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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PROCESSING A STARCH HYDROLYSATE, AND STARCH HYDROLYSATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/285485
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for processing a starch hydrolysate in which at least one legume is provided. By means of a separation milling process, the at least one legume provided is separated into a first fraction and a second fraction. In the process, the first fraction has a higher protein proportion than the second fraction. In the second fraction, a proportion of the starch contained in the at least one legume provided is at least 40 wt.%. The second fraction is processed to produce a starch hydrolysate, which has a protein proportion in the range of 5 wt.% to 30 wt.% after hydrolysation.

Inventors:
LUDOVICI KARL (DE)
HANFT SEBASTIAN (DE)
HÄSSLER THOMAS (DE)
KOCH TIMO (DE)
KAUFMANN BIRGIT (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/069509
Publication Date:
January 19, 2023
Filing Date:
July 12, 2022
Export Citation:
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Assignee:
FOOD´OR INT GMBH (DE)
International Classes:
A23L7/104; A23J1/00; A23J1/14; A23J3/14; A23J3/20; A23J3/34; A23L29/30; A23L33/125; C12P13/08; C12P19/14
Foreign References:
EP3259996A12017-12-27
US20160289703A12016-10-06
DE102021117932A2021-07-12
DE102022101408A2022-01-21
Other References:
BILIADERIS C G ET AL: "A COMPARISON OF THE ENZYMATIC HYDROLYSIS OF SMOOTH PEA STARCH TO THAT OF CORN AND WHEAT", FOOD RESEARCH INTERNATIONAL, ELSEVIER LTD, GB, vol. 12, no. 3, 1 July 1979 (1979-07-01), pages 131 - 134, XP008030312, ISSN: 0315-5463
KEE-JONG HONG ET AL: "Aspergillus oryzae GB-107 Fermentation Improves Nutritional Quality of Food Soybeans and Feed Soybean Meals KEY WORDS: @BULLET Aspergillus oryzae @BULLET feed @BULLET fermentation @BULLET functional food @BULLET soybean meals @BULLET soybeans", JOURNAL OF MEDICINAL FOOD J MED FOOD INC. AND KOREAN SOCIETY OF FOOD SCIENCE AND NUTRITION, 1 January 2004 (2004-01-01), pages 430 - 435, XP055416785, Retrieved from the Internet
Attorney, Agent or Firm:
SJW PATENTANWÄLTE (DE)
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Claims:
ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Erzeugen eines Stärkehydrolysats, umfassend die Schritte:

- Bereitstellen wenigstens einer Hülsenfruchtart;

- Sichtermahlen der bereitgestellten wenigstens einen Hülsen fruchtart und Auftrennen in eine erste Fraktion und eine zweite Fraktion, wobei

- die erste Fraktion einen höheren Proteinanteil aufweist als die zweite Fraktion; und

- in der zweiten Fraktion optional ein Anteil einer in der bereitgestellten wenigstens einen Hülsenfruchtart enthaltenen Stärke wenigstens 40 Gewichts-%, insbesondere wenigstens 50 Ge wichts-! beträgt;

- Hydrolysieren der zweiten Fraktion zur Erzeugung eines Stär kehydrolysats, welches einen Proteinanteil im Bereich von 5 Ge wichts-! bis 35 Gewichts-! und insbesondere im Bereich von 10 Gewichts-! bis 30 Gewichts-! aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend:

- Nassextrahieren der ersten Fraktion zur Erzeugung eines Pro teinisolats mit einem Anteil an Hülsenfruchtprotein im Bereich von 80 Gewichts-! bis 97 Gewichts-!, und insbesondere im Be reich von 85 Gewichts-! bis 95 Gewichts-!.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem der Schritt des Hydrolysierens ein Filtern, insbesondere in Membranfiltern und/oder ein Fällen der hydrolysierten zweiten Fraktion um fasst.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach dem Schritt des Hydrolysierens zumindest eine Abtrennung noch vorhandenen Proteinanteils und/oder Fettanteil erfolgt durch wenigstens einen der folgenden Schritte:

- Filtern, insbesondere ein Membranfiltern;

- Zentrifugieren; - Dekantieren;

- Ausfällen; und

- Kombinationen hiervon.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche weiter umfas send ein:

- Enthüllen der Hülsenfrüchte vor dem Schritt der Sichtermah lung; und/oder

- Sieben der zweiten Fraktion zum Entfernen von Reststoffen mit einer Korngröße größer als 60pm aus der zweiten Fraktion.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in der zweiten Fraktion vor einem optionalen Schritt der Abtren nung eines noch vorhandenen Proteinanteils und/oder Fettanteils ein Proteinanteil in wenigstens einem der folgenden Bereiche liegt:

- 5 Gewichts-% bis 35 Gewichts-%;

- 20 Gewichts-% bis 25 Gewichts-%;

- 22 Gewichts-% bis 27 Gewichts-%;

- 18 Gewichts-% bis 23 Gewichts-%;

- 12 Gewichts-% bis 20 Gewichts-%;

- 15 Gewichts-% bis 30 Gewichts-%;

- 20 Gewichts-% bis 30 Gewichts-%;

- 22 Gewichts-% bis 30 Gewichts-%;

- 24 Gewichts-% bis 30 Gewichts-%.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Fraktion vor einer Hydrolyse einen Fettanteil in wenigs tens einem der folgenden Bereiche aufweist:

- 0,8 Gewichts-% bis 1,6 Gewichts-%,

- 1 Gewichts-% bis 1,4 Gewichts-%;

- 1,5 Gewichts-% bis 6,0 Gewichts-%;

- 2,25 Gewichts-% bis 5,5 Gewichts-%;

- 0,5 Gewichts-% bis 5,0 Gewichts-%;

- 1,0 Gewichts-% bis 4,5 Gewichts-%; - 1,5 Gewichts-% bis 4 Gewichts-%;

1,0 Gewichts-% bis 3,5 Gewichts-%.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die hydrolysierte zweite Fraktion vor einem optionalen Schritt der Abtrennung eines noch vorhandenen Proteinanteils und/oder Fett anteils einen Fettanteil von mehr als 0,5 Gewichts-%, und ins besondere in wenigstens einem der folgenden Bereiche aufweist:

- 0,8 Gewichts-% bis 1,6 Gewichts-%,

- 1 Gewichts-% bis 1,4 Gewichts-%;

- 1,5 Gewichts-% bis 6,0 Gewichts-%;

- 2,25 Gewichts-% bis 5,5 Gewichts-%;

- 0,5 Gewichts-% bis 5,0 Gewichts-%;

- 1,0 Gewichts-% bis 4,5 Gewichts-%;

- 1,5 Gewichts-% bis 4 Gewichts-%;

- 1,0 Gewichts-% bis 3,5 Gewichts-%.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die hydrolysierte zweite Fraktion vor einem optionalen Schritt der Abtrennung eines noch vorhandenen Proteinanteils wenigstens ei nen der folgenden Bestandteile umfasst:

Asparaginsäure mit einem Gewichtsanteil von 1,5% bis 4%, insbesondere zwischen 2% bis 3% und insbesondere zwischen 2,5% bis 3,3%, jeweils bezogen auf die Trockenmasse der hyd rolysierten Fraktion;

Glutaminsäure mit einem Gewichtsanteil von 2,7% bis 5,5%, insbesondere zwischen 3,0% bis 4,7% und insbesondere zwi schen 3,6% bis 4,3% jeweils bezogen auf die Trockenmasse der hydrolysierten Fraktion;

Arginin mit einem Gewichtsanteil von 1,6% bis 2,6% und ins besondere zwischen 1,9 bis 2,2 Gewichts-% jeweils bezogen auf die Trockenmasse der hydrolysierten Fraktion; Serin oder Alanin oder Phenylalanin oder Prolin oder Glycin, jeweils mit einem Gewichtsanteil zwischen 0,5% und 4,5% je weils bezogen auf die Trockenmasse der hydrolysierten Frak tion;

Lysin mit einem Gewichtsanteil über 4% jeweils bezogen auf die Trockenmasse der hydrolysierten Fraktion.

10.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des Hydrolysierens enzymatisch, insbesondere mit we nigstens einem Enzym aus der Gruppe bestehend aus:

- Alpha-Amylase;

- Beta-Amylase;

- Maltase;

- Dextrinase;

- Saccharase;

- Glykosidase;

- Glucoamylase; und

- Pullulanase.

11.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des Hydrolysierens mittels einer Säure erfolgt, wobei nach Abschluss des Hydrolisierens ein Neutralisieren der Säure, insbesondere mit Ammoniak erfolgt.

12.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stärkehydrolysat wenigstens einen der folgenden Zucker jeweils bezogen auf die Trockenmasse umfasst:

- Glukose im Bereich von 60 Gewichts-% bis 98 Gewichts-%;

- Fructose im Bereich von 5 Gewichts-% bis 30 Gewichts-%;

- Maltose im Bereich von 5 Gewichts-% bis 30 Gewichts-%; und

- Saccharose im Bereich von 2 Gewichts-% bis 20 Gewichts-%.

13.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter um fassend: - Kultivieren eines Pilzmycels aus der Abteilung der Ständer pilze und/oder Schlauchpilze mit dem Stärkehydrolysat sowie ei ner zusätzlichen Stickstoffquelle; sowie wenigstens einen der folgenden Schritte:

- Trocknen und Mahlen des kultivierten Pilzmycels zur Erzeugung eines Pilzproteingemisches;

- Kühlen des kultivierten Pilzmycels;

- Nassverarbeiten des kultivierten Pilzmycels; und

- Pasteurisieren des kultivierten Pilzmycels.

14.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter um fassend:

- Fermentieren des Stärkehydrolysats mit einem Milchsäurebakte rium oder einem Pilz zu Erzeugung von Lactat, insbesondere Ca- Lactat und

- Weiterverarbeiten des gebildeten Lactats zu Milchsäure; oder

- Fermentieren des Stärkehydrolysats mit einem Mikroorganismus zu einer Erzeugung wenigstens eines Endproduktes Substanz aus gewählt aus der Gruppe von

Diolen, Alkoholen, Aminosäuren und Vitaminen.

15.Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem der Schritt des Kultivierens oder Fermentierens umfasst:

- Hinzufügen einer Stickstoffquelle, insbesondere in Form von Ammonium, insbesondere von Ammoniumsulfat, Ammoniak und/oder Nitraten; oder

- Hinzufügen wenigstens einer Aminosäure, insbesondere aus der Gruppe umfassend:

Valin;

Leucin;

Isoleucin;

Threonin;

Methionin;

Phenylalanin und Tyrosin. 16.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bereitstellen wenigstens einer Hülsenfruchtart umfasst ein Be reitstellen von

- Erbsen;

- grüne Bohnen;

- Ackerbohnen;

- Kichererbsen;

- Erdnüsse;

- Linsen;

- Sojabohnen;

- Kombinationen hiervon.

17.Stärkehydrolysat, umfassend:

- einen Zuckeranteil mit wenigstens 40 Gewichts-%, insbesondere wenigstens 50 Gewichts-%, und insbesondere größer 60 Gewichts-

%,

- wobei der Zuckeranteil wenigstens einen der folgenden Zucker mit einem Anteil von wenigstens 10 Gewichts-% umfasst:

- Glukose;

- Fructose;

- Maltose; und

- Saccharose;

- ein Hülsenfruchtproteingemisch insbesondere aus Ackerbohne oder Erbse mit einem Anteil zwischen 5 Gewichts-% und 30 Ge- wichts-% und insbesondere zwischen 10 Gewichts-% und 25 Ge- wichts-%.

