Proteinverschiebung (-anreicherung) durch Trockenzerkleinerung und Sichten
Trocken-Fraktionierung zur wirtschaftlichen Aufbereitung hochwertiger Produkte mit hohem Proteinanteil
Die weltweite Nahrungsmittelversorgung steht derzeit vor einem Wandel. So führt einerseits das starke Wachstum der Weltbevölkerung zu einem steigenden Bedarf an Lebensmitteln und damit auch an der Versorgung an Proteinen. Dieser steigende Bedarf kann aufgrund des Flächenbedarfs zur Viehversorgung nicht nur mit tierischen Proteinen/Produkten gedeckt werden. Zum anderen fordern die Verbraucher immer stärker die Berücksichtigung der nachhaltigen Herstellung, und hier stehen die tierischen Produkte zunehmend in der Kritik: Der Land- und Wasserverbrauch sowie die Emission von Treibhausgasen ist im Vergleich zum Anbau von Feldfrüchten um ein Vielfaches höher. Alternative Eiweißquellen werden nachgefragt und spielen eine wichtige Rolle, um den künftigen Proteinbedarf in der Bevölkerung decken zu können. Neben pflanzlichen Produkten gehören dazu auch Pilze, Algen oder Insekten.
Für Fleischersatzprodukte auf Pflanzenbasis werden Feld- und Hülsenfrüchte – aktuell zumeist Soja – verwendet. Hier werden meist Isolate mit hohen Proteingehalten von > 80 % verarbeitet. Das übliche Verfahren hierfür ist die Nassextraktion. Durch den Einsatz von viel Wasser, Chemikalien und viel Energie zur Trocknung ist es aufwändig, kostspielig und ressourcenverbrauchend. Ein Alternativprozess ist die Trocken-Fraktionierung – seit langem bekannt bei der Mehlverarbeitung. Die Erfahrungen aus diesem Prozess wurden von Netzsch erfolgreich auf die Anforderungen bei der Aufarbeitung von Feldfrüchten übertragen.
Das Verfahrensziel liegt darin, durch Zerkleinerung und anschließender Trennung eine proteinreiche Fraktion zu gewinnen, in der der Anteil an Protein deutlich höher als im Ausgangsmaterial ist.
Die Feldfrucht wird zuerst gereinigt, geschält und gelangt anschließend in die trockene Vermahlung, dessen Ziel das Aufbrechen der Zellen und die Separierung der Stärkekörner von den Proteinen und faserhaltigen Zellbestandteilen ist. Am ökonomischsten wird dies mittels Prallzerkleinerung in der Netzsch sichtermühle CSM erreicht.
Durch den in der Mühle integrierten Sichter wird sichergestellt, dass nur grobe Zellfragmente so lange im Mahlraum verbleiben bis diese zerstört und die Stärke und Proteinpartikel voneinander getrennt wurden. Nur so kann bei optimalem Energieaufwand eine hohe Ausbeute im nachfolgenden Trennschritt erreicht werden.
Entscheidend für die nachfolgende Trennung ist, dass bei der Vermahlung der Größenunterschied zwischen Protein- und Stärkekörnern möglichst groß bleibt. Abhängig von der Feldfruchtart haben die Proteine eine Korngröße von < 3 μm, während Stärkekörner im Bereich von 3 μm bis 40 μm liegen. Im Gegensatz zu einer Stiftmühle wird die Stärke in der Netzsch sichtermühle weitaus schonender beansprucht. Dadurch bleibt der Größenunterschied zwischen Protein- und Stärkepartikel weitestgehend erhalten, was höchste Wirkungsgrade bei der folgenden Trennung ermöglicht.
Die Trennung erfolgt mit dem Netzsch hochleistungsfeinstsichter CFS / HD-S.
Der Sichter arbeitet mit einem Luftstrom zum Dispergieren der Feststoffpartikel. Nur durch eine effektive Dispergierung werden alle Partikel nach Größe und/oder Gewicht im Luftstrom optimal voneinander getrennt. Hierzu wird das gemahlene Produkt in einen mit der Sichterluft beaufschlagten Ringspalt geführt. Durch den Ringspalt wird beides auf eine Kreisbahn beschleunigt und die Partikel durch die zusätzlich wirkenden Zentrifugalkräfte voneinander getrennt. Im Vergleich mit anderen Sichterbauformen werden die Partikel mit dem CFS / HD-S erheblich effektiver voneinander getrennt und somit höhere Proteinwerte bei gleichzeitig höherer Ausbeute erzielt. Nach Optimierung der Prozessparameter auf die jeweiligen Produkteigenschaften, können produktabhängig Proteinwerte von im Mittel über 55% erzielt werden.
Die Trocken-Fraktionierung bietet somit Möglichkeiten, hochwertige Produkte mit einem hohen Proteinanteil wirtschaftlich und nachhaltig aufzubereiten. Zudem bietet der NETZSCH-Prozess den unschätzbaren Vorteil nur durch Veränderung der Prozessparameter flexibel unterschiedliche Feldfrüchte zu verarbeiten.
