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Aufreinigung von Pflanzenproteinen

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Filtrationslösungen zur Produktion hochfunktioneller Proteinzusatzstoffe

Die schnell wachsende Weltbevölkerung hat einen immer höheren Gesamtbedarf an Proteinen 

 

Umweltschutz- und Nachhaltigkeitsbedenken treiben die Entwicklung und Produktion pflanzenbasierter Proteine als Ergänzung zu herkömmlichen tierischen Quellen voran.

In der Welt der pflanzenbasierten Proteine stellen die Proteininhaltsstoffe aufgrund ihrer funktionellen Eigenschaften Produkte mit hohem Mehrwert dar.

 

In order to preserve natural functionalities, production process must minimize potential denaturation effects (thermal, chemical or mechanical) and prevent carrying natural contamination (suspended solids, bioburden, fat, antinutritional factors, etc.) through protein purification methods. 

 

Der aktuelle feuchte Reinigungsprozess beinhaltet in der Regel mindestens einen Schritt der chemischen und/oder thermischen Ausfällung (am isoelektrischen Punkt) gefolgt von der Zentrifugation. Durch den deutlichen Zerstäubungsanteil bei dieser Lösung sind zum Teil  Proteindenaturierung und Verlust löslicher Proteine die Folge.

 

Crossflow microfiltration is used as a protein purification technique used on the raw solution to produce a very clean solution of native proteins (essentially free from suspended solids, bioburden, fat, etc.).  This can be further purified with other membranes (UF/NF/RO) and/or chromatography.

Pflanzenproteine konventioneller Prozess alternativer Prozess

Die Crossflow-Mikrofiltration wird schon seit Jahrzehnten in der Molkereiindustrie zur Aufreinigung von Milch (selektives Entfernen von Bioburden und Restfett) und zur Fraktionierung der Milch eingesetzt (Trennen des Kaseins von den Molkeproteinen), während die nativen Eigenschaften jedes Proteintyps beibehalten werden. Dieselben Lösungen werden auch zur Reinigung anderer Proteinlösungen (tierischen Ursprungs, auf Pflanzenbasis oder durch Mikroorganismen produziert).

 

Die Crossflow-Filtration ist eine physische Barriere, die einen hohen Reinigungsertrag erzielt, deutlich besser als die Zentrifugation.

Die Crossflow-Systeme sind vollständig geschlossen, automatisiert, werden regelmäßig gereinigt und an Ort und Stelle sauber gemacht (mit minimalem Arbeitskraftaufwand).

In der Produktion werden sie mit Temperaturen betrieben, die niedrig genug sind, dass eine thermische Denaturierung der Proteine verhindert wird.

 

Zur Produktion funktioneller Proteine können verschiedene Membrangrößen verwendet werden (einzeln oder kombiniert):

 

  • „Offene“ Mikrofiltration zum Entfernen ungelöster Feststoffe und zur Produktion einer „reinen“ Proteinlösung
  • „Enge“ Mikrofiltration zur Fraktionierung der Proteine gemäß ihrer Größe (z. B. verschiedene Globuline aus Albuminen).
  • „Offene“ Ultrafiltration zur Konzentration großer Proteine 
  • „Enge“ Ultrafiltration zur Konzentration kleiner Proteine vor der endgültigen Verdampfung/Trocknung 

 

In jedem Fall wird das Proteinkonzentrat „gewaschen“/gereinigt (Diafiltration), um Rückstände von Zucker, Salz usw. zu entfernen.

 

Crossflow-Filtration trägt zur Produktion von Proteinkonzentraten mit folgenden Eigenschaften bei:

 

  • Native Qualität und Funktion,
  • Sehr geringe Bakterien-/Sporenzahl,
  • Sehr geringer Fettgehalt,
  • Keine Schwebstoffe.

 

Membranbasierte Prozesse ermöglichen auch die wertschöpfende Nutzung von Nebenerzeugnissen. Aus „Abfall“ werden auf diese Weise wertvolle Produkte.

 

Wird zum Beispiel der Überlauf der Zentrifuge nach der pH-Ausfällung der Globuline gefiltert, ist die Rückgewinnung folgender Stoffe möglich:

 

  • nativer gelöster Albumine (wertvolles Produkt mit interessanten Eigenschaften)
  • nicht abgesetzter Globulinfeinstoffe (Erhöhung des Globulinertrags)

 

In beiden Fällen kann das Konzentrat gewaschen werden, um die Produktreinheit durch das Entfernen von Zuckern, Salzen, Nährstoffantagonisten usw. zu verbessern.

 

 

Pflanzenprotein Direktfiltration Crossflow-Filtration
Pflanzenproteindiagramm

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