Das Verfahren der Proteinverschiebung ist aus der klassischen Mehlverarbeitung hervorgegangen und wurde von der Firma Netzsch erfolgreich auf die Verarbeitung von Hülsenfrüchten wie Erbsen oder Ackerbohnen übertragen. Das Verfahrensziel liegt darin, durch Feinstzerkleinerung und anschließender Trennung eine proteinreiche Mehlfraktion zu gewinnen. In dieser ist der Proteingehalt gegenüber dem Ausgangsmaterial deutlich erhöht, bei Erbsen zum Beispiel um bis zu 60 %.
Schritt 1: Erzeugung feinster Mehle
Idealerweise werden die gereinigten Leguminosen vor einem Proteinverschiebungsprozess auf einen Restschalenanteil kleiner als 1 % geschält. Aufgabenstellung der Feinstvermahlung ist es nun, die Zellstruktur aufzubrechen und die relativ großen Stärkekörner von den kleineren Proteingranula zu vereinzeln. In Abhängigkeit vom Produkt haben die Proteine eine Korngröße von kleiner als 3 μm, während die Größe der Stärkekörner im Bereich von 3 bis 40 μm liegt. Entscheidend für die nachfolgende Trennung ist, dass während der Vermahlung der Größenunterschied zwischen Protein- und Stärkekörner möglichst groß bleibt. Letztere sollten dabei nicht geschädigt werden. Dies geschieht effektiv und schonend mittels Prallzerkleinerung in der Sichtermühle CSM.
Schritt 2: Effiziente Trennung
Die aus der Vermahlung kommenden Feinstmehle mit einer Partikelgröße zwischen 40 bis 70 µm werden anschließend in eine proteinreiche und eine proteinarme Fraktion getrennt. In diesem Bereich kommt eine konventionelle Siebung an ihre Grenzen. Beispielsweise können sich Vibrationssiebe leicht zusetzen und die spezifische Partikelgröße der Trennung ist nicht variabel einstellbar.
Daher hat sich für die Proteinverschiebung die Fraktionierung mit dynamischen Windsichtern durchgesetzt. Die Partikel werden mittels Schwerkraft in einem Luftstrom getrennt. Ein wichtiger Begriff ist dabei das Trennkorn. Es ist genau die Partikelgröße, bei der der Partikel entweder mit dem Luftstrom fortgetragen wird (Feingutfraktion), oder er fällt aufgrund der Anziehungskräfte entgegen der Luftströmung herunter und verlässt die Maschine in die Grobgutfraktion. Ausschlaggebende Einflussgrößen sind dabei das Partikelvolumen und das Gewicht.
Prozesstechnisch kommt der Hochleistungsfeinstsichter CFS-HD/S zum Einsatz. Als kompakte Bauweise ausgeführt und mit einem horizontal gelagerten Sichtrad und enger Ringspaltkammer ausgestattet, lassen sich sehr hohe Proteingehalte bei der Trennung erzeugen. Darüber hinaus bietet das Design eine einfache Zugänglichkeit für die Reinigung und die Wartung.
Eine optimale Sichtung ist gegeben, wenn eine höchstmögliche und gleichförmige Verteilung der Partikel sichergestellt wird. Im beschriebenen Sichter erfolgt der Luft- und Produkteintritt getrennt und ist somit jeweils exakt definiert. Mithilfe des Leitschaufelrings wird das Dispergieren in der Trennzone bestens gewährleistet.
Für einen leistungsfähigen Sichtprozess wird zusätzlich eine definierte Wirbelströmung erzeugt. Je stärker bzw. je schneller diese Wirbel sind, desto effizienter erfolgt die Desagglomerierung der Partikel und umso besser ist die anschließende Trennung.
Um das Trennkorn einzustellen, wird im zentrischen Teil des Sichters ein Sichtrad eingesetzt. Dessen Drehzahl ist regelbar und sowohl die Wirbelströmung als auch die Fliehkräfte an der Außenkante des Sichtrades können präzise kontrolliert werden. Dies ist zum Beispiel bei schwankenden Rohstoffeigenschaften vorteilhaft.
Bei konventionellen Sichtern – ohne Leitschaufelkorb und dadurch ungünstigerer Dispergierung – ist die Trennung weniger effizient und die Trennkurve flacher. Dies hat einen erheblichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung eines Proteinverschiebungsprozesses. Hier ist das Bestreben einen möglichst hohen Feingutanteil mit maximalen Proteingehalten zu kombinieren.
Netzsch Trockenmahltechnik, Hanau
Autor Johannes Martin
Vertriebsingenieur, Geschäftsfeld Lebensmittel und nachwachsende Rohstoffe,
Netzsch Trockenmahltechnik
