Zielstellung:
Ziel des Vorhabens war die Erforschung von Grundlagen für ein innovatives Verfahren zur Abtrennung der im Tiermehl enthaltenen Lipide zu ihrer weiteren separaten stofflichen Nutzung und zur Vermeidung von toxischen Maillardprodukten bei der Proteinspaltung. Hierzu sollten neue, geeignete Lipasebildner gefunden, charakterisiert und kultiviert werden. Im Anschluss war es das Ziel, ein geeignetes Verfahren zur Entfernung der Fettspaltprodukte aus dem Tiermehl zu etablieren. Die gewonnenen Fettspaltprodukte sollen stofflich weiter verwertet werden. Das nahezu fettfreie Tiermehl kann so der Thermo-Druck-Hydrolyse zugeführt werden, ohne dass sich in toxischer oder technologischer Hinsicht problematische Maillardprodukte bilden. Angestrebt wurden:
Ergebnisse:
Im Rahmen des Projektes konnte ein geeignetes Verfahren zur Fettabtrennung der im Tiermehl enthaltenen Fette entwickelt werden. Eine wichtige Zielstellung des Projektes, die Entwicklung von Lipasebildnern, die für die Fettabspaltung des im Tiermehl enthaltenen Fettes geeignet sind, wurde realisiert. Gemäß dem ausgearbeiteten Arbeitsplan wurde eine ausführliche Charakterisierung des Tiermehls und des Tiermehlfetts unterschiedlicher Herkunft durchgeführt. Mit diesen Kenntnissen als Grundlage folgte eine Selektion geeigneter Stämme von Mikroorganismen, die in der Lage sind, die erforderlichen Enzyme zu synthetisieren. Ausgewählt und phänotypisch optimiert wurde der Stamm Pichia Anomala Lipase (PAL). Die gewonnenen Lipasen (PAL) zeigten sehr erfolgreiche Ergebnisse hinsichtlich der Fettspaltung. Da die Lipasebildner auf Tiermehlfett kultiviert wurden, zeigten sie eine sehr viel höhere Fettspaltungsaktivität als kommerzielle Standardlipasen. Aufgrund dieser guten Enzymaktivität im Tiermehl ist davon auszugehen, dass auch Phospholipide aufgespalten wurden. Ein geeignetes Verfahren zur enzymatischen Fetthydrolyse wurde im Labormaßstab aufgebaut. Ermittelt wurden die geeignete Konzentration des Enzyms, die Prozesstemperatur und der pH-Wert.
Eine weitere Aufgabe des Projektes war die Entfernung der Fettspaltprodukte aus dem Tiermehl. Verschiedene Trennverfahren wurden getestet. Am erfolgreichsten war das Waschen in verschiedenen Stufen mit Lauge und Säure. Im Sinne einer Optimierung des Laborverfahrens wurden die enzymatische Stufe und Trennungsstufen abwechselnd miteinander in verschiedenen Kombinationen geprüft. Somit wurde das optimierte Laborverfahren zur Fettabtrennung gefunden. Das Tiermehl konnte maximal von 11,2 % Restfettgehalt auf 4,7 % Restfettgehalt abgereichert werden. Auch wenn eine vollständige Entfettung des Tiermehls nicht zu erreichen war, so konnte doch ein dem sehr starken chemischen Fettlösungsmittel Hexan vergleichbarer Restfettgehalt (ca. 4 % im industriellen Maßstab) erreicht werden.
Weiter wurden die Verfahren zur Gewinnung von geeigneten Lipasen, zum enzymatischen Fettabbau und zur Entfernung des Restfettes im Tiermehl in einen größeren Maßstab übertragen. Die Ziele, eine Lipasebildung durch Pichia anomala im 15L-Fermenter zu erreichen, die optimale Prozessbedingungen zu ermitteln und den Prozess zu optimieren wurden realisiert. Als schwierig hingegen erwies sich das Scale-up-Verfahren des Laborverfahrens zum enzymatischen Fettabbau und zur Entfernung des Restfettes im Tiermehl um den Faktor 10. Aus diesem Grund erfolgten mehrere Optimierungsversuche in größerem Maßstab. Mit einem neu eingeführten Schritt in dem Trennverfahren, die Ultraschallbehandlung des Materials, wurden gute Ergebnisse erreicht.
Als letzter Schritt in dem Projekt wurde nach Abschluss der Verfahrensentwicklung zur lipolytischen Behandlung und zur Entfernung des Restfettes im Tiermehl, eine hydrothermale Hochdruckspaltung durchgeführt, um das Verhalten des entfetteten Endprodukts zu beurteilen. Die Vorbehandlung des Tiermehls durch enzymatische Fettspaltung und anschließende Spaltproduktabtrennung beeinträchtigte den Prozess der Hochdruckspaltung nicht. Als Erfolg des Projektes ist zu werten, dass eine höhere Ausbeute an proteinogenen Bestandteilen im Vergleich zum nicht entfetteten Material resultierte. Es wurde ein Peptid-Aminosäuregemisch mit besonders hohem Peptidanteil und gleichzeitig geringer Färbung erzeugt.
Euronorm GmbH
ANiMOX GmbH, Berlin
Dipl.-Ing. (FH) Boris Habermann
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