18.Stärkehydrolysat nach Anspruch 17, bei dem das Hülsenfruchtpro teingemisch in wenigstens einem der folgenden Bereiche liegt:

- 5 Gewichts-% bis 35 Gewichts-%;

- 20 Gewichts-% bis 25 Gewichts-%;

- 22 Gewichts-% bis 27 Gewichts-%;

- 18 Gewichts-% bis 23 Gewichts-%;

- 12 Gewichts-% bis 20 Gewichts-%;

- 15 Gewichts-% bis 30 Gewichts-%; - 20 Gewichts-% bis 30 Gewichts-%;

- 22 Gewichts-% bis 30 Gewichts-%;

- 24 Gewichts-% bis 30 Gewichts-%, insbesondere bezogen auf die Trockenmasse des Stärkehydroly- sats.

19.Stärkehydrolysat nach einem der Ansprüche 17 bis 18, bei dem das Stärkehydrolysat einen Fettanteil aus einer Hülsenfrucht von mehr als 0,5 Gewichts-% aufweist und in wenigstens einem der folgenden Bereiche liegt:

- 0,8 Gewichts-% bis 1,6 Gewichts-%,

- 1 Gewichts-% bis 1,4 Gewichts-%;

- 1,5 Gewichts-% bis 6,0 Gewichts-%;

- 2,25 Gewichts-% bis 5,5 Gewichts-%;

- 0,5 Gewichts-% bis 5,0 Gewichts-%;

- 1,0 Gewichts-% bis 4,5 Gewichts-%;

1,5 Gewichts-% bis 4 Gewichts-%;

1,0 Gewichts-% bis 3,5 Gewichts-%.

.Stärkehydrolysat nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem das Stärkehydrolysat einen Anteil an Vitaminen aus dem B-Kom- plex in wenigstens einem der folgenden Bereiche aufweist

- 1,5 mg bis 6 mg bezogen auf 100g trockene Gesamtmasse;

- 1,8 mg bis 5,6 mg bezogen auf 100g trockene Gesamtmasse;

- 2,0 mg bis 5,1 mg bezogen auf 100g trockene Gesamtmasse;

- 2,2 mg bis 4,2 mg bezogen auf 100g trockene Gesamtmasse;

- 2,5 mg bis 4,7 mg bezogen auf 100g trockene Gesamtmasse;

- 2,8 mg bis 4,2 mg bezogen auf 100g trockene Gesamtmasse;

- 2,8 mg bis 5,5 mg bezogen auf 100g trockene Gesamtmasse;

- 3,2 mg bis 6,0 mg bezogen auf 100g trockene Gesamtmasse.

21. Stärkehydrolysat nach einem der Ansprüche 16 bis 19, umfassend nichtproteinhaltige Anteile mit einer Korngröße im Bereich von 30pm bis 70pm, insbesondere in Form von Ballaststoffen und fa serigen Hülsenfruchtfasern.

22.Stärkehydrolysat nach einem der Ansprüche 17 bis 21, weiter aufweisend Glutaminsäure mit einem Gewichtsanteil von 2,7% bis 5,5%, insbesondere zwischen 3,0% bis 4,7% und insbesondere zwi schen 3,6% bis 4,3% jeweils bezogen auf die Trockenmasse der hydrolysierten Fraktion.

23.Stärkehydrolysat nach einem der Ansprüche 17 bis 22, weiter aufweisend wenigstens einen der folgenden Bestandteile:

- Asparaginsäure mit einem Gewichtsanteil von 1,5% bis 4%, ins-besondere zwischen 2% bis 3% und insbesondere zwischen 2,5% bis 3,3%, jeweils bezogen auf die Trockenmasse der hydrolysier ten Fraktion;

- Arginin mit einem Gewichtsanteil von 1,6% bis 2,6% und ins besondere zwischen 1,9 bis 2,2 Gewichts-% jeweils bezogen auf die Trockenmasse der hydrolysierten Fraktion;

- Serin oder Alanin oder Phenylalanin oder Prolin oder Glycin, jeweils mit einem Gewichtsanteil zwischen 0,5% und 4,5% je weils bezogen auf die Trockenmasse der hydrolysierten Fraktion;

- Lysin mit einem Gewichtsanteil über 4% jeweils bezogen auf die Trockenmasse der hydrolysierten Fraktion.

24.Pilzproteingemisch, aufweisend:

- einen ersten Proteinanteil aus einem Pilz aus der Abteilung der Ständerpilze und/oder Schlauchpilze; und

- einen zweiten Proteinanteil, der aus einem zur Erzeugung des ersten Proteinanteils verwendeten Hydrolysat stammt, welches unter Ausübung eines Sichtermahlprozess gewonnen ist; wobei durch den zweiten Proteinanteil ein Lysinanteil und/oder ein Argininanteil in dem Pilzproteingemisch gegenüber dem Ly sinanteil und/oder Argininanteil im ersten Proteinanteil erhöht ist.

25.Pilzproteingemisch nach Anspruch 24, erzeugt mit einem Verfah ren nach den vorhergehenden Ansprüchen.

26. Pilzproteingemisch nach Anspruch 24 oder 25, bei dem der zweite Proteinanteil ein Hülsenfruchtprotein umfasst, insbe sondere ein Erbsenprotein, ein Ackerbohnenprotein oder Kombi nationen hiervon.

27.Pilzproteingemisch nach einem Ansprüche 24 bis 26, bei dem Ly sinanteil und/oder Argininanteil in dem Pilzmycelienproteinge- misch im Bereich von 10 % bis 30 % größer ist als der Lysinan teil und/oder Argininanteil im ersten Proteinanteil.

28.Pilzproteingemisch nach einem Ansprüche 24 bis 27, bei dem ein Zuckeranteil weniger als 10 Gewichts-% und insbesondere weniger als 5 Gewichts-% beträgt.

29.Pilzproteingemisch nach einem der Ansprüche 24 bis 28, aufwei send einen Anteil an B-Vitaminen im Bereich von 0,002 Gewichts- % bis 0,005 Gewichts-%.

30.Pilzproteingemisch nach einem der Ansprüche 24 bis 29, welches einen Fettanteil aus einer Hülsenfrucht von mehr als 0,5 Ge- wichts-% aufweist und in wenigstens einem der folgenden Berei che liegt:

- 0,8 Gewichts-% bis 1,6 Gewichts-%,

- 1 Gewichts-% bis 1,4 Gewichts-%;

- 1,5 Gewichts-% bis 6,0 Gewichts-%;

- 1,5 Gewichts-% bis 3,5 Gewichts-%;

- 2,25 Gewichts-% bis 5,5 Gewichts-%;

- 0,5 Gewichts-% bis 5,0 Gewichts-%;

- 1,0 Gewichts-% bis 4,5 Gewichts-%;

1,5 Gewichts-% bis 4 Gewichts-%;

1,0 Gewichts-% bis 3,5 Gewichts-%.

Description:
VERFAHREN ZUR PROZESSIERUNG EINES STÄRKEHYDROLYSATS UND STÄRKE¬

HYDROLYSAT

Die vorliegende Anmeldung nimmt die Prioritäten der deutschen An meldungen DE 102021 117932.7 vom 12. Juli 2021 und DE 102022 101 408.8 vom 21. Januar 2022 in Anspruch, deren Offenbarungsge halt hiermit durch Rückbezug vollständig aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prozessierung eines Stär- kehydrolysats, ein Stärkehydrolysat sowie ein Pilzmycelienprotein- gemisch. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Herstel lung von Milchsäure.

HINTERGRUND

Die Verwendung proteinhaltiger Rohstoffe insbesondere auf Basis von Hülsenfrüchten für die Erzeugung von vegetarischen bzw. vega- nen Lebensmittelprodukten hat in letzter Zeit deutlich zugenommen. Dabei werden nicht nur konventionelle Ansätze auf Basis von Soja verfolgt, sondern es kommen zudem Hülsenfrüchte, beispielsweise Erbse und Ackerbohne vermehrt zum Einsatz. Jedoch besitzen Hülsen früchte einen relativ großen Stärkeanteil, der während der Prozes sierung der Hülsenfruchtart zur Extraktion des Proteinanteils ent fernt wird. Hierzu können unter anderem eine sogenannte Nass- bzw. eine sogenannte Trockenextraktion verwendet werden. Bei der Nass extraktion erfolgt die Trennung zwischen Stärkeanteil und dem Pro teinanteil mittels einer wässrigen Lösung, wobei die Proteine durch geeignete Einstellung eines pH-Wertes ausgefällt und von der übrig gebliebenen Stärke und den Fasern getrennt werden. Anschlie ßend kann die Stärke wiederum getrocknet und weiterverwendet wer den. Bei der Trockenextraktion erfolgt die Verarbeitung über eine sogenannte Sichtermahlung, bei der die Hülsenfruchtart sehr fein zermahlen und anschließend über ein Sichtersieb in eine stärkehal tige bzw. eine proteinhaltige Fraktion aufgetrennt wird. Eine zunehmende Schwierigkeit bei der Verarbeitung von Hülsen früchten bzw. auch anderen Früchten zur Erzeugung von Proteinen stellt der relativ hohe Stärkeanteil dar, der nach einer Extrak tion des Proteinanteils übrigbleibt. Zwar wird dieser Stärkeanteil gegenwärtig in verschiedenen weiteren Prozessen verarbeitet, der Bedarf an Stärke bzw. Kohlehydraten für die Landwirtschaft, Kosme tik und Viehfutterherstellung ist jedoch gedeckt. Dadurch wird bei der zu erwartenden anwachsenden Verarbeitung von Hülsenfrüchten zusätzlich Stärke produziert, für die momentan kein Markt besteht, sodass es hier zu einem weiteren Preisverfall des an sich schon niedrigen Stärkepreises kommen kann. Damit besteht die Gefahr, dass die Verarbeitung von Hülsenfrüchten wirtschaftlich unrentabel wird. Dem entsprechend existiert das Bedürfnis, die Nebenprodukte, insbesondere stärkehaltige Nebenprodukte einer weiteren Verarbei tung zuzuführen, um so in der Wertschöpfungskette den Gesamtertrag bei der Verarbeitung von Hülsenfrüchten zu erhöhen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diesem Bedürfnis wird mit den Gegenständen der unabhängigen Pa tentansprüche Rechnung getragen. Ausgestaltungen und weiterfüh rende Aspekte sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfinder haben erkannt, dass die stärkereiche Fraktion als Ne benstromprodukt bei der Trockenextraktion von Hülsenfrüchten neben dem Stärkeanteil einen nicht unerheblichen Proteinanteil besitzt. Bei einer Weiterverarbeitung dieses Anteils, insbesondere einer Verarbeitung der Stärke bleibt entweder der Proteinanteil zurück bzw. wird je nach Anwendung ebenfalls verbraucht. Nach dem vorge schlagenen Prinzip soll nun ein Verfahren zur Prozessierung von Stärke geschaffen werden, bei dem dieser Proteinanteil weiterhin Verwendung findet, sodass sich im Ergebnis ein für die Weiterver arbeitung geeignetes Zwischenprodukt einstellt, welches zum einen verarbeiteten Stärkeanteil und zum anderen einen noch unverarbei- teten Proteinanteil aus den Hülsenfrüchten aufweist. Zu diesem Zweck schlagen die Erfinder ein Verfahren zur Herstel lung eines Hydrolysats mit erhöhtem Proteingehalt und zur Prozes- sierung eines Stärkehydrolysats vor. Bei diesem wird als erstes wenigstens eine Hülsenfruchtart bereitgestellt, die anschließend über einen Sichtermahlprozess gemahlen und in eine erste Fraktion und in eine zweite Fraktion aufgetrennt wird. Die erste Fraktion umfasst dabei einen höheren Proteinanteil als die zweite Fraktion und wird als proteinreiche Fraktion bezeichnet. Die zweite Frak tion, deren Proteinanteil geringer ist, weist demgegenüber einen höheren Stärkeanteil auf und wird auch als stärkereiche Fraktion bezeichnet.

