Verfahrenstechnik Eiweisspflanze mit Zukunft – die Lupine

Das Jahr 2010: Noch abseits des großen medialen Interesses gründen Mitarbeiter des Fraunhofer-Institutes die Prolupin GmbH. Damit beginnt eine Erfolgsgeschichte, die dank großer Innovationskraft und starken Partnern mit dem Deutschen Zukunftspreis 2014 ausgezeichnet wurde. Möglich gemacht haben diesen Erfolg vor allem modernste Trenntechnik Lösungen.

Was bisher geschah …

Die Idee aus Lupinen neue Zutaten für die industrielle Nahrungsmittelproduktion herzustellen wurde bereits vor über zehn Jahren geboren. Seit dieser Zeit forschen nun schon Wissenschaftler des Fraunhofer-Institutes für Verfahrenstechnik und Verpackung an einem Verfahren zur industriellen Herstellung.

Größte Herausforderung für die Wissenschaftler war es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem sich die Inhaltsstoffe von Lupinensamen vollständig voneinander trennen lassen. Bisher waren Lupinen trotz vieler Vorteile nicht für den Endverbrauchermarkt interessant, da die Bitterstoffe sie für einen Verzehr ungenießbar machten. Dank des neuen Verfahrens können nun unangenehme Geruchs- und Geschmackssubstanzen identifiziert und freigelegt werden.

Was sind Lupinen?

Lupinen oder auch Wolfsbohnen oder Feigbohnen genannt, sind Pflanzengattungen innerhalb der Familie der Hülsenfrüchtler. Lupinensamen enthalten hochwertiges Eiweiß, das sowohl als Ersatz für importiertes Soja als Viehfutter als auch in der menschlichen Ernährung eingesetzt wird. Durch ihr besonders hochwertiges Eiweiß sowie einem Fett­anteil von wenigen Prozent, handelt es sich um ein besonders hochwertiges Nahrungsmittel.

Hinzu kommt der hohe Gehalt essentieller Aminosäuren. Weiterer großer Vorteil der Lupine ist: Die Pflanze lässt sich auch in Deutschland hervorragend anbauen und führt durch ihre stickstoffbindenden Wurzeln zu einer natürlichen Verbesserung der Böden. Die Lupine stellt damit die ideale Pflanze für nachhaltige und ressourcenschonende Landwirtschaft dar.

Wie Lupinen verarbeiten?

Um den nachhaltigen wirtschaftlichen Erfolg einer Lupinenfraktionierung sicherzustellen, wird die Ausbeute aller Fraktionen der Saat von über 90 Prozent angestrebt. Doch wie lassen sich „sensorisch neutrale“ Proteine aus Lupinen gewinnen?

Zunächst werden die Kerne geschält und zu hauchdünnen Flocken gewalzt. Anschließend entölt man diese mit überkritischem CO₂. Das CO₂ erreicht bei einem Druck von über 74 bar und Temperaturen höher als 31 Grad Celsius flüssigkeitsähnliche Eigenschaften. Darin löst sich ein Großteil der Öle und deren Begleitstoffe.

Im Anschluss werden die entölten Flakes in einem Rührbehälter angemaischt und nachfolgend über einen Dekanter geleitet. Dieser trennt die Ballaststoffe und die Proteine voneinander ab. Die Flüssigphase enthält Bitterstoffe, Kohlehydrate, Zucker und weitere lösliche Geschmacksstoffe. Sie wird aber momentan nicht weiter verwendet und ins Abwasser geleitet.

Die Feststoffphase hingegen wird in einen weiteren Behälter gepumpt und deren pH-Wert angehoben, damit die Proteine löslich werden.

Von dort aus wird die Masse erneut in einen Dekanter geleitet. Die Zentrifuge trennt mit der Feststoffphase unlösliche Fasern aus dem Gemisch ab. Diese Fasern können später in der Futterindustrie Verwendung finden.

Die Klarphase wird in einen letzten Behälter geführt und gesäuert. Da die verbleibende Trockensubstanz gering ist, lassen sich die Proteine mithilfe des Sedicanters hervorragend abtrennen.

Große Aufgaben für eine kleine Maschine

Für die Verarbeitung von besonders weichem Sediment wie Lupineneiweiß wurde eine spezielle Dekanterzentrifuge entwickelt. Weicher beziehungsweise fließfähiger Feststoff lässt sich mit einem Standard-Dekanter nur schlecht verarbeiten. Erreicht ein Standard-Dekanter eine maximale Zentrifugalbeschleunigung von maximal 6.000 x g, so stößt der Sedicanter mit 10.000 x g in Werte vor, die bisher nur Separatoren erreichten.

„Wir haben uns für den Sedicanter entschieden, da er die Vorteile von Separator und Dekanter kombiniert. Dank der hohen Drehzahlen erzielt diese Maschine hervorragende Trennergebnisse und gleichzeitig werden große Feststoffmengen verarbeitet. Flottweg hat hiermit ein klares Alleinstellungsmerkmal am Markt“ begründet Marc Zillmann, Leiter der Produktion und Produktentwicklung bei Prolupin, die Kaufentscheidung. „Zudem bietet Flottweg einen schnellen, bezahlbaren und kompetenten Kundenservice, der uns jederzeit unterstützend zur Seite steht“, führt Zillmann seine Argumentation weiter aus.

Mit seiner verstellbaren Schälscheibe kann der Sedicanter auf schwankende Zulaufmengen reagieren und somit optimale Trennschärfe garantieren. Zudem ist er für den Einsatz in der Nahrungsmittelindustrie aufgrund seines hygienischen Designs und seiner CIP-Fähigkeit (Clean in Place) geradezu prädestiniert.

Lupinen wirtschaftlich nutzen

Das Verarbeiten von Lupinen fordert Mensch wie Maschine. Bis vor einigen Jahren war es nicht möglich, die Lupinenpflanze zur Nahrungsmittelherstellung effizient zu nutzen. Besonders das Abtrennen der Bitterstoffe und Ballaststoffe im industriellen Maßstab, stellte eine große Herausforderung dar. Mit dem großen Innovationsgeist von Prolupin und modernster Trenntechnologie ist es nun möglich, Lupinen als Lebensmittelzutat endlich wirtschaftlich zu nutzen.

Für das Jahr 2015 erscheinen nun weitere Lupinenprodukte für den alltäglichen Konsum. Unter anderem wird es Lupinen-Eis, Lupinen-Drink zur Verfeinerung von Müsli und Kaffee, Lupinen-Jogurt, Lupinen-Desserts, Dressings sowie eine Mayonnaise geben. Mit diesen leckeren Produkten kann die Lebensmittelindustrie nicht nur Veganer und Vegetarier begeistern, sondern schafft für viele Menschen rund um die Welt eine gesunde und ballaststoffreiche Alternative zum Einheitsbrei.