用昆虫，特别是昆虫幼虫和蛹，或者蠕虫生产蛋白粉的方法，以及用在这样的方法中的干燥装置与流程

1.本发明涉及一种根据权利要求1所述的用昆虫，特别是昆虫幼虫和蛹，或者蠕虫生产蛋白粉的方法，以及一种根据权利要求11所述的用于此类方法的干燥装置。


背景技术：

2.本发明涉及从昆虫或蠕虫中获取营养物质、饲料和食品的领域。特别地，本发明提出一种将昆虫或蠕虫转化为营养物质流的方法，这些营养物质流包括脂肪部分、含水部分和/或含固体部分。含水部分和/或含固体部分含有蛋白质。
3.在过去的几十年里，人们对使用昆虫和蠕虫作为食品和饲料来源越来越感兴趣，特别是考虑到世界人口的增长以及畜牧业对替代性和可持续性蛋白质来源的需求的增加。由于昆虫和蠕虫通常富含蛋白质和脂肪，因此它们具有相对高的营养价值或卡路里值，对应地特别适合用于人类营养供给以及牲畜养殖。
4.可以工业规模养殖和加工昆虫和蠕虫，以便标准化生产营养物质，然后将其用于生产食品或饲料，这在经济和生态意义上都是值得期许的。
5.gb 2 239 655 a来自加工鱼废料的外来领域，它公开了一种获取鱼粉和鱼油的方法。在该方法中，先煮鱼废料，然后将其分成固体和由水与残渣组成的混合物。再加热该混合物，然后进行离心分离。使残留的水蒸发，以从中浓缩出固体，然后对这些固体进行干燥处理和研磨。最终产品是鱼粉和鱼油。
6.这种已知的方法的缺点在于，它针对的是加工鱼废料，并且另外，由于烹煮步骤等原因，它不适合加工昆虫和蠕虫。另外，这种从鱼废料中获取鱼粉和鱼油的方法具有很高的能源成本，这既不可持续也不经济。
7.从一些公开文件中已知，某些营养物质可从昆虫中获取，如蛋白质或脂肪。
8.例如，cn 104531333 a公开了一种从某些昆虫幼虫中获取脂肪的方法。在该方法中，在恒温下对发育成熟的昆虫幼虫或新鲜的蛹进行干燥处理。然后对干燥的物质进行细细研磨。用丙酮或汽油处理磨碎后的物质，然后过滤掉残留物，通过蒸发获取脂肪。
9.这种已知的方法的缺点在于，它也需要大量的能源，并且具有中间的化学步骤，这些步骤对于从昆虫或蠕虫中获取高质量的蛋白粉而言是不合适的。
10.本发明的一个目的在于，克服现有技术中已知缺点中的至少一部分缺点。特别地，应从昆虫，特别是昆虫幼虫和蛹，或者蠕虫中获取高质量的蛋白粉，其中该方法从能源的角度来看也是可持续的。此外，本发明的一个目的在于，提供一种特别适合这样的方法的干燥装置。在此，该方法以及该干燥装置还适合工业应用。
11.这些目的至少部分地通过独立权利要求的特征来实现。更多有利的实施方案来自于与对应的从属权利要求的特征的组合以及来自于说明书和附图中的实施方案。


技术实现要素：

12.根据本发明的用昆虫或蠕虫生产蛋白粉的方法包括以下步骤：
13.a)将昆虫或蠕虫分解成糊状物或泥状物；
14.通过分解，使昆虫或蠕虫成为便于后续加工以及由此便于生产蛋白粉的形式。昆虫或蠕虫应被分解得足够细，以便脂肪可完全溶解出来。然而，已证明有利的是，在分解昆虫或蠕虫时不产生乳状液，因为这样的乳状液会使脂肪的分离明显更困难。
15.b)将糊状物或泥状物分离成脂肪部分、含固体部分和含水部分；
16.含固体部分以及含水部分都含有蛋白质。含水部分含有可溶性成分，特别是可溶性的蛋白质。通过将糊状物或泥状物分离开，含有蛋白质主要部分的两个部分被分离出来，从而使得高效、经济地获取昆虫或蠕虫中的蛋白质成为可能。
17.c)将含水部分和含固体部分混合成均质物质；