Nach dem vorgeschlagenen Prinzip ist in der stärkehaltigen Frak tion somit die in der bereitgestellten Hülsenfruchtart enthaltene Stärke mit wenigstens 40 Gewichts-%, insbesondere aber wenigstens 50 Gewichts-% vertreten. Darüber hinaus kann die zweite Fraktion auch Faserbestandteile und andere gröbere Rückstände aus dem Sichtermahlprozess umfassen. Die zweite stärkehaltige Fraktion, die ebenso einen Proteinanteil im Bereich von 5 bis 30 Gewichts-% aufweist, wird zur Erzeugung eines Stärkehydrolysat nun hydroly siert. Damit wird ein Stärkehydrolysat geschaffen, welches einen noch unverarbeiteten Proteinanteil aufweist, der sich als Rück stand aus dem Sichtermahlprozess der wenigstens einen Hülsen fruchtart ergibt.

Dabei liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Sichtermahl prozess die proteinhaltige Fraktion, d. h. die erste Fraktion eine gegenüber der zweiten stärkehaltigen Fraktion deutlich geringere Korngröße aufweist. Somit bleiben in der stärkehaltigen Fraktion Bestandteile zurück, die eine gewisse Partikelgröße übersteigen.

In dieser Fraktion können zudem auch Fette bzw. noch andere Be standteile der Hülsenfruchtart enthalten sein.

Das Stärkehydrolysat aus der stärkereichen Fraktion kann nun auf verschiedene Arten mittels Mikroorganismen weiterverarbeitet wer den. Der Begriff Mikroorganismen soll hierbei breit gefasst werden und umfasst alle einzelligen, aber auch wenig zelligen Lebewesen. Zu Mikroorganismen gehören neben Bakterien auch die Hefen, sowie Pilze, Pilzmycelien, Algen und Protozoen. Unter die verschiedenen Mikroorganismen fallen die jeweiligen Wildtypen, aber auch genetisch oder durch anderweitige Methoden veränderte Typen.

Im Allgemeinen werden die stärkehaltige Fraktion und die darin ent haltenen Kohlenhydrate fermentiert, um anschließend den oder die gewünschten Zielstoffe zu produzieren. Eine derartige Fermentation kann je nach gewünschtem Zielprodukt sowohl anaerob als auch aerob erfolgen. Dazu gehören neben der Produktion von Proteinen, Bestand teile von Proteinen in Form von Biomasse (Bäckerhefe, Vitaminen bzw. Aminosäuren wie Lysin, Methionin und Threonin oder Ölen und Fetten), auch die Herstellung organischer Säuren, insbesondere von Milch säure, Bernsteinsäure, Itaconsäure oder Essigsäure, um lediglich einige zu nennen. Ebenso lassen sich Alkohole hersteilen sowie Di- ole, insbesondere Propan- und Butandiol. Zudem können auch medizi nische Ausgangsstoffe und/oder Produkte hergestellt werden, wie bei spielsweise Insulin, Hyaluronsäure, Streptokinase und eine Vielzahl von Antibiotika (z. B. Penicillin).

Neben den oben genannten Beispielen bildet in einigen Aspekten das Stärkehydrolysat mit den zusätzlichen Stoffen auch Ausgangsstoffe für biologisch abbaubare Kunststoffe. Schließlich bietet es sich an, für den Lebensmittelbereich das Hydrolysat auch für die Erzeu gung von Proteinen über eine Fermentierung mit Pilzmycel zu benut zen.

Die in der stärkehaltigen Faktion noch vorhandenen, nicht zucker haltigen Bestandteile wie die restlichen pflanzlichen Proteine, aber auch Mineralstoffe, Öle und Fette können dabei von den Mikroorga nismen verstoffwechselt werden oder auch im Endprodukt verbleiben. Natürlich lassen sich die proteinhaltigen Bestandteile auch vor der Verarbeitung entfernen, die Verwendung der nicht zuckerhaltigen Be standteile hat jedoch den Vorteil, diese nicht oder nur teilweise während der Fermentation zuführen zu müssen. Dadurch werden die Kosten bei der Erzeugung höherwertiger Stoffe aus dem Hydrolysat reduziert. Im Folgenden werden unter anderem sowohl die Weiterverarbeitung mittels eines Pilzmycels als auch die Fermentation mit Mikroorga nismen zur Erzeugung von Milchsäure näher erläutert. Es versteht sich hier, dass die Endstoffe in diesen beiden konkreten Beispie len, nämlich ein Proteingemisch bzw. Milchsäure durch die oben ge nannten Endprodukte ersetzt werden können. Dabei müssen je nach gewünschtem Endprodukt Parameter angepasst werden, allerdings ist der Ausgangsstoff, nämlich das hier erzeugte Hydrolysat aus einer aus einem Sichtermahlprozess gewonnenen, stärkehaltigen aber noch Proteingemisch aufweisenden Fraktion jeweils das gleiche. Insofern kann das durch Sichtermahlung und anschließende Hydrolisierung er zeugte Zwischenprodukt als Ausgangsstoff für eine Vielzahl von weiteren industriell wertvollen Produkte dienen.

Gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips kann das so gewonnene Stärkehydrolysat mittels eines Pilzmycels aus der Abtei lung der Ständerpilze, der Schlauchpilze und/oder auch Fusariumar ten mit dem Stärkehydrolysat sowie einer zusätzlichen Stickstoff quelle kultiviert werden. Eine zusätzliche Stickstoffquelle ist zweckmäßig, da in diesem Fall das Pilzmycel aus der zusätzlichen Stickstoffquelle den für das Wachstum notwendigen Stickstoff er hält und hierfür nicht auf die noch vorhandenen Proteinbestand teile im Hydrolysats zurückgreifen muss. Nach einer Kultivierung wird das Resultat getrocknet und gemahlen und so daraus ein Pilzproteingemisch erzeugt. Alternativ kann es auch direkt ohne zusätzliche Trocknung weiterverarbeitet werden. Das Pilzproteinge misch umfasst neben einem Pilzproteinbestandteil auch noch restli che Bestandteile an Proteinen der Hülsenfruchtart. Mit dem derar tig vorgeschlagenen Verfahren lässt sich somit die Verarbeitung von Hülsenfruchtprotein skalieren, sodass auch aus dem stärkehal tigen Anteil der Hülsenfruchtart im Endergebnis ein Proteingemisch gewonnen werden kann.

Durch die Verwendung einer Sichtermahlung und eines Trockenextrak tionsprozesses werden die Verarbeitungskosten gegenüber einem Nassextraktionsprozess deutlich verringert. Gleichzeitig wird durch Hydrolysieren der groben zweiten Fraktion und einer nachfol genden Kultivierung beispielsweise mit einem Mikroorganismus in kostengünstiger und sehr effizienter Weise der übrig gebliebene in der zweiten Fraktion vorhandene Proteinanteil weiterbenutzt. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren lässt sich somit auf kostengünstige Weise ein Proteingemisch aus einer Hülsenfruchtart mit einem sehr hohen spezifischen Gewichtsanteil erzeugen. Die beiden so erzeug ten Anteile sind zum einen ein Proteingemisch mit einem hohen An teil des Hülsenfruchtproteins sowie ein zweites Endprodukt, dass je nach Weiterverarbeitung aus dem noch einen Restanteil an Hül senfruchtprotein aufweisen kann.

In einer Weiterführung des vorgeschlagenen Verfahrens kann die erste Fraktion zur Erzeugung eines Proteinisolats mit einem Anteil an Hülsenfruchtprotein im Bereich von 80 Gewichts-% bis 97 Ge- wichts-% und insbesondere im Bereich von 85 Gewichts-% bis 95 Ge- wichts-% weiterverarbeitet werden. Hierfür kann die erste Fraktion einem Nassextraktionsprozess unterworfen werden, sodass übrig ge bliebene kleinere Stärkepartikel und andere Stoffe während des Nassextraktionsverfahrens aus dem Gemisch entfernt und so der Pro teinanteil angereichert wird.

In einem Aspekt umfasst der Schritt des Hydrolysierens ein zusätz liches Filtern, insbesondere ein Membranfiltern und oder ein Fäl len der zweiten Fraktion. Dadurch werden in dieser Fraktion grö bere Fasern und andere ballaststoffhaltige Anteile entfernt. Dies kann zweckmäßig zur Herstellung eines Proteinisolats oder Konzent rat mit einem sehr hohen Proteinanteil beitragen. Einige weitere Aspekte beschäftigen sich mit der Möglichkeit, nach der Hydrolyse und Verzuckerung die unterschiedlichen Größen von dem entstandenen Zucker und den übrigen aus der stärkereichen Fraktion vorhandenen Proteinen und Fetten auszunutzen. Dazu ist in einigen Aspekten vorgesehen, Proteinanteile und/oder Fettanteile aus dem Hydrolysat zu separieren, um so noch eine hochangereicherte proteinhaltige und/oder fetthaltige Fraktion zu erhalten. Die übrige Zuckermasse kann für die Fermentation verwendet werden. Für eine Trennung las sen sich neben verschiedenen Filterverfahren auch mechanische Ver fahren wie ein Dekantieren, ein Zentrifugieren oder andere mecha nische Verfahren benutzen.

In einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ein Enthüllen der Hülsenfrüchte vor dem Schritt der Sichtermahlung. Zudem kann die zweite Fraktion vor dem Schritt des Hydrolysierens auch noch zu sätzlich gesiebt werden, so dass Reststoffe mit einer Korngröße von größer als 100 gm, insbesondere größer als 60 gm bis 70 gm aus der zweiten Fraktion entfernt werden. Dies stellt sicher, dass vor allen Dingen lediglich Stärkebestandteile und restliche Proteinan teile sowie Fette und Mineralstoffe in der stärkehaltigen Fraktion Zurückbleiben, aber keine Faserbestandteile mehr.

Die zweite stärkehaltige Fraktion, die hydrolysiert wird, umfasst neben einem restlichen Proteinanteil auch noch einen Fettanteil. Dieser ist ursprünglich Teil der Hülsenfruchtart und kann in eini gen Aspekten mehr als 0,5 Gewichts-% betragen, insbesondere im Be reich von 1 Gewichts-% bis 6 Gewichts-% liegen. Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, dass in vorgelagerten Verarbeitungsschritten oder aus als Teil des Sichtermahlprozesses eine Entfettung vorge nommen werden kann, so dass sich die in der ersten bzw. zweiten Fraktion enthaltenen Fettanteile sowohl in ihrer Menge als auch in ihrer Zusammensetzung verschieben bzw. angepasst werden können. In einigen Aspekten wird das in der Hülsenfruchtart vorhandene Fett vor allem in die erste Fraktion und damit in die proteinhaltige Fraktion gemahlen. In anderen Aspekten wird der Fettanteil in der stärkereichen Fraktion durch geeignete Maßnahmen erhöht. In eini gen Aspekten erfolgt die Aufspaltung der in der Hülsenfruchtart vorhandenen Fette auch nicht gleichmäßig, sondern die Verteilung der unterschiedlichen Fettsäuren ist je nach Fraktion unterschied lich.

