqsqei et Die The invention relates to a method for eliminating the flavor and taste of potatoes Odors from potato protein coagulate, which is made from potato fruit water can be.

Zweck Zweck der Erfindung ist es, das ernährungsphysiologisch hochwertige Proteinkoagulat, welches bisher aufgrund seiner durch das Koagulationsverfahren entstehenden Zusammensetzung als Lebensmittel bzw. als Zusatzstoff zu Lebensmitteln wenig geeignet ist, für die menschliche Ernährung nutzbar zu machen.Purpose The purpose of the invention is to provide the nutritionally high quality Protein coagulate, which so far has been due to its coagulation process resulting composition as a food or as an additive to food is not very suitable to make usable for human consumption.

Stand der Technik sowie Kritik des Standes der Technik Zur Verwertung des Fruchtwassers in Kartoffelstärkefabriken gibt es zahlreiche und vielseitige Lösungsvorschläge (1, 2). Die nach verschiedenen Verfahren (3, 4, 5) potentiell möglicn erscheinende und auch zu erstrebende Gewinnung von nativen Kartoffel proteinen, die gegebenenfalis in verarbeiteter Form zu direktem menschlichem Verzehr geeignet sein würden, ist bis heute im industriellen Maßstab noch nicht gelungen. Das Problem der Eiweißgewinnung aus Kartoffelfruchtwasser ist bisher nur im Teilbereich der Verwertung der entstehenden Produkte als Viehfutter überwiegend gelöst. Das bei der Kartoffelstärkegewinnung anfallende Fruchtwasser kann dazu nach bekannten Verfahren thermisch behandelt werden, um die darin gelösten koagulierbaren Proteine auf einfache Weise als Feststoffe zu gewinnen (6). Die gefällten Proteine werden aus der Lösung abgeschieden und anschließend getrocknet. Es entstehen durch die dabei bisher angewendeten Verfahren Produkte, die hinsichtlich der Zusammensetzung, des erzielten Denaturierungsgrades und der Verhornung der Proteinpartikel, fir die menschliche Ernährung sowie für die Erzeugung von bestimmten Lebensmitteln nicht geeignet sind. Zugabe der durch Sprüh-, Gleichstroai-oder Trommeltrocknung gewinnbaren Produkte, bo ielswei.e zu stark wasserhaltigen Backwaren, fahrt in jedem Fall zn erhelJlichen nachteiligen Veränderungen von Soschmilck, Fr7rbC und Textur der Gebäcke.State of the art and criticism of the state of the art for recycling of the amniotic fluid in potato starch factories are numerous and varied Suggested solutions (1, 2). According to various methods (3, 4, 5) potentially possible production of native potato proteins, which is also to be pursued, where appropriate in processed form suitable for direct human consumption would be, has not yet succeeded on an industrial scale. The problem the production of protein from potato fruit water is so far only in the sub-area of Utilization of the resulting products as fodder, mostly in solution. That at The amniotic fluid resulting from potato starch production can be done according to known methods be thermally treated in order to make the coagulable proteins dissolved in it easy Way to gain as solids (6). The precipitated proteins come out of the solution deposited and then dried. It is created by the previously used Process Products which, in terms of composition, the degree of denaturation achieved and the keratinization of protein particles, both for human nutrition and for the production of certain foods are unsuitable. Adding the through Spray, Gleichstroai or drum drying recoverable products, As far as baked goods with a high water content are concerned, it is definitely worth a visit detrimental changes in soshmilck, fr7rbC and texture of the baked goods.

Negdtive Veränderungen der Geschmacks- und Gcruchskomponcnten werden vor allem bei solchen Backwaren erhalten, deren Teig fermentativ gelockert wird. Das steht offenbar im Zusammenhang mit Begleitstoffen der aus dem behandelten Fruchtwasser konzentrierten und getrockneten Koagulate. Ähnliche negative geschinackl iche Veränderungen kommen bei der Verwendung von Kartoffelproteinkoagulat bei der Herstellung anderer Lebensmittel, wie beispielsweise Teigwaren, Dauerbackwaren und Suppen vor.Negative changes in taste and smell components will be obtained especially in those baked goods whose dough is loosened by fermentation. This is apparently related to accompanying substances from the treated amniotic fluid concentrated and dried coagulates. Similar negative economic changes come with using potato protein coagulate in making others Foods such as pasta, long-life baked goods and soups.