18.通过这种方式，将各自含有大量蛋白质的这两个部分汇集到一起进行后续加工。
19.d)对该均质物质进行干燥处理，其中得到干燥的蛋白粉。
20.干燥的蛋白粉具有高浓度的蛋白质，并且能够易于进行包装、储存以及进一步使用，并不复杂。
21.干燥的蛋白粉的残余含水量有利地低于15wt％，有利地低于10wt％。已表明，如果残余含水量低于15wt％，有利地低于10wt％，干燥的蛋白粉的保质期明显长于残余含水量更高的蛋白粉。
22.根据本发明的方法的优点在于结构简单，以及可持续生产待生产的蛋白粉。这种生产可自动化并且该方法能够整合到连续的过程流中。
23.该方法特别是在用于用昆虫幼虫，例如苍蝇幼虫或黄粉虫幼虫，生产蛋白粉时已证明是有利的。昆虫、昆虫幼虫、蛹或蠕虫也能够活体加工，其中有利地，事先对其进行麻醉或至少灭活。
24.可选地，可对糊状物或泥状物进行加热，例如在分解期间或分解之后(步骤a))，其中有利地，这样选择温度，使得例如杀死可能存在的微生物并使酶失活。加热温度为70℃至125℃已证明是有利的，更有利的是80℃至100℃。特别有利的是，加热温度为85℃至90℃，该加热温度保持一定的时间，例如5秒至10分钟。由此保持较低的加热能源需求，但又确保了能杀死可能存在的细菌。
25.例如，在离心机中进行加热，其中保持时间为15秒，温度为90℃。糊状物或泥状物在离心机中停留约45秒，出口温度约为80℃。
26.优选地，在步骤c)之前降低含水部分的含水量，由此能够以相较于未降低含水量的状态下更低的能源成本和在适当时更低的时间成本对通过混合得到的均质物质进行干燥处理(步骤d)中)。
27.优选地，在步骤c)之前，在蒸发器中降低含水部分的含水量，由此能够以简单且节能的方式降低含水量。蒸发器包括例如脱水器，特别是升膜蒸发器，或降膜蒸发器。
28.作为蒸发器的替代，也可使用过滤器。借助过滤过程，含水部分被浓缩或预脱水，从而降低了含水部分的含水量。对于这种过滤，膜过滤器已证明是特别有利的。
29.优选地，在步骤d)之后，对干燥的蛋白粉进行研磨，由此使其可轻松进行包装和进一步使用。由于经过研磨，干燥的蛋白粉具有较大的表面积，这已表明对蛋白粉的进一步使
用是有利的，特别是在混合物中。
30.优选地，在切割机或压榨机中进行分解(步骤a))，由此使所产生的糊状物或泥状物具有便于进一步加工的最佳稠度。
31.在本上下文中，“切割机”理解为连续运行并配备有切割装置(例如刀)的分解机器。
32.也能够借助压榨机实现幼虫或蠕虫的分解，其中同时将含固体部分与脂肪部分或含水部分分离。
33.优选地，在分离器中进行糊状物或泥状物的分离(步骤b))，该分离器使得各部分的简单物理/机械分离成为可能。在此，多相倾析器，有利地水平式多相倾析器，对于这一目的而言已证明是特别有利的。
34.如果糊状物或泥状物是借助切割机或类似装置来分解的，那么有利地，在三相分离器中进行分离，从而使得随后出现脂肪部分、含固体部分和含水部分以供进一步使用。
35.如果糊状物或泥状物是借助压榨机或类似装置来分解的，那么有利地，在两相分离器中进行分离，因为含固体部分已在压榨时进行了分离。然后在两相分离器中分离脂肪部分和含水部分。然后，还会出现脂肪部分、含固体部分和含水部分。
36.优选地，在步骤c)和/或步骤d)(＝步骤e))中分解均质物质的结块，由此使干燥的蛋白粉具有更均匀的粒度。
37.可例如在混合过程(步骤c))之前、期间或之后在混合器中进行结块的分解。为此，混合器具有例如对应的设施，例如所谓的“破块器”。