Einige Aspekte beschäftigen sich mit der Zusammensetzung der stär kehaltigen Fraktion. So haben Experimente an mehreren Beispielen gezeigt, dass die stärkehaltige Fraktion im Bereich von 50 Ge- wichts-% bis 70 Gewichts-% an der Gesamtmasse, und im Besonderen 55 Gewichts-% bis 65 Gewichts-% umfasst. Die stärkehaltige Frak tion kann auch im Bereich von 60 Gewichts-% bis 67 Gewichts-%, im Bereich von 55 Gewichts-% bis 63 Gewichts-% oder auch im Bereich von 57 Gewichts-% bis 64 Gewichts-% liegen. Dabei sind jedoch wie erwähnt noch Proteine und Fette enthalten. Die Gehälter von Prote inen liegen in einigen Aspekten bei verschiedenen stärkehaltigen Fraktionen von Hülsenfrüchten, die nach diesem Verfahren vor dem Hydrolysieren gewonnen wurden, im Bereich von 10 Gewichts-% bis 35 Gewichts-%, insbesondere aber um die 20 Gewichts-% bis 25 Ge- wichts-% an der Gesamtmasse. Ebenso liegt in einigen Beispielen die Menge an Hülsenfruchtprotein im Bereich von 22 Gewichts-% bis 27 Gewichts-%, bzw. bei 18 Gewichts-% bis 23 Gewichts-%. Zwar gibt es auch eine Konzentration von 12 Gewichts-% bis 20 Gewichts-%, diese bedingen aber je nach Anwendung ein besonders feines oder auch mehrfaches Sichtern.

Insgesamt ist der Anteil an Protein in der stärkehaltigen Fraktion aber größer als 15 Gewichts-% und insbesondere größer als 20 Ge- wichts-% und insbesondere größer als 22 Gewichts-% oder auch grö ßer als 24 Gewichts-% aber kleiner als 30 Gewichts-%. In einigen Beispielen betrug die Menge an Stärke und Proteinen in etwa 76 Ge- wichts-% bis 90 Gewichts-%, insbesondere liegt die Menge zwischen 79 Gewichts-% und 85 Gewichts-%, wobei der restliche Anteil an der Gesamtmasse aus Wasser, Fetten und Asche besteht. Der Fettanteil liegt im Wesentlichen zwischen 0,8 Gewichts-% und 1,6 Gewichts-%, wobei oftmals Werte zwischen 1 Gewichts-% und 1,4 Gewichts-% Vor kommen. In einigen Beispielen sind aber auch Werte größer als 1,5 Gewichts-% oder auch größer als 2,25 Gewichts-% möglich. So kann in einigen Aspekten der Fettanteil im Bereich von 0,5 Gewichts-% bis 5,0 Gewichts-%, insbesondere aber zwischen 1,0 Gewichts-% und 4,5 Gewichts-% oder auch zwischen 1,5 Gewichts-% und 4 Gewichts-% oder auch zwischen 1,0 Gewichts-% und 3,5 Gewichts-% liegen. Asche, d.h. Mineralstoffe und restliche Bestandteile liegen in ei nigen Aspekten im Bereich von 1,0 Gewichts-% bis 8,0 Gewichts-% und insbesondere zwischen 1,5 Gewichts-% und 6,5 Gewichts-%. In anderen Aspekten liegt die Asche zwischen 2,0 Gewichts-% und 3,9 Gewichts-%. In einigen Beispielen ist der Anteil der Asche größer als 1,5 Gewichts-%, oder größer als 2,0 Gewichts-%, oder größer als 2,5 Gewichts-% oder größer als 3,0 Gewichts-% oder größer als 3,5 Gewichts-% oder größer als 4,0 Gewichts-% oder größer als 4,5 Gewichts-%, aber noch kleiner als 8,0 Gewichts-%. Hierbei ergab sich, dass einzelne Anteile an Stärke, Proteinen und Fetten sowie Asche innerhalb der angegebenen Bereiche aber ohne eine bestimmte Korrelation zwischen ihnen lagen.

Mit anderen Worten scheint es selbst bei gleicher verwendeter Hül senfruchtart, beispielsweise Ackerbohne, aber unterschiedlichen Ackerböden, auf der die Hülsenfrucht gewachsen ist und/oder von der die Hülsenfrucht geerntet wird, selbst bei ansonsten gleicher Sichtermahlung leichte Unterschiede in den Verhältnissen zu geben. Umgekehrt ergab sich, dass eine leicht unterschiedliche Sichter mahlung zu einer anderen Zusammensetzung führt. So scheint eine längere Sichtermahlung und eine Trennung bei kleinerer Korngröße zu einer höheren Stärkekonzentration zu führen auf Kosten der Pro teinmenge.

Natürlich zeigen verschiedene Hülsenfruchtarten verschiedene An teile in den jeweiligen Bestandteilen, wobei aber die meisten durch eine Kombination der angegebenen Bereiche charakterisierbar sind. Insofern ist daher jede Kombination der angegebenen Berei che, Teilbereiche oder auch einzelne Werte hieraus miteinander kombinierbar, ohne dass dies generell dem späteren Prozess abträg lich ist. Im Gegenteil, je nach einer späteren Verwendung kann ein größerer Fettanteil oder Proteinanteil zweckmäßig sein, um den bi ologischen Wert der gesichterten Grundsubstanz aber auch des Hyd- rolysats zu steigern. Einige weitere Aspekte des Verfahrens beschäftigen sich mit dem Schritt des Hydrolysierens bzw. generell der Umwandlung des Stär keanteils der stärkehaltigen Fraktion in ein Zuckergemisch. Dabei kann der Schritt des Hydrolysierens insbesondere enzymatisch er folgen, wobei ein Enzym aus einer Gruppe bestehend aus den weiter unten genannten Enzymen verwendet wird.

Eine Alternative hierzu besteht in einer Hydrolysierung mit einer Säure, wobei nach Abschluss des Hydrolysierens ein Neutralisieren der Säure, insbesondere mit einer basischen Stickstoffverbindung erfolgt. In diesem Aspekt entsteht ein ammoniumhaltiges Salz, wel ches zudem auch als Nährstoff für die spätere Kultivierung mit ei nem Mikroorganismus dienen kann. In einem alternativen Aspekt er folgt eine Neutralisierung des Gemisches sowie eine anschließende Verschiebung des pH-Wertes in den basischen Bereich mit einer ba sischen Stickstoffverbindung, welche eine Stickstoffquelle für die spätere Verarbeitung, beispielsweise für eine Kultivierung mit ei nem Mikroorganismus, insbesondere einem Pilzmycel oder für eine Submers-Fermentierung bildet.

Das auf diese Weise gewonnene Hydrolysat umfasst neben den ver schiedenen Zuckern, die sich je nach Hydrolisierung entweder mit tels Säure oder enzymatisch einstellen lassen, auch noch den rest lichen Proteinanteil im Bereich von 5 Gewichts-% bis 35 Gewichts- %. Dieser Anteil kann wie oben beschrieben mechanisch, d.h. durch Filtern, dekantieren o.ä. abgetrennt werden, so dass ein zusätzli cher Nebenstrom aus hochangereichertem Protein gebildet wird.

Oftmals umfasst das Hydrolysat ein Zuckergemisch aus verschiedenen Zuckern, wie Glukose, Fructose, Maltose, Saccharose und weitere Oligo- und Polysaccharide in verschiedenen Gewichtsanteilen. Dabei wird die Erzeugung der einzelnen Zuckerarten als auch deren Ge wichtsanteil durch die Verwendung der entsprechenden Enzyme bzw. über die Prozessparameter eingestellt. Die verschiedenen Zucker sind in einem Aspekt derart gewählt, dass sie besonders gut geeig net für eine spätere Kultivierung mit den oben genannten Mikroor ganismen sind. In einigen Aspekten wird eine Amylase verwendet, die vor allem bei niedrigeren Temperaturen arbeitet. Dies hat den Vorteil, dass die mit Vorteil oben erkannten temperaturabhängigen Bestandteile, insbesondere Vitamine, beispielsweise aber nicht li mitiert auf den B-Komplex, Folsäure, und/oder Proteine aus dem Ausgangsstoff weitestgehend erhalten bleiben und nicht denaturie ren oder sich zersetzen. Ein derartiges Verfahren ist somit gerade für die Gemische aus dem Sichtermahlprozess nach dem hier vorge schlagenen Prinzip von besonderem Nutzen.

Dadurch wird die Prozessgeschwindigkeit insbesondere in einem nachgeschalteten Kultivierungsprozess mit Mikroorganismen be schleunigt.

Die verwendete Hülsenfruchtart kann eine einzelne Hülsenfruchtart sein, aber auch ein Gemisch aus diesen. Als mögliche Hülsen fruchtart kommen insbesondere Sojabohnen, Erbsen, grüne oder weiße Bohnen, Ackerbohnen, Kichererbsen, Erdnüsse, Linsen, Lupine sowie Kombinationen hiervon in Betracht.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein Stärkehydrolysat, was einen Zu ckeranteil mit wenigstens 40 Gewichts-%, insbesondere aber wenigs tens 50 Gewichts-% und insbesondere größer als 60 Gewichts-% auf weist. Der Zuckeranteil umfasst dabei wenigstens einen der folgen den Zucker nämlich Glukose, Fructose, Maltose und Saccharose, wo bei dieser Zuckeranteil mit einem Anteil von wenigstens 10 Ge- wichts-% vertreten ist. Nach dem vorgeschlagenen Prinzip umfasst das Stärkehydrolysat zudem ein Hülsenfruchtproteingemisch, insbe sondere aus Erbse oder Ackerbohne mit einem Anteil von weniger als 30 Gewichts-%.

In einigen Aspekten ist vor allem Glukose vorhanden, und zwar in einigen Aspekten im Bereich von 60 Gewichts-% bis 96 Gewichts-% der vorhandenen Zucker. In einigen Aspekten können die Glukose auch bis zu 98% der Zuckermenge betragen. Insbesondere Glukose und andere Monosacharide sind in einigen Aspekten mit mehr als 80 Ge- wichts-% am gesamten Zuckeranteil vertreten. Zudem können auch im Hydrolysat noch Oligosaccharide oder Bestandteile hiervon vorhan den sein, die Überreste des Sichterprozesses sind und nicht oder nicht vollständig umgesetzt wurden. In einem Aspekt kann das Hül senfruchtproteingemisch einen Anteil im Bereich von 5 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% in dem Hydrolysat aufweisen. Bei einer enzymati schen Verzuckerung liegt der Proteingehalt in den schon im Grund stoff genannten Bereichen. Er kann in einigen Aspekten insbeson dere um die 20 Gewichts-% bis 25 Gewichts-% an der Gesamtmasse be tragen. Nach der Hydrolyse kann der Anteil an Proteinen größer als 15 Gewichts-% und insbesondere größer als 20 Gewichts-% und insbe sondere größer als 22 Gewichts-% oder auch größer als 24 Gewichts- % aber kleiner als 30 Gewichts-% an der Gesamtmasse sein. In eini gen Aspekten kann der Anteil nach der Hydrolyse leicht höher sein als vorher.

Bei einigen Beispielen ist der Anteil an Proteinen und/oder Amino säuren etwas höher als die ursprünglich im Grundstoff vorhandenen Werte. Grund hierfür ist die enzymatische Verzuckerung, die bei einigen übrigen Restbestandteilen weitere Proteine abbaut, so dass diese im Hydrolysat zu der Gesamtproteinmenge beitragen.

Der Proteinanteil eines Hydrolysats liegt somit im Bereich von 10 Gewichts-% bis 35 Gewichts-%, insbesondere aber um die 15 Ge- wichts-% bis 25 Gewichts-% an der Gesamtmasse. Ebenso liegt bei einigen Beispielen die Menge an Protein im Bereich von 18 Ge- wichts-% bis 23 Gewichts-%, bzw. bei 21 Gewichts-% bis 27 Ge- wichts-% oder auch zwischen 7,5 Gewichts-% und 20 Gewichts-%. In einigen Aspekten liegt der Anteil an Proteinen oder Aminosäuren um 0,10 Gewichts-% bis 0,65 Gewichts-% höher als der entsprechende Wert der Grundsubstanz.

