Proteinverschiebung

Pflanzliche Lebensmittel

Hoher Eiweißgehalt, gesunde Ernährung

Proteinverschiebung

Protein-Konzentrate aus dem Trocken-Prozess

Proteine sind lebenswichtig und somit ein unerlässlicher Bestandteil der menschlichen Ernährung. Im Zusammenhang mit dem weltweiten Bevölkerungswachstum steigt die Nachfrage nach Eiweiß daher enorm. Allein durch tierische Proteine ist dieser Bedarf nicht mehr zu decken. Pflanzliches Eiweiß dagegen ist vielseitig einsetzbar und steht im Einklang mit einer vegetarischen oder veganen Lebensweise. So werden alternative Eiweißquellen zukünftig immer wichtiger, um den Proteinbedarf der Bevölkerung zu decken.

Eine solche alternative Eiweißquelle sind pflanzliche Proteine, die überwiegend aus Weizen, Soja, Erbsen, Linsen oder anderen Hülsenfrüchten gewonnen werden. Um deren Proteingehalt optimal nutzen zu können, wurde das Verfahren der Proteinverschiebung (oder Trockenfraktionierung) entwickelt. Durch Feinstvermahlung und anschließende Sichtung entstehen Fraktionen mit einem erheblich höheren Proteinanteil als das Ausgangsmaterial. Diese protein- und stärkereichen Spezialmehle werden dann als Grundlage für vegane Burgerpatties, Lupinenschnitzel und viele weitere pflanzliche Nahrungsmittel genutzt.

Prozess Proteinverschiebung

Verfahrenstechnische Komplettlösungen von Hosokawa Alpine

Aufeinander abgestimmte Maschinen

Hosokawa Alpine hat verschiedene Prozesse für die Trockenfraktionierung entwickelt. Unsere Experten beschäftigen sich bereits seit den 1970er-Jahren mit diesem Thema. Diese langjährige Erfahrung bringt unseren Kunden gleich mehrere entscheidende Vorteile: Die Projektlaufzeit verkürzt sich, außerdem erhalten Kunden eine hohe Planungssicherheit. Falls sich ihre Anforderungen verändern, besitzen wir die nötige Flexibilität, um auf die neue Situation einzugehen.

Doch wie funktioniert Proteinverschiebung? Die Anreicherung von Protein im trockenen Prozess durch Aufmahlung und Sichtung ist eine umweltschonende und kostengünstige Methode. Durch aufeinander abgestimmte Maschinen werden Proteine aus Weizen und Hülsenfrüchten wie Erbsen, Ackerbohnen, Lupinen, Linsen und Kichererbsen angereichert und von anderen Inhaltstoffen getrennt.

Verarbeitung von Hülsenfrüchten: Wertschöpfungskette

Zusammen mit unseren Partnern decken wir den kompletten Prozess ab

Die Herstellung von Proteinkonzentraten, z.B. aus Erbsen, ist ein Hightech-Verfahren und umfasst verschiedene Schritte, für die leistungsstarke Maschinen und Anlagen benötigt werden. Die Kompetenz von Hosokawa Alpine liegt in der Trockenfraktionierung. Bei Hosokawa Micron B.V. erhalten Sie Maschinen und Anlagen für die Prozessschritte Mischen, Agglomerieren und Sterilisieren, die in den nachgeschalteten Prozessen für die Endanwendungen nötig sind. Hosokawa Solids unterstützt Kunden während des gesamten Prozesses in den Bereichen Lagerung, pneumatische Förderung, Wiegen und Dosieren. Wenn Sie sich für einen kompletten Trockenfraktionierungsprozess interessieren, so bieten wir diesen zusammen mit unserem Partner Bühler an. Die nachstehende Abbildung zeigt die Wertschöpfungskette der Verarbeitung von Hülsenfrüchten. Vom Ausgangsprodukt Erbse aus wird sowohl der Nass- als auch der Trockenprozess mit den potenziellen Endanwendungen der Produkte dargestellt.

Proteinkonzentrat aus Hülsenfrüchten

Mit der Sichtermühle ZPS und dem Windsichter ATP (Präzisionsverfahren)

Unser Spezialgebiet ist das „effiziente“ Aufmahlen, um die kleineren Protein- (~ 3μm) und die größeren Stärkepartikel (15 - 40 μm) zu deagglomerieren und dann die Feinfraktion (hauptsächlich die Proteinpartikel) und die Grobfraktion (hauptsächlich die Stärkepartikel) zu fraktionieren. Die Trockenfraktionierung von Proteinen (Präzisionsverfahren) besteht aus einer effizienten Feinvermahlung mit der Sichtermühle Zirkoplex ZPS  und einer Hochleistungssichtung des fein gemahlenen Produkts mit dem Sichter Turboplex ATP. So entstehen schließlich zwei Produkte: ein feines (Proteinkonzentrat) und ein grobes Produkt (Stärkekonzentrat).