38.替代性或补充性地，例如在干燥(步骤d))时进行结块的分解。为此，例如设置有对应的设施，该设施可以是干燥装置的一部分。
39.优选地，在混合期间(步骤c))借助输送装置供应均质物质，以借助干燥装置进行干燥处理(步骤d))，以便避免均质物质在干燥装置中出现非期望的积聚，因为这样的积聚可能妨碍均质物质的均匀干燥。有利地，借助输送装置连续送入均质物质。
40.替代性或补充性地，在混合(步骤c))之后，借助至少一个输送装置供应均质物质，以借助干燥装置中进行干燥处理(步骤d))。
41.一种实施方案已证明是进一步有利的，即在该实施方案中，该至少一个输送装置是混合器的一部分。
42.另外，可设置几个在适当时实施得不同的输送装置，它们彼此平行或串联布置。
43.可选地，在混合前或混合期间(步骤c)中)，将干燥的产品的部分供应给混合器，由此能够使存在于待混合的部分中的水分部分结合起来。因此，由此产生的均质物质具有较低的含水量。
44.优选地，在干燥(步骤d))或研磨(步骤e))之后对干燥的产品进行冷却，这提高进一步加工和进一步使用的速度。另外，冷却后的蛋白粉能够轻松进行包装，例如装入袋中，因为冷却降低了空气中的水分在热产品处凝结的风险。
45.在另一个方面，本发明还涉及一种至少用在上述方法的一部分中的干燥装置，其中该干燥装置具有至少一个干燥设施和用于分解均质物质的结块的设施。
46.该至少一个干燥设施包括例如一个热源和/或辐射源，以对均质物质进行干燥。
47.用于分解均质物质的结块的设施可具有作用于均质物质的元件，或者可以是一种
特殊的运行方式，例如干燥装置本身或其部件的运行方式。
48.优选地，该干燥装置被设计为流化床干燥器，其中流化床的运动以及由此流化床干燥器的特殊运行方式构成了用于分解均质物质的结块的设施。
49.例如，使用振动式流化床干燥器(英文：vibrating fluidized bed dryer)，该振动式流化床干燥器通过流化床的运动确保轻松分解均质物质的结块。
50.摇动式流化床干燥器(在其中不仅流化床在运动，而且整个流化床干燥器也在摇动)已证明对分解均质物质的结块是特别有利的。相比于振动式流化床干燥器，摇动式流化床干燥器更适合粘性物料。此外，由于在流化床上进行的一种投掷运动，改进了通过干燥装置对均质物质或蛋白质粉的输送。另外，由于流化床的这种运动，根据“先进”/“先出”原则进行干燥，因此均匀且连续地对待干燥的均质物质的被送入干燥装置的部分进行干燥处理，并且由此不是静止地对它们进行干燥处理。
51.低频率且高振幅的流化床或流化床干燥器的运动已证明是非常有利的。有利地，流化床或摇动式流化床干燥器的运动频率(也称为摇动频率)为2.5hz至4.0hz。理想状态下，运动频率为3.0hz至3.5hz，特别优选为3.3hz至3.4hz。
52.替代性地，干燥装置被设计为回转干燥器。在本上下文中，“回转干燥器”理解为任何具有回转的，有利地为机械式的用于分解结块的装置的干燥装置。作为不完全示例，这里列举了具有研磨转子系统的干燥器、桨叶式干燥器、涡轮式干燥器等。
53.优选地，所供应的干燥空气的温度低于等于200℃，由此使得均质物质得到充分的，强力的干燥成为可能。110℃至160℃这一范围内的干燥空气的温度已证明是特别优选的。上述温度范围内的干燥空气的温度确保了均质物质得到充分干燥，而不会因此明显降低质量。有利地，在干燥过程中均质物质的温度保持低于100℃，并且特别优选低于70℃。