Aufgabe Aufgabe der Erfindung ist es, nach bekannten Verfahren aus Kartoffelfruchtwasser koagulierte Proteine in möglichst reiner sowie geschmacks-und geruchsneutraler Form als Trockenprodukt zu gewinnen.The object of the invention is to use known methods Potato fruit water coagulated proteins in the purest possible as well as flavor and in odorless form as a dry product.

Lösung Das mit bekannten Verfahren z. Z. industriell gewonnene Kartoffelproteinkoagulat besteht zu 80 bis 85 % aus Protein (Nx6,25), 8 - 10 % lipidartigen Stoffen sowie 1 - 2 % Mineralstoffen. Neben diesen Hauptkomponenten kommen niedermolekulare Geschmacksstoffe vor. Es konnte gezeigt werden, daß die Geschmacksstoffe im Koagulat zum größten Teil mit lipidartigen Stoffen assoziiert und in polaren Lösungsmitteln (Wasser, äthanol, Methanol u.a.) löslich sind (7). Die Erfindung ermöglicht es deshalb, die Lipide zusammen mit den Geschmacksstoffen zu entfernen.Solution The known method z. Z. industrially obtained potato protein coagulate consists of 80 to 85% protein (Nx6.25), 8-10% lipid-like substances as well 1 - 2% minerals. In addition to these main components, there are low molecular weight flavors before. It could be shown that the flavors in the coagulate are greatest Partly associated with lipid-like substances and in polar solvents (water, ethanol, methanol, etc.) are soluble (7). The invention therefore enables the Remove lipids along with the flavors.

Da die Lipide von den sich bei der Koagulation bildenden Proteinteilchen eingeschlossen werden, können sie aus dem Koagulat durch normale Extraktionsverfahren nur schwer entfernt werden. Bei diesen Verfahren bilden die Proteinteilchen außerdem eine dichte geschlossene und vom Lösungsmittel nur langsam zu durchdringende Schicht. Deshalb ist die Extraktionswirkung in herkömmlichen Apparaturen sowohl unvollständig als auch langwierig.Since the lipids from the protein particles that form during coagulation they can be trapped from the coagulum by normal extraction procedures difficult to remove. In these processes, the protein particles also form a dense, closed layer that the solvent can only slowly penetrate. Therefore, the extraction action in conventional apparatus is both incomplete as well as tedious.

Die Oberwindung dieser Schwierigkeiten wird erfindungsgernäPj dadurch ermöglicht, daß die Proteinpartikel zur Herauslösung der Lipide und Geschmacksstoffe in Suspension gehalten werden, wobei die Konzentration der Suspension und ihre Temperatur sowie die Art des Lösungsmittels von entscheidender Bedeutung sind. Die dabei in das Lösungsmittel übergehenden Verunreinigungen werden durch Zentrifugaleh,cheidung vom Protein getrennt. Die Reinigung erfolgt Zweckm{jirJerw<:0e zweistufig, wobei in der ersten Stufe das dekantierte Koaqulat in heißem Wasser suspendiert wird. Der Wirkungsgrad der Reinigung ist oberhalb 1000C am besten. Allein durch diesen Verfahrensschritt wird der Proteingehalt des Koagulats auf ca. 90 X angehoben, der Mineralstoffgehalt unter 1 % abgesenkt und die geschmacklichen Eigenschaften des Trockenprodukts deutlich verbessert. In der zweiten Stufe wird das dekantierte Koagulat in heißem ethanol suspendiert. Dabei gehen weitere 3 - 5 7 der Lipidstoffe in das Lösungsmittel aus Äthanol und Wasser über, so daß der Proteingehalt des vom Lösungsmittel befreiten Koagulats zwischen 93 - 95 T.S. beträgt. Dieser Proteingehalt ergibt sich, wenn die Athanolkonzentration des Lösungsmittels nicht unter 70 ç (kg/kg) absinkt.The overcoming of these difficulties is thus made in accordance with the invention allows the protein particles to dissolve out the lipids and flavorings be kept in suspension, the concentration of the suspension and its temperature as well as the type of solvent are of crucial importance. The in Solvent-passing impurities are removed by centrifugal separation separated from the protein. Purification takes place in two stages, where In the first stage, the decanted Koaqulat is suspended in hot water. The cleaning efficiency is best above 1000C. Just by this In the process step, the protein content of the coagulate is raised to approx. 90% Mineral content is reduced to below 1% and the taste properties of the Dry product significantly improved. In the second stage, the decanted coagulate is made suspended in hot ethanol. Another 3 - 5 7 of the lipid substances go into the Solvent from ethanol and water over, so that the protein content of the solvent freed coagulate between 93 - 95 T.S. amounts to. This protein content results from if the ethanol concentration of the solvent does not drop below 70 ç (kg / kg).