Der Fettanteil im Hydrolysat liegt im Wesentlichen zwischen 0,8 Gewichts-% und 1,6 Gewichts-%, wobei meist Werte zwischen 1 Ge- wichts-% und 1,4 Gewichts-% Vorkommen. In einigen Beispielen sind aber auch Werte größer als 1,5 Gewichts-% oder auch größer als 2,25 Gewichts-% enthalten. So kann in einigen Aspekten der Fettan- teil im Bereich von 0,5 Gewichts-% bis 5,0 Gewichts-%, insbeson dere aber zwischen 1,0 Gewichts-% und 4,5 Gewichts-% oder auch zwischen 1,5 Gewichts-% und 4 Gewichts-% oder auch zwischen 1,0 Gewichts-% und 3,5 Gewichts-% liegen.

Die einzelnen Fettsäuren bzw. Fettbestandteile sowie deren Menge sind dabei von der Hülsenfruchtart abhängig, die auch zum Protein gemisch beiträgt. Ebenso wurde überraschend festgestellt, dass der Anteil an einfach sowie mehrfach ungesättigten Fettsäuren im Be reich von über 70 Gewichts-% der vorhandenen gesamten Fettmenge ausmacht, und oftmals sogar über 80 Gewichts-% an der gesamten Fettmenge liegt, wobei der Anteil an mehrfach ungesättigten Fett säuren überwiegt und für sich genommen bereits mehr als 55 % an dem gesamten Fettanteil im Stärkehydrolysat beträgt. Der Anteil gesättigter Fettsäuren ist hingegen geringer und beträgt weniger oder in etwa der Menge der einfach ungesättigten Fettsäuren.

Die Erfinder haben erkannt, dass ein nach dem oben vorgestellten Verfahren hergestelltes Stärkehydrolysat aufgrund der vorhandenen Anteile an B-Vitaminen in der ursprünglichen Hülsenfruchtart auch im Hydrolysat einen relativ hohen Anteil von B-Vitaminen aufweist. In einem Aspekt wird daher ein Anteil an B-Vitaminen von mehr als 0,002 Gewichts-% am Stärkehydrolysat angegeben.

Es hat sich überraschend herausgestellt, dass der Vitamin-B-Anteil auch durch die Hydrolyse nicht abnimmt. Der Komplex befindet sich somit auch im Stärkehydrolysat und kann somit aktiv für eine wei tere Verarbeitung des Hydrolysats verwendet werden. Dies kann ins besondere dann zweckmäßig sein, wenn die Vitamin-B-Komplexe Wachs tumsfaktoren von mikrobiologischen Komponenten oder Pilzen sind, denen das Stärkehydrolysat zugegeben wird.

In einigen Aspekten beträgt der vorhandene Anteil an B-Vitaminen in etwa 1,5 mg bis 6 mg bezogen auf 100g Gesamtmasse. In anderen Aspekten kann der Anteil an Vitamin B Komplexen zwischen 1,8 mg und 5,6 mg oder auch zwischen 2,0 und 5,1 mg pro 100g Gesamtmasse betragen. In weiteren Aspekten liegt der Anteil Vitamin B Komple xen über 2,2 mg pro 100 g Gesamtmasse und kann beispielsweise zwi schen 2,5 mg und 4,7 mg oder auch zwischen 2,8 mg und 4,2 mg pro 100 g Gesamtmasse betragen. Ein großer Anteil über 50 % kann dabei auf Vitamin B3 entfallen. Mögliche Bestandteile des Vitamin B-Kom- plexes im Stärkehydrolysat sind Thiamin, Niacin, Pantothensäure und Pyridoxin, Pyridoxal sowie Pyridoxamin.

Daneben wurde festgestellt, dass auch verschiedene Aminosäuren als Teil der Proteine und Eiweiße im Hydrolysat vorhanden sind. Neben Asparaginsäure im Bereich von 2 Gewichts-% bis 3,5 Gewichts-%, insbesondere zwischen 2,2 Gewichts-% bis 3,3 Gewichts-% und insbe sondere zwischen 2,5 Gewichts-% bis 3,0 Gewichts-% sind dies auch Glutaminsäure im Bereich von 3 Gewichts-% bis 5 Gewichts-% bzw. zwischen 3,5 Gewichts-% bis 4,3 Gewichts-% oder auch im Bereich von 3,6 Gewichts-% bis 4,4 Gewichts-% sowie Arginin im Bereich von 1,6 Gewichts-% bis 2,6 Gewichts-% und insbesondere zwischen 1,9 und 2,2 Gewichts-%. Insgesamt können in einigen Aspekten die oben genannten sowie auch Lysin und Valin einen Anteil über 1 Gewichts- % besitzen. In weiteren Aspekten liegen die Aminosäuren Prolin und Glycin sowie wenigstens eines aus Isoleucin, Serin, Alanin und Phenylalanin im Bereich 0,8 Gewichts-% bis 1,2 Gewichts-% und ins besondere zwischen 0,9 Gewichts-% und 1,1 Gewichts-% vor. Hingegen ist der Anteil von Threonin und Tyrosin sowie Hystidin bei Acker bohne unter 1 Gewichts-% und oftmals auch unter 0,85 Gewichts-%. Die Anteile der Aminosäuren Taurin, Hydroxy-Prolin, Hydroxy-Lysin und g-Aminobuttersäure liegen hingegen unter 0,2 Gewichts-% oder auch unter 0,1 Gewichts-%.

Darüber hinaus kann ein mit dem Verfahren hergestelltes Stärkehyd rolysat zudem noch andere Bestandteile bzw. Ballaststoffe und all gemein gesprochen nicht proteinhaltige Bestandteile mit einer be stimmten Korngröße aus dem vorangegangenen Sichtermahlprozess um fassen. In einigen Aspekten zeigen die nicht proteinhaltigen An teile eine Korngröße im Bereich von 30 pm bis 120 pm mit einem Ma ximum im Bereich von 40 pm bis 100 pm. Ein anderer Aspekt beschäftigt sich mit der weiteren Verwendung des Stärkehydrolysats entweder mit dem noch vorhandenen Proteinan teils oder nach dessen Abtrennung. In einigen Aspekten wird das Hydrolysat fermentiert. Dazu kann das Stärkehydrolysat beispiels weise als Nährstoff für Bakterien, Hefen, Algen und/oder Pilze verwendet werden. Beispiele für eine Fermentation wären: Alkohole wie Bioethanol, oder auch organische Säuren, Zitronensäure und Es sigsäure. Mit Pilzen kann das Hydrolysat unter Bildung von Amino säuren bzw. Proteinen fermentiert werden. In einigen Aspekten wird das Stärkehydrolysat zu Hefen hinzugegeben.

Eine beispielhafte Weiterverarbeitung des oben genannten Hydroly- sats wäre die Produktion von Lactat, wie beispielsweise L-Lactat aber auch enantiomerenreinem D-Lactat, da letztere zu biologisch abbaubaren Kunststoffen, sogenannten Polyactiden weiterverarbeitet werden können. In der Tat wächst seit einigen Jahren der Bedarf an Milchsäure, so dass sich hier eine mögliche Quelle einer Weiter verarbeitung des Hydrolysats ergibt. Zur Erzeugung von Milchsäure besteht die Möglichkeit, Milchsäurebakterien aber auch Pilze oder Algen zu verwenden. Wegen ihrer hohen Lactatproduktion und gerin gen Nebenproduktbildung sind einige Vertreter der Gattungen Lacto bacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Carnobacterium, Lactococcus, Streptococcus, Enterococcus, Vagococcus, Aerococcus, Alloiococcus, Oenococcus, Sporolactobacillus, Tetragenococcus, und Weissella be sonders geeignet. Je nach Stamm sind sie in der Lage, L- bzw. D- Lactat in hohem Enantiomerenüberschuss zu produzieren.

Pilze der Gattung Rhizopus, insbesondere Rhizopus oryzae, eignen sich zur Produktion von L-Lactat mit hoher Enantiomerenreinheit. Diese Pilze gedeihen darüber hinaus auch bei weniger Nährstoffen und kleineren pH-Werten.

Milchsäurebakterien benötigen je nach Stamm bestimmte Aminosäuren und Vitamine. Die Verwendung eines wenig aufgereinigt Hydrolysats, d.h. mit einem weiterhin hohen Restproteinanteil hat sich daher als vorteilhaft erwiesen, weil die weitere Zuführung von Nährstof fen reduziert werden kann und so die Kosten für die Erzeugung von Milchsäure sinken. Ein derartiges Gemisch mit einem hohen Protein anteil kann auch als Proteinhydrolysat bezeichnet werden, d.h. als ein komplexes Gemisch von Peptiden unterschiedlicher Kettenlänge sowie freier Aminosäuren. Letztere können bereits im Gemisch nach der Sichtermahlung vorliegen, aber auch durch geeignete Maßnahmen aus den vorhandenen Proteinen erzeugt werden, beispielsweise durch die Zufuhr von Proteasen.

Eine mögliche Weiterverwertung und damit Kostensenkung gilt in ähnlicher Weise auch für aus dem Sichter- und Hydrolyseprozess üb riggebliebenen Spurenelemente, die je nach verwendetem Stamm wachstumsfördernde Wirkung haben. In einigen Aspekten werden somit Milchsäurebakterien wenigstens einer der oben genannten Stämme mit dem Hydrolysat in einer wässrigen Lösung vermischt. Die Lösung kann dabei in ihrem pH-Wert und Temperatur an die Bedürfnisse des verwendeten Stammes angepasst sein. In einigen Aspekten sind dies Bakterien zumindest einer der Arten aus Sporolactobacillus laevo- lacticus, Sporolactobacillus inulinus, Sporolactobacillus putidus, Lactobacillus lactis, Lactobacillus delbrueckii sowie dessen Sub typen, Lactobacillus coryniformis sowie dessen Subtypen und Leuco- nostoc mesenteroides. Verschiedene Arten können auch kombiniert werden, um beispielsweise auszunutzen, dass einige Arten unter schiedliche Aminosäuren benötigen oder bestimmte bei anderen Arten benötigte Aminosäuren synthetisieren können.

In einigen Aspekten werden zusätzlich Aminosäuren hinzugeführt, insbesondere dann, wenn die in der stärkehaltigen Fraktion zurück gebliebenen Proteine und Aminosäuren für die Biosynthese nicht ausreichen und die Lactatproduktion dadurch gehemmt wird. In ande ren Aspekten werden die vorhandenen Proteine vor dem Zuführen der Bakterien aufgeschlossen und so die Menge an freien Aminosäuren in dem Hydrolysat erhöht. Insofern wird in diesem Zusammenhang schließlich ein Protein- und Stärkehydrolysat bereitgestellt und für die Produktion von Milchsäure verwendet. Ein derartiges Pro tein- und Stärkehydrolysat kann im Übrigen auch für die weiteren hier beschriebenen Verwendungen und Veredelungen der stärkereichen Fraktion zum Einsatz kommen, d.h. zur weiter unten beschriebenen Pilzproteinproduktion oder zur Erzeugung von Alkoholen und ähnli chem. Ein Aufschluss der Proteine aus der stärkereichen Fraktion kann enzymatisch während der Hydrolyse aber auch danach oder davor erfolgen.

Ein anderer Aspekt beschäftigt sich mit einem Pilzmycelienprotein- gemisch, das einen ersten Proteinanteil aus einem Pilz aus der Ab teilung der Ständerpilze bzw. der Schlauchpilze aufweist, sowie einen zweiten Proteinanteil. Der zweite Proteinanteil ist derart, dass ein Lysinanteil oder ein Argininanteil in dem gesamten Pilz- mycel gegenüber dem Lysinanteil bzw. dem Argininanteil im ersten Proteinanteil erhöht ist. Mit anderen Worten umfasst der zweite Proteinanteil einen Lysinanteil bzw. Argininanteil, der die An teile im ersten Proteinanteil ergänzt. Somit ist in einigen Aspek ten der zweite Proteinanteil zumindest teilweise aus dem Protein anteil gebildet, der während des Sichtermahlprozesses in der stär kereichen Fraktion nach dem vorgeschlagenen Prinzip zurückbleibt, die wiederum als Basis zur Herstellung des für die Pilzmycelbil- dung verwendeten Hydrolysats dient.