Vorteile der Trockenfraktionierung von Protein:

  • Effiziente Trennung von Protein und Stärke
  • Niedriger Energieverbrauch
  • Kein Wasser notwendig
  • Wertvolle Nebenprodukte
  • Kein Einsatz von E-Nummern nötig
  • Chemikalienfreie Verarbeitung
Beispiel einer typischen Anlage zur Trockenfraktionierung von Protein mit ZPS und ATP

 

1  Aufgabebehälter  2  Dosierschnecke  3  Metallabscheider  4  Sichtermühle ZPS
5  Automatischer Filter ZPS  6  Gebläse ZPS  7  Windsichter ATP
8  Automatischer Filter ATP  9 Gebläse ATP  10  Schaltschrank 

(a) Aufgabeprodukt (b) Fraktion mit geringem Proteingehalt (c) Fraktion mit hohem Proteingehalt

Proteinkonzentrat aus Hülsenfrüchten

Mit der Stiftmühle CW II und dem Windsichter ATP (Standardverfahren)

Unser Standardverfahren für die Trockenfraktionierung von Proteinen umfasst eine effiziente Feinmahlung mit der Stiftmühle Contraplex CW II und eine Hochleistungssichtung des fein gemahlenen Produkts mit dem Windsichter ATP. Bei einigen Produkte mit hohem Faser- und/oder Ölgehalt empfiehlt sich die Mühle Contraplex CW II, um diese Bestandteile effizient zu deagglomerieren. Weitere Vorteile des Standardverfahrens mit der Stiftmühle Contraplex CW II sind die kompakte Aufstellung (verglichen mit dem Präzisionsverfahren mit der Sichtermühle ZPS) sowie ein geringer Energieverbrauch und niedrige Investitionskosten. Andererseits hast das Verfahren seine Grenzen: Die Feinheits- und Proteinwerte liegen im mittleren Bereich, die Produkttemperatur ist höher und Stiftmühlen sind generell verschleißanfälliger als Sichtermühlen.

Standardverfahren mit der Stiftmühle CW II Präzisionsverfahren mit der Sichtermühle ZPS
Kompakte Aufstellung Flexible Aufstellung, benötigt aber mehr Platz
Niedrige Investitionskosten Höhere Investitionskosten
Mittlere Feinheit und Proteinwerte Hohe Feinheit und Proteinwerte
Höhere Produkttemperaturen Kühlung für temperaturempfindliche Produkte
Verschleißanfällig Verschleißschutz möglich
Beispiel einer typischen Anlage zur Proteinverschiebung mit CW II und ATP

 

1  Aufgabebehälter  2  Dosierschnecke 3  Metallabscheider  4  Stiftmühle CW II
5  Windsichter ATP  6  Automatischer Filter  7  Gebläse 8  Schaltschrank 

(a) Aufgabeprodukt (b) Fraktion mit geringem Proteingehalt (c) Fraktion mit hohem Proteingehalt

Protein aus alternativen Quellen

Maßgeschneiderte Prozesse für die Trockenfraktionierung

Zahlreiche andere Proteinquellen wurden bisher nur für die Futtermittelherstellung genutzt. Die Herausforderung liegt heute darin, dieses wertvolle Protein wieder für den Menschen zu erschließen. Vor allem unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ist das Upcycling von Lebensmittel-Nebenprodukten sinnvoll.

Beispiele:

  • Sonnenblumen-Extraktionsschrot
  • Pseudogetreide (z. B. Quinoa)
  • Guarkernmehl
  • Johannisbrotkernmehlsplit
  • Lebensmittelnebenprodukte aus Brauereiprozessen
  • Lebensmittelnebenprodukte aus der Ölextraktion

Nicht nur Eiweiß ist für die Trockenfraktionierung interessant, auch andere wertvolle Inhaltsstoffe können fraktioniert werden (z. B. Faserfraktionen). Außerdem können die (faserhaltigen) Hülsenfruchtschalen mit der Sichtermühle ZPS für verschiedene Endanwendungen (z. B. Tierfutter, Kekse und Brownies) fein gemahlen werden. Die Kombination des Nassprozesses mit der-Trockenfraktionierung ist ein weiteres zukünftiges Anwendungsfeld.

Proteine aus Getreide und Zerealien

Maßgeschneiderte Prozesse für die Trockenfraktionierung von Protein

Für die Trockenfraktionierung von Produkten aus Getreide und Zerealien sind kundenspezifische Verfahren nötig. Kontaktieren Sie uns, um die bestmögliche Lösung für Ihr Produkt zu finden!

