Proteinverschiebung

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. 

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. 

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. 

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. 

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. 

Durch die Feinstvermahlung mit anschließender Sichtung erhalten Sie ein sehr feines Produkt mit typischen Eigenschaften wie zum Beispiel schlechten Fließeigenschaften oder geringe Schüttdichte (~250 g/l). Dadurch ergeben sich eine Reihe von Herausforderungen: Zum einen benötigt das Proteinkonzentrat durch die geringe Schüttdichte viel Lagerplatz. Zum anderen neigt es zur Brückenbildung, da es durch den Proteingehalt klebrig ist. 

Die Lösung hierfür liegt in der Kompaktierung des Proteinkonzentrats, die die Materialhandhabung für nachgeschaltete Prozesse wie zum Beispiel Extrusion entscheidend verbessert. Referenzprodukte sind hier gelbe Erbsen, Kichererbsen, Favabohnen oder Linsen. 

Je nach Produkteigenschaften kommen hier verschiedene Walzenprofile zum Einsatz. 

• Kompaktierung eines Pulvers durch zwei gegenläufige Walzen 

• Die Agglomeration erfolgt durch Bindungen zwischen den Partikeln unter mechanischem Druck 

• Zerkleinerung der gepressten Schülpen auf die gewünschte Granulatgröße: Standardmaschine ist hier eine Siebmühle, bei der die Schülpen zwischen einem Rotor und Sieb schonend zerkleinert werden. Durch unterschiedliche Siebeinsätze sind viele verschiedene Granulatgrößen möglich. 

Zur zusätzlichen Verbesserung der Fließfähigkeit kann anschließend mit einer Siebmaschine der Feinanteil abgetrennt werden. Das zurückbleibende Feingut wird in der Regel dem Kompaktor wieder direkt zugeführt. 

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.