Auf diese Weise wird ein Pilzmycel oder ein Pilzproteingemisch ge schaffen, welches die naturgemäß geringen Anteile an Lysin und Arginin in einem reinen Pilzproteingemisch erhöht.

In einem Aspekt umfasst dieser zweite Proteinanteil ein Hülsen fruchtprotein, insbesondere ein Erbsenprotein, ein Ackerbohnenpro tein bzw. eine Kombination hiervon.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Weitere Aspekte und Ausführungsformen nach dem vorgeschlagenen Prin zip werden sich in Bezug auf die verschiedenen Ausführungsformen und Beispiele offenbaren, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden. Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Erzeugung eines Proteinisolats als Teil einer Prozessie- rung von Hülsenfrüchten;

Figur 2 zeigt ein Beispiel eines Prozessablaufs für einen Tro ckenisolationsprozess gemäß einigen Aspekten des vorge schlagenen Prinzips;

Figur 3 stellt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens nach dem vorgeschlagenen Prinzip dar;

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Erzeugung eines Pilzmycelienproteins bzw. einer Fer mentation zur Erzeugung von Milchsäure gemäß einigen As pekten des vorgeschlagenen Prinzips;

Figur 5 zeigt eine Verteilung der Korngröße eines Trockenisolati onsprozesses mit Sichtermahlung zur Trennung der beiden Fraktionen nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prin zips.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Es versteht sich von selbst, dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird. Einige Aspekte sind in Bereichen angegeben. Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von diesen auftreten können, ohne jedoch der erfinderischen Idee zu widersprechen.

Zum Zwecke dieser Anmeldung umfasst der Begriff „Pflanzenprotein" ein Pflanzenproteingemisch. Ein derartiges Pflanzenproteingemisch wird im Herstellungsprozess aus einer Pflanzenart gewonnen. Dies kann beispielsweise Ackerbohne oder Erbse oder eine andere Hülsen frucht sein. Derartige Hülsenfrüchte besitzen einen Proteinanteil, Stärke, so wie weitere Bestandteile wie Fasern, Mineralstoffe, Fette, Vita mine und andere. Zur Verarbeitung und insbesondere zur Extraktion oder Separation der Protein- und Stärkebestandteile kommen ver schiedene Verfahren zum Einsatz, die im Folgenden noch näher er läutert werden. Im Ergebnis erhält man jedoch Pflanzenproteiniso late und Pflanzenproteinkonzentrate, die jeweils Pflanzenprotein gemische beschreiben, welche in unterschiedlicher Konzentration vorliegen. Die anderen Bestandteile eines Isolats bzw. Konzentrats können aus dem Bereich der Fette, Zucker einschließlich Stärke, Cellulose, Fasern und Wasser stammen. Die Konzentration des Pro- teingemischs im jeweiligen Isolat bzw. Konzentrat hängt dabei nicht nur von der Art des Verarbeitungsprozesses ab, sondern auch von den Verfahrensschritten innerhalb eines jeden Prozesses, so dass sich hier eine Vielzahl von Gemischen mit unterschiedlichen Konzentrationen und Restbestandteilen ergibt.

Ein Pflanzenproteinisolat ist beispielsweise ein Gemisch aus einem Pflanzenprotein, bei dem die Konzentration des Proteingemisches im Bereich über 83% Gewichtsanteil, beispielsweise im Bereich von 87% bis 97% Gewichtsanteil besteht. Bei einem Proteinkonzentrat liegt der Gewichtsanteil im Bereich unterhalb von 80%, beispielsweise im Bereich von 40 % bis 75 % bis ca. 80%.

Sofern nicht anders genannt, umfasst ein „Pflanzenprotein" ein Pflanzenproteingemisch aus der jeweiligen Pflanze, andernfalls wird von einem „einzelnen Pflanzenprotein" gesprochen.

In entsprechender Weise ist ein „Erbsenprotein" oder ein Pflanzen protein auf Erbsenbasis ein Proteingemisch, welches im wesentli chen Erbse, Erbsenbestandteile aus der Erbsenpflanze umfasst und aufbereitet wurde. Entsprechend ist ein Hülsenfrüchteprotein ein Protein, welches aus Hülsenfrüchten gewonnen wurde. In gleicher Weise ist ein Ackerbohnenprotein ein solches Gemisch auf Basis von Ackerbohne. Figur 1 zeigt einen konventionellen Nassextraktionsprozess mit seinen wesentlichen Verfahrensschritten im Überblick. Dabei wird eine Hülsenfruchtart vereinfacht gesagt in seine Hauptbestand teile, nämlich eine proteinreiche Fraktion sowie eine stärkereiche Fraktion aufgetrennt, sodass diese separat weiterverarbeitet wer den können. Die Hülsenfruchtart besitzt dabei einen Proteinanteil im Wesentlichen im Bereich von 25 Gewichts-%. Die übrigen 75 Ge- wichts-% teilen sich auf Stärke, Fett, Faser und Ballaststoffe, Mineralien, Vitamine und andere Stoffe auf. Ebenso umfasst die Hülsenfruchtart weiterhin einen nicht unerheblichen Wasseranteil.

In einem ersten Schritt S1 wird die Hülsenfruchtart in einer ge eigneten Mühle von seiner Schale getrennt und die beiden Bestand teile voneinander separiert. Damit liegt dann die eigentliche Hül senfrucht als solche ohne seine Schale vor. In einem zweiten Schritt S2 wird die Hülsenfruchtart gemahlen und in Wasser aufge löst. Dadurch entsteht eine mit Proteinen, Stärke und Zucker sowie anderen Stoffen durchsetzte Flüssigkeit, wobei in Schritt S3 durch Zugabe verschiedener Chemikalien zur Verschiebung des pH-Wertes die Proteine ausgefällt werden. Diese setzen sich aufgrund der zu geführten Chemikalien im unteren Bereich der Lösung ab. Durch ver schiedene Extraktions- und Separationsprozesse wird die Fraktion mit Proteinen angereichert und von der restlichen Lösung abge trennt. Anschließend werden die beiden Fraktionen im Wesentlichen getrennt weiterverarbeitet, wobei in Schritt S4 als erstes eine chemische Neutralisation in der proteinreichen Fraktion erfolgt. Die so enthaltene proteinreiche Fraktion wird entwässert und in mehreren Schritten über verschiedene Verfahren getrocknet.

Die zweite vor allem Stärke enthaltende Fraktion wird indes in Schritt S5 verschiedene Weisen weiter prozessiert. Neben einer möglichen Filterung zur Abtrennung von Fasern und anderen Stoffen kann die stärkehaltige Fraktion zusätzlich nochmals gewaschen, entwässert und anschließend getrocknet werden. Durch den hier auf gezeichneten Nassextraktionsprozess lassen sich die Proteinbe standteile der Hülsenfrucht fast vollständig von den restlichen Bestandteilen separieren und in sehr hohen Konzentrationen anrei chern. Auf diese Weise wird in Schritt S6 ein Proteinisolat mit einem sehr hohen Konzentrationsanteil an reinem Hülsenfruchtpro tein hergestellt. Je nach Aufwand in der Verarbeitung umfasst die stärkehaltige Fraktion nur noch einen Restproteinbestand im Be reich von wenigen Gewichts-% an der gesamten zweiten Fraktion.

Allerdings ist der hier dargestellte Prozess gerade für die Erzeu gung von Proteinisolaten mit sehr hohen Konzentrationen an einem Proteingemisch aufwendig sowohl hinsichtlich der Investition als auch im Energieaufwand durch die verschiedenen Extraktions- und Trocknungsprozesse. Dabei hat sich ergeben, dass aufgrund des ho hen Stärkeanteils dieser Prozess nur unter bestimmten Bedingungen rentabel ist. Hintergrund ist der auf dem Markt recht niedrige Preis für die erhaltene Stärke, da Stärke auch in Getreide und an deren Produkten als Haupt- oder Nebenstrom vorkommt und die auf dem Markt verfügbare Menge zum Teil den Bedarf übersteigt oder ge nerell der Markt gesättigt erscheint. Die Stärke muss also weiter verarbeitet werden.

Ein vereinfachter Nassextraktionsprozess mit weniger aufwändigen Extraktionsschritten reduziert zwar die Aufwendungen erheblich, führt aber zu einer stärkehaltigen Fraktion, bei der der Protein anteil höher ist. Die proteinhaltige Fraktion ist somit weniger konzentriert und erzeugt wiederum niedrigere Erlöse, was den Vor teil aus den reduzierten Kosten teilweise kompensiert. Die Erfin der schlagen nun vor, eine stärkehaltige Fraktion mit einem höhe ren Proteinanteil mit dem unten beschriebenen erfindungsgemäßen Konzept weiter zu verarbeiten, sodass sich insgesamt dennoch ein sehr gutes Kosten-Nutzen-Verhältnis einstellt.

Ein gegenüber dem Nassextraktionsprozess unterschiedliches Verfah ren zeigt Figur 2 in Form eines Trockenextraktionsprozesses oder einer sogenannten Proteinverschiebung. Diese bildet einen Teil des Verfahrens nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Bei diesem werden in Schritt S10 eine Hülsenfruchtart beispielsweise Erbse, Ackerbohne, Kichererbse oder weitere bereitgestellt und in einem nachfolgenden Prozess ähnlich wie beim Nassextraktionsprozess von ihrer Schale befreit.

Nach dem Entfernen der Schale wird in Schritt Sil die Hülsenfrucht einem Feinmahlprozess unterworfen. Dieser Prozess zermahlt die Hülsenfruchtart deutlich feiner, als dies bei dem üblichen Mahl prozess während einer Nassextraktion der Fall ist. Die so zermah lene Hülsenfrucht wird anschließend in Schritt S12 einer Sichter trennung zugeführt, die zu einer sogenannten Proteinverschiebung führt. Dabei macht man sich zunutze, dass durch den vorangegange nen feinen Mahlprozess die unterschiedlichen Bestandteile der Hül senfrucht eine Verteilung hinsichtlich ihrer Korngröße aufweisen. Im Einzelnen zeigen dabei Proteinbestandteile eine etwas kleinere Korngröße als die entsprechenden stärkehaltigen Bestandteile oder die Stärke selbst. Fette, Mineralstoffe und die anderen Elemente teilen sich auf die beiden Fraktionen auf, wobei durch verschie dene Prozessparameter sich diese leicht in die eine oder andere Richtung verschieben lassen.

Dieser Aspekt ist in Figur 5 anhand des dortigen Diagramms darge stellt, welches die beiden Hauptfraktionen mit ihre jeweiligen Korngrößeverteilung zeigt. Die erste proteinhaltige Fraktion be sitzt eine Verteilung der Korngröße im Bereich von im Wesentlichen kleiner als 10 pm und ist durch die Kurve Kl dargestellt. Hingegen hat die stärkehaltige Fraktion dargestellt durch die Kurve K2 eine Korngrößenverteilung, deren Maximum im Bereich von 50 pm bis 100 pm liegt und somit die durchschnittliche Korngröße der proteinhal tigen Fraktion deutlich übersteigt. Durch die dem Prozess in Schritt Sil der Figur 2 nachgeschaltete Sichtertrennung in Schritt S12 werden die beiden Fraktionen voneinander getrennt. Die Tren nung erfolgt beispielsweise entlang einer vordefinierten Korngröße und ist in Figur 5 durch die gestrichelte Linie dargestellt, bei spielsweise im Bereich von 20 pm.