Weizen und Roggen: Hier können Sie zwischen dem Standardverfahren mit der Stiftmühle Contraplex CW II und dem Sichter Turboplex ATP und dem Präzisionsverfahren (wenn Sie einen höheren Proteingehalt wünschen) wählen. Je nachdem, wie viel Protein vor der Verarbeitung vorliegt, lassen sich unterschiedliche Mengen/Erträge an Protein erzielen.

Hafer und Gerste: Hafer und Gerste enthalten den wertvollen Inhaltsstoff Beta-Glucan. Aufgrund des hohen Fettgehaltes von Hafer ist der Einsatz der Contraplex CW II Stiftmühle zur Feinvermahlung erforderlich (Standardverfahren mit CW II und ATP). Ein weiterer Entfettungsschritt kann zusätzlich für eine effiziente Fraktionierung sorgen. Im Gegensatz zur Protein-Trockenfraktionierung wird hier das Beta-Glucan in der Grobfraktion angereichert. Um höhere Beta-Glucan-Werte zu erhalten, kann der Mahl- und Sichtungsvorgang mehrmals wiederholt werden.

Soja: Für die Sojaverarbeitung bieten wir verschiedene Lösungen an:

  • Vor-Behandlung: Vorzerkleinerung und Schälen der Sojabohnen
  • Feinvermahlung von: vollfetten Sojabohnen, gerösteten Sojabohnen, extrahierten Sojaflocken, extrudierten Sojaflocken (Wenger-Verfahren) und Sojaproteinkonzentraten (SPC)

Reis: Auch die Feinvermahlung von Reis in seinen verschiedenen Formen ist möglich: Reisschalen, Reisflocken, Reisprotein oder Reisstärke.

Entwickeln Sie Ihren Prozess

Mit einer Multiprozessanlage

Sie befinden sich noch in der Entwicklungsphase und suchen nach dem richtigen Verfahren für Ihr Produkt? Dann könnte eine Multiprozessanlage die Lösung für Sie sein! Eine Multiprozessanlage ist mobil und sehr flexibel, denn verschiedene Mühlen oder Sichter können in eine Anlage integriert werden. Daher ist es möglich, schnell zwischen den benötigten Einheiten zu wechseln.

Mehr entecken: Multiprozessanlage: Proteinanreicherung flexibel erforschen

Weitere Prozesskomponenten

Bei der Proteinverschiebung

Mit unseren Partnern aus der gesamten Hosokawa Micron Gruppe decken wir weitere Prozessschritte bei der Trockenfraktionierung ab.

  • Mischen: Der Nauta konische Schneckenmischer unseres niederländischen Partners Hosokawa Micron B.V. eignet sich besonders für die Verarbeitung empfindlicher Produkte, da er das Produkt schonend mischt, ohne es zu beschädigen. Der konische Paddelmischer (CPM) ist ein Vielzweckmischer für Prozesse, bei denen hohe Genauigkeit und schnelles Mischen wichtig sind, ohne das Produkt zu beschädigen.
  • Dampf-Sterilisation: Der konische Paddeltrockner (CPD) von Hosokawa Micron B.V. entfernt alle pathogenen Organismen. Gleichzeitig ist das Risiko, dass das Produkt beschädigt wird oder Farbe und Geschmack beeinträchtigt werden, nur gering.
  • Agglomeration: Das Agglomerationssystem Flexomix von Hosokawa Micron B.V. besteht aus einer flexiblen Wand mit einem außenliegenden Rollenkäfig zur Selbstreinigung.
  • Trocknen: Der Flash-Mahltrockner DMR von Hosokawa Micron B.V. sorgt für den optimalen Trocknungsprozess, um die Haltbarkeit zu verlängern und Eigenschaften wie Verdaulichkeit und Mundgefühl sowie den Nährwert und die Qualität des Proteinpulvers zu erhalten.
  • Fördern, Lagern, Dosieren und Wiegen: Während des gesamten Produktionsprozesses müssen die Proteine gefördert, gelagert, dosiert und gewogen werden, oft mehrmals. Die passenden Technologien für diese Prozessschritte finden Sie bei unserem Partner Hosokawa Solids.

Beispiele für Endanwendungen

Backwaren

Backwaren

Fleisch Ersatzprodukte

Fleisch-Ersatzprodukte

Kindernahrung

Kindernahrung

Nahrungsergänzung

Nahrungsergänzung

Milch Ersatzprodukte

Milch-Ersatzprodukte

Futtermittel

Futtermittel

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Broschüre Processing of plant based food
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