Effiziente Proteingewinnung aus Biertreber: Innovatives Verfahren von AEE INTEC

Im Rahmen des Forschungsprojekts HIPSTERS (High value proteins via sustainable technologies from residual streams) beschäftigten sich AEE INTEC und die Technische Universität Graz mit der Entwicklung eines energie- und ressourceneffizienten Verfahrens zur Proteingewinnung aus Lebensmittelreststoffströmen. Im speziellen wurde Biertreber in einem neuartigen Rohrreaktor (Continuous Oscillatory Flow Bioreactor (COFB)) einer kontinuierlichen Proteinextraktion unterzogen. Einige steirische Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette waren hinsichtlich der Entwicklung, der Produktanforderungen und der möglichen energetischen Verwertung des verbleibenden Materials involviert.

Ein essenzielles Ergebnis aus HIPSTERS ist die erstmals experimentell kombiniert durchgeführte Betrachtung der Wertstoffgewinnung und des verbleibenden Gärpotentials zur Biogaserzeugung. Im Projekt ist es gelungen, einen stabilen kontinuierlichen Prozess zur Herstellung von Proteinhydrolysat aus unbehandeltem Biertreber zu realisieren. Dafür ist die hervorragende Durchmischung im COFB verantwortlich, wo (Biomasse-) Partikel an einer eingebauten Helix (=Spirale) immer wieder in Turbulenz versetzt werden, und somit optimale Reaktionen stattfinden können. Die Vorteile des entwickelten kontinuierlichen Reaktors sind nachfolgend angeführt:

• Sehr gute Durchmischung und Plug Flow Strömung in sehr viskosen Medien bzw. Suspensionen (>20% Feststoffgehalt)
• Niedrige Energieintensitäten für die Durchmischung (W/m³)
• Kontinuierliche Prozessführung für Prozesse mit langen Verweilzeiten
• Intensivierter Massen- und Wärmetransfer auf Grund der Oszillation
• Niedrige Scherkräfte

Die Aminosäureprofile der gewonnenen Produkte wurden analysiert und die Massen- und Proteinbilanzen des Systems, sowie ein gesamtheitlicher Bioraffinerieansatz dargestellt. Neben Anwendungen von Proteinisolaten in der Lebensmittelindustrie können auch phenolische Komponenten mit antioxidativen Eigenschaften in Zukunft von Interesse sein.
Die durch diesen Ansatz gewonnenen Hydrolysate können zukünftig als wertvolle nachhaltige pflanzliche Proteine in Produktportfolios steirischer Lebensmittelbetriebe integriert werden. Der in HIPSTERS untersuchte oszillierende Reaktor zur Behandlung von diversen biobasierten Stoffen ist eine potenzielle Schlüsseltechnologie für unterschiedliche Wertstoffvalorisierungsansätze in der Kreislaufwirtschaft. Die Projektergebnisse legen einen wichtigen Grundstein für die weitere Erarbeitung biobasierter Wertschöpfungsketten aus Lebensmittelreststoffen.
Zukünftige Forschungsfragen sind insbesondere die kontinuierliche Zudosierung, optimierte Bedingungen von wässrigen Extraktionen, sowie eine Realisierung eines 24-Stunden- Versuchsbetriebs im Labor mit in-line Sensorik. Das Nachfolge-Projekt CircularFood wird Lösungsansätze diesbezüglich untersuchen.

Auftraggeber:
Zukunftsfonds Steiermark

Projektkoordinator:
AEE INTEC

Projektpartner:
Technische Universität Graz – Institut für Biotechnologie und Bioprozesstechnik

Kontakt:
Bettina Muster
Judith Buchmaier