Bestandteile, die kleiner als 20 mpisind, fallen damit in die pro teinhaltige Fraktion, deren Gesamtanteil im Bereich von 25 Ge wichts-! an der Gesamtmenge liegt. Der Proteinanteil beträgt dabei 55 Gewichts-% bis 60 Gewichts-% innerhalb dieser proteinhaltigen Fraktion. Bestandteile, die eine Korngröße über 20 pm haben, bil den die stärkehaltige Fraktion, wobei hier zum einen auch noch kleinere Mengen an Protein sowie Fasern und anderes dazukommt, da diese ebenfalls eine größere Korngröße aufweisen. Der Restbestand teil an Protein liegt im Bereich von 10 Gewichts-% bis 15 Ge- wichts-% gemessen an der Menge dieser Fraktion. Dies wird in Figur 4 durch die beiden Kurven Kl und K2 verdeutlicht. Der Bereich der Kurve Kl mit einer Korngröße von größer 20 pm ist zwar gegenüber dem anderen Bereich deutlich kleiner, fällt dennoch in die stärke haltige Fraktion und geht somit der proteinhaltigen Fraktion ver loren. Fasern und andere Teile haben eine deutlich größere Korn größe. Lediglich ein kleiner Teil an Stärke mit sehr kleinen Korn größen verbleibt in der proteinhaltigen Fraktion.

Im Gegensatz zum Nassextraktionsprozess enthält man bei dem Tro ckenextraktionsprozess der Figur 2 somit kein Proteinisolat mit einem Proteinkonzentrationsanteil von größer 75 Gewichts-%, son dern lediglich ein Konzentrat in der proteinhaltigen Fraktion mit ca. 50 Gewichts-% bis 65 Gewichts-% an Protein. Durch eine ent sprechende Vermahlung in den Schritten Sil und ein Sichtern bei einer vorher definierten Korngröße lässt sich der Proteinanteil in der stärkehaltigen Fraktion und der proteinhaltigen Fraktion zwar leicht verschieben, dennoch ist im Ergebnis der Proteinanteil ver glichen mit dem Nassextraktionsprozess etwas geringer. Vorteile des Trockenextraktionsprozesses sind indes deutlich geringere In vestitionen und Betriebskosten, wodurch die etwas schlechtere Aus beute im Vergleich zum Nassextraktionsprozess wieder kompensiert wird. Zudem lässt sich die stärkehaltige Fraktion mit dem von den Erfindern vorgeschlagenen Konzept weiter veredeln und somit den Wert der stärkehaltigen Fraktion deutlich steigern.

In diesem Zusammenhang ist wie bereits erwähnt, Stärke mittler weile ein wesentlicher Bestandteil der Produktion bei der Verar beitung von Getreide und Hülsenfrüchten, sodass der Wert an Stärke bzw. an Kohlenhydrate aus Stärke relativ gering ist. Dies wird zwar durch den verwendeten Trockenextraktionsprozess und dessen niedrigeren Betriebskosten wieder etwas aufgewogen, dennoch haben sich die Erfinder zum Ziel gesetzt, die stärkehaltige Fraktion in geeigneter Weise sowohl beim Nassextraktionsprozess als auch beim Trockenextraktionsprozess weiter zu verarbeiten und deren Wert durch die nachgeschalteten Prozessschritte wieder zu erhöhen.

Figur 3 zeigt diesbezüglich ein Ausführungsbeispiel des vorge schlagenen Verfahrens zur Erzeugung eines Stärkehydrolysats. Bei diesem wird in Schritt S20 eine Hülsenfruchtart bereitgestellt. Diese umfasst beispielsweise Erbse, Ackerbohne, Linse, grüne Bohne, Kichererbse, Erdnüsse, Lupine, Sojabohnen oder Kombinatio nen hiervon. In Schritt S22 werden diese erst von der Schale be freit, zermahlen und anschließend gesichtert.

Daraus ergibt sich, wie bereits im vorangegangenen Ausführungsbei spiel der Figur 2 erläutert eine proteinhaltige Fraktion mit einem Proteinanteil im Bereich von 50 Gewichts-% bis 65 Gewichts-%, so wie eine stärkehaltige Fraktion mit einem restlichen Proteinanteil im Bereich von 15 Gewichts-% gemessen an der stärkehaltigen Frak tion. Die stärkehaltige Fraktion wird in Schritt S23' als Aus gangsstoff für die weitere Prozessierung zur Erzeugung eines Stär kehydrolysats verwendet. In einem ersten Schritt S23 wird die stärkehaltige Fraktion gesiebt und so von den gröberen Bestandtei len über eine bestimmte Korngröße, z.B. über 100 pm Korngröße be freit. Dies sind vor allem Bestandteile wie Fasern und Ballast stoffe, d.h. die nicht stärke- oder proteinhaltigen Komponenten der Fraktion. Die so gesiebte Mischung weist damit einen Anteil der Stärke im Bereich von mindestens 40 Gewichts-%, insbesondere aber wenigstens 50 Gewichts-% bis 65 Gewichts-% auf.

Die folgende Tabelle vergleicht beispielhaft den Ausgangstoff ei ner stärkehaltigen Fraktion einer Hülsenfrucht, die nach dem vor geschlagenen Verfahren als Ausgang für eine Hydrolisierung verwen det wird mit einem Stärkeisolat einer weiteren Hülsenfrucht. Da mehrere Versuchsreihen mit mehreren Sichtervorgängen durchgeführt wurden, sind entweder die jeweiligen Durchschnitte angegeben oder Bereiche, insbesondere bei den Aminosäurewerten. Die Bereiche sind auch in dieser Offenbarung weiter oben enthalten.

Durch den Sichterprozess verbleibt ein Teil der Proteine der Hül senfrucht in der stärkehaltigen Fraktion, was durch das beigelegte Aminosäurespektrum kenntlich ist. Zudem wurde festgestellt, dass auch der nachfolgende Schritt S4, insbesondere eine enzymatische Hydrolysierung das Aminosäurespektrum sowie das Fettspektrum nicht wesentlich ändert. Dies ist von Vorteil, weil zum einen die vor handenen Aminosäuren als Nährstoffe verwendet werden können, zum anderen aber auch der Vitamin-B-Komplex als Wachstumsfaktor für Pilze oder Bakterien dienen kann. Insgesamt kann so das hydroly sierte Produkt als Grundstoff für die weitere Verarbeitung dienen und ein Zusatz an weiteren Stoffen kann reduziert werden.

In Schritt S24 erfolgt nun ein Hydrolysieren der zweiten Fraktion zur Erzeugung eines Stärkehydrolysats. Dabei können verschiedene Prozesse zum Einsatz kommen. Beispielsweise erfolgt der Schritt S24 des Hydrolysierens enzymatisch. Infrage kommen hierzu ver schiedene zuckerproduzierende Enzyme aus der Gruppe der Amylasen, wie Alpha- und Beta- Amylase, Maltase, Dextrinase, Saccharase, Glykosidase, Glucoamylase oder Pullulanase. Die verwendeten Enzyme erlauben es, die verschiedenen gewonnenen Zucker aus der Stärke entsprechend den Bedürfnissen einzustellen. Dabei lassen sich die hier beschriebenen Enzyme einzeln verwenden, jedoch auch in Kombi nation. Ebenso ist es möglich, die Enzyme zu unterschiedlichen Zeitpunkten und bei unterschiedlichen Temperaturen und pH-Parame- tern zuzugeben, um so ein Gemisch verschiedener Zucker in dem Stärkehydrolysat zu erhalten. In einem praktischen Schritt wird eine Amylase verwendet, die bei relativ niedrigen Temperaturen ihr enzymatisches Maximum besitzt. Die Verwendung solcher Enzyme bei niedrigen Temperaturen hat den Vorteil, dass sie eventuell vorhan dene temperaturinstabile Vitamine nicht beeinflussen, so dass diese auch nach der Hydrolyse noch vorhanden sind.

Nach Abschluss des Hydrolysierens in Schritt S24 werden in Schritt S30 die Enzyme je nach Bedarf aus dem Stärkehydrolysat entfernt TI oder durch Zugabe von Chemikalien, beispielsweise von Säuren oder anderen inaktiviert. Eine Inaktivierung kann auch über entspre chende Temperaturänderung erfolgen, wobei hier darauf zu achten wäre, dass diese auch den Restproteinanteil oder auch die Vitamine gegebenenfalls denaturiert. Im Fall einer Inaktivierung durch Säure kann die zugegebene Säure nach einer Inaktivierung durch Am moniak oder andere basische Verbindungen wieder neutralisiert wer den. Dies hat den Vorteil, dass das so gebildete Stärkehydrolysat eine zusätzliche Stickstoffquelle beinhaltet, die für weitere Ver arbeitungsschritte nützlich ist.

Das so erhaltene Stärkehydrolysat erlaubt es nun, die weitere Ver arbeitung zu verschiedenen Zuckern beziehungsweise auch eine Fer mentation oder eine weitere Verarbeitung zu Proteinen mithilfe ei nes Mikroorganismus, insbesondere eines Pilzmycels.

Figur 4 zeigt diesbezüglich eine Ausgestaltung eines derartigen Verfahrens, bei der die stärkehaltige Fraktion als Resultat des vorgeschlagenen Trockenextraktionsprozesses bzw. nachgeschalteten Nassextraktionsprozess das Ausgangsprodukt in Schritt S40 bildet. In Schritt S41 erfolgt eine enzymatische Verzuckerung mittels ei nes oder mehrerer geeigneter Enzyme. Diese können anschließend durch Säure inaktiviert und die Säure nach einem optionalen Fil terprozess in Schritt S42 wieder neutralisiert werden.

Durch den optionalen Filterprozess, beispielsweise mit einer Memb ranfilterung werden neben übrigen Fasern auch die Proteine und ge gebenenfalls auch Fette zurückgehalten und so von dem restlichen erzeugten Zucker getrennt. Die Proteinanteile bilden einen weite ren vorteilhaften Nebenstrom, da durch die Membranfilterung oder auch eine andere geeignete Maßnahme, die noch in der stärkehalti gen Fraktion zurückgebliebenen Proteine und/oder Fette fast voll ständig abgetrennt werden können. Der so erzeugte Nebenstrom ist von hoher Konzentration und bildet beispielsweise ein Proteiniso lat mit einem Proteinanteil von größer als 40 Gewichts-%, aber op tional auch größer 60 Gewichts-% oder 80 Gewichts-%. Durch diesen mehrfachen Aufbau kann mit Vorteil fast das gesamte Protein aus der Hülsenfrucht extrahiert und als Konzentrat oder Isolat weiter verwendet werden.

Das so gebildete Stärkehydrolysat in S43 bildet in einem Ausfüh rungsbeispiel das Ausgangsprodukt für die Kultivierung mit einem Pilzmycel und Erzeugung eines Pilz- und Hülsenfruchtproteingemi sches. Zu diesem Zweck wird in Schritt S44 zuerst eine zusätzliche Stickstoffquelle hinzugegeben. Dies kann beispielsweise in Form von Ammonium, insbesondere in Form von Ammoniumsulfat, Ammoniak oder Nitraten erfolgen. Auch eine Neutralisierung des sauren Mili eus in den Schritten S41 oder S42 mittels einer stickstoffhaltigen und basischen Komponente ist hier möglich.

Die zusätzliche Stickstoffquelle dient einigen Mikroorganismen wie Pilzen als Quelle zur Bildung des Pilzmycelproteins. Sofern keine Filterung erfolgt, kann der Pilz gegebenenfalls auch auf den be reits vorhandenen Stickstoff aus dem Hülsenfruchtprotein zurück greifen, so dass eine Zugabe einer Stickstoffquelle reduziert wer den oder sogar ganz entfallen kann. In Schritt S45 wird nach Zu gabe eines geeigneten Pilzmycels, insbesondere aus der Abteilung der Ständerpilze und bzw. der Schlauchpilze, Pilzprotein gebildet.

