Proteinverschiebung durch Trockenfraktionierung

Bei unserem Verfahren handelt es sich um die Kombination aus Feinvermahlung und einer anschließenden Trennung durch Sichtung mit leistungsstarken Maschinen. Auf diese Weise gelingt es, die Proteine in Rohstoffen wie Weizen und Hülsenfrüchten rein mechanisch von den enthaltenen Stärkepartikeln zu separieren und in der Feinfraktion anzureichern. Der entscheidende Faktor dabei ist die unterschiedliche Größe der Komponenten, wobei die Stärkekörner mit 15 bis 40 µm deutlich größer und vor allem mahlungsresistenter als die Proteine mit Durchmessern um die 3 µm sind. Die durch die Proteinverschiebung gewonnenen proteinreichen Spezialmehle beziehungsweise Konzentrate werden dann als Grundlage für weitere Verarbeitungsschritte wie der Extrusion zu Schnitzel, Grits und anderen Fleischersatzprodukten eingesetzt.

Bei den Proteinkonzentraten, wie wir sie gewinnen, liegt die Konzentration unter der von Isolaten mit über 85 Prozent. Allerdings arbeitet unsere Methode rein mechanisch und trocken. Isolate werden dagegen aufwendig nasschemisch hergestellt – mit einem hohen Verbrauch an Wasser, Säuren und anderen Chemikalien. Wir sparen aber nicht nur Ressourcen, sondern auch der Energieverbrauch ist um den Faktor zehn reduziert. Ein weiterer Punkt ist die Flexibilität. Dabei stehen unterschiedliche Typen an Prallmühlen zur Auswahl, beim Standardverfahren etwa die platzsparende Contraplex CW II-Stiftmühle in Kombination mit dem Windsichter ATP oder die ZPS Sichtermühle für höchste Feinheitsanforderungen. Bei beiden wurde unter anderem auch an eine problemlose, leichte Wartung gedacht. Während sich dazu bei der CW-Mühle die Tür nach vorn öffnen lässt, wird bei der ZPS das Oberteil hydraulisch aufgeschwenkt. Gerade bei großen Maschinen sind diese Teile aufgrund ihres Gewichtes meist nicht mehr per Hand zu demontieren.

Vor allem aber lassen sich die Maschinen je nach gewünschter Reinheit und Körnung des Endproduktes dynamisch einstellen. Die einzelnen Motoren sind mit Frequenzumrichtern ausgestattet, wodurch die Drehzahl einfach über die Steuerung angepasst werden kann. Auf diese Weise lassen sich verschiedene Feinheiten, Proteingehalte oder Durchsätze einstellen und auf die jeweiligen Anforderungen anpassen. Verarbeitet werden ja Naturprodukte und nicht genormte Rohwaren. Durch die Vielfalt der Einstellparameter kann man für jedes Produkt die optimale Mahlfeinheit erarbeiten und sichern.

Die Temperaturerwärmung ist abhängig von der angestrebten Feinheit. Es wird jedoch ein Luftstrom gleichzeitig durch die Anlage geleitet, der die gezielte Austragung der Partikel fördert. Dieser sorgt zugleich dafür, dass nicht viel Wärme an das Produkt abgegeben wird. So wäre bei der ZPS üblicherweise von 10 bis 20 ° Celsius auszugehen. Eine generelle Herausforderung der Gewinnung von Proteinkonzentraten stellen aber Rohstoffe mit einem hohen natürlichen Ölgehalt und wenig Stärke, wie er zum Beispiel in Sojabohnen vorliegt, dar. Zu den Grenzfällen gehören Süßlupinen, bei denen es auf die jeweils eingesetzte Sorte ankommt. Kirchererbsen zählen zwar ebenfalls zu den Hülsenfrüchten, doch enthalten sie nur vier bis sechs Prozent Fett und können dagegen durchaus mit unserem Prozessverfahren aufbereitet werden. Das gilt auch für Ackerbohnen. Die an den zwei Stiftscheiben der Mühle wirkenden Fliehkräfte sorgen dafür, dass bis zu einem bestimmten Gehalt auch solche fetthaltigen Produkte verarbeitet werden können.

Erwähnen sollte man in diesem Zusammenhang noch, dass mit unserem Verfahren bereits geschälte und damit faserarme Ware verarbeitet wird. Dank unserer jahrelangen engen Zusammenarbeit mit dem Technologiekonzern Bühler als Lieferant für Schälmaschinen, Extruder und mehr ist das aber kein Problem. Kunden können sogar ganze Komplettanlagen bekommen, sei es über Bühler oder Hosokawa Alpine.

Selbstverständlich stehen unsere Experten aus der Abteilung Food da bereit. Ebenso können weitere Firmen der Hosokawa-Gruppe unterstützen sowie unsere Partner von Bühler. Zur Prozessentwicklung gibt es außerdem an unserem Augsburger Firmensitz ein umfangreiches Technikum mit Maschinen im Labormaßstab bei denen geringen Mengen in Machbarkeitsstudien verarbeitet werden können. Außerdem Pilotanlagen, die Durchsätze im Bereich von 200 kg/h verarbeiten. Auch im neuen Testcenter der Bühler AG, dem Grain Innovation Center, in Uzwil/Schweiz können Kunden maßgeschneiderte Prozesse für die Verarbeitung von Getreide, Hülsenfrüchten und mehr entwickeln – natürlich sind dort ebenfalls die Maschinen von Hosokawa Alpine für die Trockenfraktionierung installiert.

Wir sehen zum einen auf der Rohstoffseite große Verbesserungen. So arbeiten wir zum Beispiel mit speziellen Züchtern zusammen, die leistungsstärkere Sorten entwickeln und diese auf unseren Maschinen validieren. Dadurch sind enorme Zuwächse in der Proteinreinheit und Ausbeute möglich. Es konnten bereits Proteinkonzentrate mit über 70 Prozent aus gelben Erbsen erzeugt werden.

Auf der mechanischen Seite forschen wir aktuell in einem internen Entwicklungsprojekt an einem Verfahren, dass durch eine bessere Proteinausbeute gegenüber dem oben beschriebenen konventionellen Prozess führt. Wenn es uns also durch eine geeignete Kombination aus speziell gezüchteten Rohstoffen und mechanischer Verfahrenstechnik gelingt, verbesserte Proteinkonzentrate herzustellen, kann dadurch der Bedarf an energieintensiven Proteinisolaten reduziert werden und somit viel Aufwand und Energie eingespart werden.