Erzielbare Vorteile Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein reines, geschmacksneutrales Kartoffel protein entsteht. Dieses kann entweder direkt oder nach weiterer Aufarbeitung (8) für die menschliche Ernährung verwendet werden. Die Lagerfähigkeit des Proteins ist durch die Entfernung der Lipide erheblich verbessert. Das Produkt bietet deshalb auch Vorteile für die Versorgung von Ländern, in denen ein Eiweißmangel in der Ernährung vorliet. Aufgrund der durch das Verfahren einfachen Herstellung sowie des besonders hohen ernährungsphysiologischen Werts (9) ist das Produkt anderen pflanzlichen Proteinen überlegen.Achievable Advantages The advantages that can be achieved with the invention exist especially in the fact that a pure, tasteless potato protein is produced. This can be done either directly or after further processing (8) for human Diet can be used. The shelf life of the protein is due to its removal the lipids improved considerably. The product therefore also offers advantages for the Serving countries where there is a protein deficiency in the diet. Because of the simple manufacturing process as well as the particularly high nutritional physiology Worth (9) the product is superior to other vegetable proteins.

Beschreibung eines AusfUhrungsbeispiels Das Ausführunysbeispiel (Abb. A, B) zeigt eine Reinigungsanlage für die Aufarbeitung von 1 t/h Koagulat (1) mit ca. 30 % T.S. (2). Das Koagulat (I) wird im Verhältnis ein Teil Koagulat und fünf Teile Wasser (Frischwasser II), das im Gegenstrom geführt wird, gekocht (3). Die Kochzeit beträgt 10 - 15 min. Die Suspension wird durch Zentrifugalabscheidung, vorzugsweise durch Hvdrozyklone (4) getrennt. Der Obenauf wird als Abwasser (lIt) abgfiihrt. Der unterlauf wird in zwei weiteren Hydrozyklonen (5, 6) mit heißem Wasser gewaschen und der Unterlauf aus dem letzten Hydrozyklon anschlie"rnd zur Entwässerung dekantiert (7). Das Koagulat hat etwa 3() % T.S. und enthält ca. 90 o T.S. Protein. Falls dieser Reinheitsgrad ausreicht, kann das Produkt (IV) getrocknet werden.Description of an exemplary embodiment The exemplary embodiment (Fig. A, B) shows a cleaning system for processing 1 t / h of coagulate (1) approx. 30% T.S. (2). The coagulum (I) becomes one part coagulum and five in proportion Share water (fresh water II), which is guided in countercurrent, cooked (3). The boiling time is 10-15 minutes. The suspension is separated by centrifugal separation, preferably separated by hydrocyclones (4). The top is called sewage (lIt) discharged. The underflow is in two further hydrocyclones (5, 6) with hot water washed and the underflow from the last hydrocyclone then for drainage decanted (7). The coagulate has about 3 ()% T.S. and contains about 90 o T.S. Protein. If this degree of purity is sufficient, the product (IV) can be dried.