Nach Abschluss des Kultivierungsprozesses wird diese getrocknet und zermahlen und so ein Pilzproteingemisch erzeugt. Alternativ kann das Pilzproteingemisch auch einfach nur verpresst, und dann gekühlt werden. Für die Weiterverarbeitung gibt es verschiedene Möglichkeiten. Je nachdem, ob eine Proteinfilterung und -trennung in Schritt S42 stattfand, bildet das in S46 erhaltene Produkt auf diese Weise ein Gemisch aus dem restlichen Hülsenfruchtprotein der ursprünglichen stärkehaltigen Fraktion sowie dem Pilzprotein oder ein reines Pilzprotein.

Dabei wurde erkannt, dass der hohe Anteil an B-Vitaminen in der stärkehaltigen Fraktion durch die Verarbeitung mittels Stärkehyd rolysat und in der späteren Kultivierung im Wesentlichen erhalten bleibt, sodass das erzeugte Pilz und Hülsenfruchtproteingemisch zusätzlich den entsprechenden Anteil an B Vitaminen aufweist. Zu dem ist dieses Gemisch aufgrund der vorhandenen Mineralstoffe aus der ursprünglichen stärkehaltigen Fraktion besonders nahrhaft und für die Verarbeitung zu veganen Lebensmitteln geeignet. Pilze be sitzen unterschiedliche essentielle Aminosäuren. Durch die Nutzung des nach der Hydrolyse vorhandenen Proteinanteils lassen sich Pilze verwenden, die gerade die in dem verwendeten Hülsenfrucht protein vorkommenden Aminosäuren wie Glutamin und Asparaginsäure als essentielle Aminosäure benötigen. Umgekehrt kann durch Zugabe des vorher abgetrennten Proteinanteils nach der Erzeugung oder auch während der Erzeugung des Pilzproteingemisches Anteile ein zelner Aminosäuren über die im ursprünglichen Pilzproteingemisch vorhandenen Anteile erhöht werden.

Des Weiteren wurde erkannt, dass das Proteingemisch aus Pilzmy- celien aus der Abteilung der Ständerpilze, der Schlauchpilze oder auch der Fisariumarten einen Lysinanteil oder Arginin Anteil auf weist, der durch die Verwendung des Hülsenfruchtproteins erhöht wird. Die stärkehaltige Fraktion aus einem Trockenextraktionspro zess, bei dem zusätzlich ein Hülsenfruchtprotein im Bereich von 5 Gewichts-% bis 35 Gewichts-% vorhanden ist, erhöht den Lysinanteil oder den Argininanteil in dem endgültigen Gemisch in S46 gegenüber dem Lysin- bzw. Argininanteil im ersten Proteinanteil, d. h. im Pilzproteingemisch. Durch eine geeignete Wahl von Hülsenfrüchten und Auswahl bei der Bildung der stärkehaltigen Fraktion kann somit ein ausgewogenes Gemisch an verschiedenen essenziellen Aminosäuren und damit ein verbesserter Biowert erreicht werden.

Ein derartiges Pilzproteingemisch zeichnet sich somit in einigen Aspekten dadurch aus, dass die Proeteinzusammensetzung bzw. auch die Anteile der Aminosäuren zum Teil auf die Herstellung mit dem vorgeschlagenen Sichtermahlprozess zurückzuführen sind. Wieder zurückverweisend auf Figur 4 gibt es in einem weiteren Aus führungsbeispiel auch die Möglichkeit einer Fermentation, um an dere Endprodukte als Proteine zu erhalten. Diese weitere Verarbei tung kann dabei das oben gebildete Hydrolysat als Ausgangsstoff verwenden, wobei je nach Bedarf zusätzliche Nährstoffe oder andere wachstumsfördernde Bestandteile hinzugefügt werden, sofern diese nicht oder nicht in ausreichender Menge im Hydrolysat vorhanden sind.

Dabei sei darauf hingewiesen, dass in einigen Anwendungen nach der Hydrolyse, der aus dem Sichterprozess übriggebliebene Proteinan teil in dem Hydrolysat verbleibt und nicht abgetrennt wird. Dies ist dann sinnvoll, wenn die Kosten für die ansonsten zuzuführenden Nährstoffe und die Kosten der Abtrennung der Proteine aus dem Hyd rolysat den Wert des abgetrennten Proteinanteils übersteigen. Da von unabhängig können je nach Weiterverarbeitung neben Proteinen auch die noch vorhandenen Mineralien und Spurenelemente eine för dernde Wirkung haben. Es hat sich in ersten Versuchen gezeigt, dass ein aus der stärkereichen Fraktion gewonnenes Hydrolysat auch durch die vorhandenen Aminosäuren zu einer zeitweiligen Erhöhung der Biosynthese führt. Der Grund ist das in der Hydrolyse vorhan dene Valin, Leucin, Isoleucin, Threonin, Methionin, Phenylalanin und Tyrosin, die bei Milchsäurebakterien während der Fermentation größtenteils metabolisiert werden. Zudem ist auch eine starke Ab nahme an Serin, Asparagin, Asparaginsäure, Glutaminsäure, Histidin und Tryptophan zu beobachten.

In Schritt S43 werden optional die in dem Hydrolysat vorhandenen Proteine aufgespalten und auf diese Weise der Anteil der freien Aminosäuren erhöht. Dies ist zweckmäßig, da je nach verwendetem Bakterium nicht alle die Proteine selbst aufspalten können. Sporo- lactobacillus inulinus beispielsweise scheint einen geringeren oder eher selektiv funktionierenden Peptidtransport zu besitzen, während Lactococcus lactis die vorhandenen Proteine durch ver schiedene Mechanismen besser verarbeiten kann. Aus diesem Grund ist es zum einen zweckmäßig, je nach Spektrum der Aminosäuren oder der Proteine im Hydrolysat einen geeigneten Stamm auszuwählen, oder die Proteine aufzuspalten. Hierzu werden in Schritt S43 Pro teasen zugegeben. Dieser Schritt kann auch während der Hydrolisie- rung erfolgen, sofern die benötigten Temperaturbereiche und/oder pH-Werte übereinstimmen sollten, um eine gute Aufspaltung zu er reichen.

Einen weiteren positiven Effekt auf die Milchsäureproduktion haben die in dem Hydrolysat vorhandenen Vitamine, insbesondere des B- Komplexes. So führen fehlendes Thiamin (Bl), Riboflavin (B2), Nia cin (B3) und Ca-Pantothenat (B5) zu einer geringeren Produktion, da diese als Co-Faktoren für die Synthese von Vorstufen zur Milch säure dienen. Allerdings trifft dies nicht in gleichem Maße auf Pyridoxin (B6), Biotin (B7) und Folsäure (B9) zu.

In Schritt S45 werden dann die Bakterien zugeführt und zur Produk tion von Milchsäure angeregt. Dazu wird der für die Produktion von Lactat geeignete pH-Wert eingestellt und durch Zugabe einer Ca- Verbindung das Lactat (beispielsweise Ca-Lactat) in schwerlösli ches Salz umgewandelt, welches während der Synthese ausfällt. Als mögliche Verbindung kommt hier Calciumcarbonat oder Calziumhydro xid zum Einsatz, wodurch auch eine pH-Regulation möglich ist. Das gebildete Ca-Lactat ist schwerlöslich und fällt dadurch aus.

Da die biologische Herstellung von Lactat im Wesentlichen eine Gleichgewichtsreaktion ist, wird dieses durch die Umwandlung in Ca-Lactat kontinuierlich entfernt, wodurch eine Produkt- bzw. pH- Werthemmung verhindert wird. Das Ca-Lactat kann in Schritt S46 ausgeschwemmt und von der Mischung abgetrennt werden. Nach Filtra tion, und Abtrennung der Milchsäure wird diese aufbereitet und steht dann zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.

Im Folgenden sind verschiedene Aspekte von Verfahren zum Erzeugen von Milchsäure angegeben.

1. Verfahren zur Erzeugung von Milchsäure, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Stärkehydrolysats und/oder eines Pro teinhydrolysats, insbesondere aus einer durch einen Sichter mahlprozess gewonnenen stärkereichen Fraktion mit: einem Zuckeranteil mit wenigstens 40 Gewichts-%, insbeson dere wenigstens 50 Gewichts-%, und insbesondere größer 60 Gewichts-%, und einem Hülsenfruchtproteingemisch insbeson dere aus Ackerbohne oder Erbse mit einem Anteil von mehr als 5 Gewichts-% und weniger als 35 Gewichts-%, insbesondere mit einem Anteil von mehr als 10 Gewichts-% und weniger als 30 Gewichts-% und insbesondere mit einem Anteil zwischen 15 Ge- wichts-% und 25 Gewichts-% bezogen auf das gesamte Trocken gewicht;

Hinzufügen eines Lactats produzierenden Bakteriums oder Pil zes;

Abtrennen des Lactats;

Aufbereiten des Lactats zu Milchsäure. Verfahren nach Gegenstand 1, bei dem der Zuckeranteil wenigs tens einen der folgenden Zucker mit einem Anteil von wenigstens 30 Gewichts-% bezogen auf den Zuckeranteil umfasst:

Glukose;

Fructose;

Maltose; und Saccharose. Verfahren nach einem der Gegenstände 1 bis 2, bei dem der Schritt des Hinzufügens eines lactat-produzierenden Bakteriums ein Hinzufügen wenigstens einer Bakteriengattung aus einer der folgenden umfasst:

Lactobacillus;

Leuconostoc;

Pediococcus;

Carnobacterium;

Lactococcus;

Streptococcus; Enterococcus;

Vagococcus;

Aerococcus;

Alloiococcus;

Oenococcus;

Sporolactobacillus;

Tetragenococcus; und Weissella.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Gegenstände, bei dem der Schritt des Hinzufügens eines lactat-produzierenden Bakte riums ein Hinzufügen wenigstens einer Art aus Sporolactobacillus laevolacticus;

Sporolactobacillus inulinus;

Sporolactobacillus putidus;

Lactobacillus lactis;

Lactobacillus delbrueckii oder dessen Subtypen;

Lactobacillus coryniformis oder dessen Subtypen; und Leuconostoc mesenteroides umfasst.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Gegenstände, bei dem eine Kombination aus Sporolactobacillus inulinus und Lactococ- cus lactis als lactat-produzierendes Bakterium hinzugefügt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Gegenstände, bei dem der Schritt des Bereitstellens eines Stärkehydrolysats und/oder Proteinhydrolysats ein Hinzufügen von Proteasen umfasst, welche das Proteingemisch vor dem Hinzufügen des Bakteriums zumindest teilweise in Aminosäuren aufspalten.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Gegenstände, bei dem das Stärkehydrolysat und/oder Proteinhydrolysat einen Anteil an freien Aminosäuren im Bereich von mehr als 1 Gewichts-% und we niger als 20 Gewichts-%, insbesondere zwischen 5 Gewichts-% und 15 Gewichts-% und insbesondere zwischen 4 Gewichts-% und 10 Ge wichts-% bezogen auf die Trockenmasse aufweist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Gegenstände, bei dem im Schritt des Abtrennens des Lactats Calciumcarbonat oder Calci umhydroxid hinzugefügt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Gegenstände, bei dem der Schritt des Aufbereitens des Lactats zu Milchsäure umfasst: - Optionales Auflösen des abgetrennten Lactats in Schwefel säure und abtrennen des ausgefallenen Sulfats;

Reinigen der Milchsäure, insbesondere durch Aktivkohle; Verestern der Milchsäure; und Hydrolysieren des Esters.