54.优选地，设置有至少两个处理区，这使得在干燥装置中对均质物质进行有利的处理成为可能。
55.具有三个处理区，即第一处理区、第二处理区和第三处理区的干燥装置已证明是特别有利的。例如，在第一处理区(干燥区)中，对供应给干燥装置的均质物质进行预干燥，其中有利地，在此特别是大大降低所供应的均质物质的含水量。在第二处理区(干燥区)中，例如对所供应的均质物质进行主干燥，在该过程中均质物质的含水量被降低至所需的水平。第三处理区(冷却区)用于例如冷却干燥的蛋白粉，由此使其可更容易处理，例如包装。
56.此外，还可想象的是，干燥装置还具有几个进一步的处理区。以这种方式，可能会实现更有效或更有针对性的均质物质干燥，并考虑到均质物质或待生产的蛋白粉的特殊性质。
57.替代性或补充性地，也可依次布置两个或几个的干燥装置，从而使得几个处理区可用于干燥和/或冷却。
附图说明
58.下面借助实施例和几个附图更详细地解释本发明。附图示出：
59.图1根据本发明的方法的示意性图示；
60.图2另一种根据本发明的方法的示意性图示；
61.图3根据本发明的干燥装置的示意性侧视图；
62.图4图3中所示的干燥装置的一种变体的部分剖面图；
63.图5图3中所示的干燥装置的另一种变体的部分剖面图。
具体实施方式
64.根据图1中所示的用昆虫幼虫生产蛋白粉的方法，首先供应昆虫幼虫(此处为黑兵蝇幼虫)(步骤101)。在压榨机中，昆虫幼虫被分解成糊状物或泥状物(步骤102)，其中将含固体部分111与液态部分112分离。
65.该液态部分112在两相分离器中被分离成含水部分113和脂肪部分114。含水部分113的含水量可在进一步加工之前进行降低，例如在蒸发器或膜过滤器中。
66.含固体部分111和含水部分113都含有蛋白质，在混合器中混合形成均质物质(步骤104)。在混合期间，分解均质物质中可能存在的结块。为了降低均质物质的含水量，在混合期间将干燥的蛋白粉的部分供应给混合器(步骤106)。可选地，在混合之后对均质物质进行冷却。
67.混合器例如具有输送装置，借助该输送装置将混合后的均质物质供应给干燥装置，以进行干燥。输送装置例如是混合器的一部分。
68.然后，在作为干燥装置的摇动式流化床干燥器中对均质物质进行干燥(步骤105)，直至出现干燥的蛋白粉115。在干燥期间，分解均质物质中可能存在的结块。在干燥(步骤105)之后或期间，可对干燥的蛋白粉115进行研磨(步骤107)。在干燥(步骤105)之后对干燥的蛋白粉115进行冷却(＝步骤108)。
69.根据图2中所示的替代性的用昆虫幼虫生产蛋白粉的方法，首先将昆虫幼虫(此处为黑兵蝇幼虫)供应给切割机(步骤201)。在该切割机中，昆虫幼虫被分解成糊状物或泥状物(步骤202)。
70.这种糊状物或泥状物在三相分离器中(步骤203)被分离成含固体部分211、含水部分213和脂肪部分214。含水部分213的含水量可在进一步加工前进行降低，例如在蒸发器或膜过滤器中。
71.含固体部分211和含水部分213都含有蛋白质，在混合器中混合形成均质物质(步骤204)。在混合期间，分解均质物质中可能存在的结块。为了降低均质物质的含水量，可在混合期间将干燥的蛋白粉215的部分供应给混合器。
72.然后，在作为干燥装置的回转混合器中对均质物质进行干燥处理(步骤205)，直至出现干燥的蛋白粉215。
