Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
Zur Herstellung von Proteinisolaten und Konzentraten aus Öl-freien Mehlen oder Flocken verfügt das Fraunhofer IVV über eine chargenweise betriebene Pilotanlage, in der pro Batch 50-200 kg Rohmaterial verarbeitet werden können. Die Gewinnung der Proteine erfolgt in der Regel mit einer wässrigen Extraktion und einem nachgeschalteten Separationsschritt über einen Dekanter zur Faserabtrennung. Die gewonnene Proteinlösung kann dann entweder durch isoelektrische Fällung mit nachgeschalteter Separation oder über Ultrafiltration aufkonzentriert werden. Der Proteinquark bzw. das mit Protein angereicherte Retentat wird in der Regel über einen Sprühturm getrocknet und stabilisiert.
Durch den modularen Aufbau können einzelne Prozessstufen auch separat eingesetzt werden, um spezifische Fragestellungen zur Proteingewinnung zu beantworten.
Während des Prozesses werden in jeder Prozessstufe sämtliche relevanten Prozessparameter in einem Datenprotokoll zusammengefasst. Eine erste Bewertung der entwickelten Verfahren erfolgt durch die Bilanzierung der Prozesse und die Bestimmung der Proteinausbeuten. Die Charakterisierung der gewonnenen Proteinprodukte zur weiteren Bewertung kann in unseren Laboratorien erfolgen.
Auf Wunsch kann vor der Proteingewinnung auch die Saatenvorbereitung (Schälen, Sichten und Flockieren) oder die Entölung des Ausgangsmaterials in unseren Anlagen durchgeführt werden.
Eigenschaften der Aggregate
Extraktion
Die Anlage umfasst drei 2 m3-Rührbehälter, in denen Proteinextraktion und Fällung durchgeführt werden. Alle Behälter verfügen über eine Temperatur- und pH-Wert Regelung sowie über eine Füllstandskontrolle. Die eingesetzte Feststoffmenge kann bis zu 20 % des Arbeitsvolumens betragen.
Zentrifugen
Zur Abtrennung des faserhaltigen Raffinats steht ein Zweiphasen-Dekanter zur Verfügung: Trommeldurchmesser: 300 mm, Äquivalentklärfläche: 2213 m2, Vergleichsleistung: max. 15 m3/h mit freiem Feststoffaustrag.
Zur Abtrennung der gefällten Proteine nach der Fällung steht ein Klärseparator zu Verfügung: Gesamtinhalt: 8 l, Inhalt des Feststoffraumes: 4 l, Vergleichsleistung: 11 m3/h, intermittierender Feststoffaustrag.
Ultrafiltration
In der Ultrafiltration werden Module mit Kapillarmembranen aus Polysulfon eingesetzt, die verwendbare Trennfläche liegt bei max. 9 m2. Die Aufkonzentrierung der Proteine erfolgt abhängig von der Fragestellung bei einem Cut-off von 6 oder 10 kDa, wobei die Filtrationsleistung abhängig von den Produkteigenschaften 100-1500 l/h beträgt und die Anlage mit einem maximalen Differenzdruck von 5 bar beaufschlagt werden kann. Die Filtrationsprozesse können bei Temperaturen von 22-70 °C und bei pH-Werten von 2-10 durchgeführt werden. Die computergesteuerte Anlage regelt selbstständig Ultrafiltrationsdruck, Rückspülung, Temperatur und Zufuhr von Diafiltrationsmedium.
Sprühtrockner
Der universelle Sprühtrockner wird bei temperaturempfindlichen Produkten mit einstufiger Betriebsweise und innenmischender Zweistoffdüse betrieben. Die Verdampfungsleistung liegt im Bereich von 25-40 kg/h je nach gewählter Eingangstemperatur (180-250 °C) und Ausgangstemperatur (60-100 °C). Es ist auch möglich einen Zentrifugalzerstäuber anstelle einer Düse zu verwenden und das Ausgangsprodukt zu agglomerieren, indem ein internes und externes Fließbett mit Feinstaubrückführung eingesetzt wird.