Zur weiteren Reinigung wird das feuchte Produkt mit ebenfalls im negenstrom geführten Athanol (V) in einem DruckgefäP, (8) gekocht. Für das Kochen von 0,9 t/h feuchtes Produkt sind 25 m3/h reines Athanol erforderlich. Der Wirkungsgrad der Reinigung ist oberhalb des Siedepunktes von Athanol arn größten. Eine Kochzeit von 10 - 15 Minuten ist ausreichend, um eine Proteinreinheit von > 93 '. zu erreichen.For further cleaning, the moist product is also in the negative flow led ethanol (V) boiled in a pressure vessel, (8). For cooking 0.9 t / h moist product, 25 m3 / h of pure ethanol are required. The efficiency of the Purification is greatest above the boiling point of ethanol. A cooking time of 10-15 minutes is sufficient to achieve a protein purity of> 93 '. to reach.

Die Suspension wird im Hydrozyklon (9) getrennt. Der Oberlauf wird zur Rückgewinnung des Athanols (VI) destilliert. Dabei fallen als Rückstand Lipidstoffe (VII) an, welche stark emulgierende Eigenschaften haben.The suspension is separated in the hydrocyclone (9). The headwaters will distilled to recover the ethanol (VI). Lipid substances fall as a residue (VII), which have strong emulsifying properties.

Der Unterlauf wird in Hydrozyklon (10, 11) mit angewärmtem Athanol gewaschen. Der Unterlauf des letzten Hydrozyklons wird mit einem Dekanter (12) oder einer anderen geeigneten Einrichtung von der flüssigen Phase getrennt. Aus dem so gereinigten Koagulat wird das Lösungsmittel verdampft und kondensiert. Das Produkt (8) hat einen Proteingehalt von 93 - 95 % sowie einen Mineralstoffgehalt von 1 V. Es ist geschmacksneutral und ohne weitere Reinigung für die menschliche Ernährung geeignet.The underflow is in hydrocyclone (10, 11) with warmed ethanol washed. The underflow of the last hydrocyclone is with a decanter (12) or separated from the liquid phase by another suitable device. From the so Purified coagulate, the solvent is evaporated and condensed. The product (8) has a protein content of 93 - 95% and a mineral content of 1 V. It is tasteless and for human consumption without any further purification suitable.

Quell ennachwei s 1. Siebert, K.: Ernährungsforschung 4 (1959) 183.Sources evidence 1. Siebert, K .: Ern Ern Ernahrungforschung 4 (1959) 183.

2. Heyns, K. u. Graefe, G.: Z. Lebensmittel-Unters. u. Forsch.2. Heyns, K. and Graefe, G .: Z. Lebensmittel-Unters. and research

89 (1949) 255. 89 (1949) 255.

3. Porter, W.L., Siciliano J. Krulick, S. u. Heissler, E.G.: Membrane Science and Technology, New York: Plenum Press (1970).3. Porter, W.L., Siciliano J. Krulick, S. and Heissler, E.G .: Membrane Science and Technology, New York: Plenum Press (1970).

4. Meuser, F. u. Smolnik, H.-D.: Stärke 28 (1976) 271.4. Meuser, F. and Smolnik, H.-D .: Strength 28 (1976) 271.

5. Delanay, R.A.M. u. Donelly, J.K.: Proc. Biocheniistry 3 (1973) 21.5. Delanay, R.A.M. and Donelly, J.K .: Proc. Biocheniistry 3 (1973) 21.

6. Oosten, B.J.: Stärke 28 (1976) 135.6. Oosten, B.J .: Strength 28 (1976) 135.

7. Meuser, F. u. Smolnik, H.-D.: Veröffentlichung in Vorbereitung.7. Meuser, F. and Smolnik, H.-D .: Publication in preparation.

8. DT 26 05 541 A 1 9. Kofranyi, E. u. Jekat, J.: Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem. 335 (1964) 174.8. DT 26 05 541 A 1 9. Kofranyi, E. and Jekat, J .: Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem. 335 (1964) 174.

LeerseiteBlank page

Claims

Claims 1. A method for purifying potato protein, which is obtained from potato fruit water by thermal coagulation, thereby characterized in that those included in the coagulum or associated with it as well as complexed accompanying substances - mainly lipids, smells and flavors - by suspending, boiling and washing with polar solvents from this be gradually removed.