73.例如，根据进一步的用途，然后可对干燥的蛋白粉215进行研磨。替代性或补充性地，也可对干燥的蛋白粉215进行冷却。
74.图3中所示的干燥装置11被设计为支承在轴承12上的摇动式流化床干燥器。借助轴承12，也对干燥装置11进行引导，例如沿着双箭头方向。干燥装置11的运动频率为2.5hz至4.0hz，理想状态下为3.0hz至3.5hz，优选为3.3hz至3.4hz。
75.干燥装置11具有第一供应装置22，用于供应空气温度为140℃至150℃的热空气，第二供应装置24，用于供应空气温度为150℃至180℃或低于200℃的热空气，以及第三供应装置26，用于供应空气温度为15℃至25℃的冷却空气或环境空气作为干燥设施。第一供应装置22设置在第一处理区21中，第二供应装置24设置在第二处理区23中，第三供应装置26
设置在第三处理区25中。
76.干燥装置11具有用于均质物质的送入口13，该送入口在将均质物质供应给干燥装置11之后停留在流化床14上。此外，还设置有两个排气口15和16，空气可通过这两个排气口离开干燥装置11。
77.停留在流化床14上的均质物质通过流化床14的运动(这种运动是流化床干燥器在运行过程中摇动的结果)不断从送入口13被输送至送出口18，干燥的蛋白粉就是从该送出口出来。在流化床14上进行输送期间，均质物质穿过第一处理区21，在其中对均质物质进行预干燥，第二处理区23，在其中对均质物质进行干燥以形成蛋白粉，以及第三处理区25，在其中对干燥的蛋白粉进行冷却。
78.运动的流化床14构成了用于分解干燥装置11的均质物质的结块的设施。
79.图4示出了一种被设计为回转干燥器的干燥装置31。干燥装置31作为用于分解均质物质中的结块的设施，在干燥腔33内具有研磨转子系统36。干燥腔33构成了干燥装置31的干燥设施。在干燥期间对均质物质进行研磨，并且在此存在于均质物质中的或在干燥过程中产生的结块被破坏。干燥腔33中的干燥温度低于200℃。干燥腔33可例如被细分，并且在这些细分部中具有不同的温度，从而使得干燥装置31具有几个处理区。
80.可设置回转混合器(此处未示出)来代替研磨转子系统36，该回转混合器可轻松破坏存在于均质物质中的或在干燥过程中产生的结块。根据成分的类型和/或均质物质的一致性，选择有利的回转混合器几何形状。
81.图5示出了一种同样被设计为回转干燥器，即所谓的涡轮式干燥器(turbo dryer)的干燥装置41。干燥腔43构成了干燥装置41的干燥设施。在干燥腔43中，设置有具有叶片46的快速旋转的转子45，该转子在干燥期间将均质物质高速抛向干燥腔43的壁，其中使存在于均质物质中的或在干燥过程中产生的结块被破坏。干燥腔43中的干燥温度低于200℃。干燥腔43也可被细分，并且在这些细分部中具有不同的温度，使得干燥装置41具有几个处理区。
82.附图标号列表：
83.11 干燥装置
84.12 轴承
85.13 送入口
86.14 流化床
87.15第1排气口
88.16第2排气口
89.18送出口
90.21第1处理区
91.22第1供应装置
92.23第2处理区
93.24第2供应装置
94.25第3处理区
95.26第3供应装置
96.31 干燥装置
97.33 干燥腔
98.36 研磨转子系统
99.41 干燥装置
100.43 干燥腔
101.45 转子
102.46 叶片
103.101 供应昆虫幼虫
104.102 分解昆虫幼虫
105.103对糊状物或泥状物进行分离
106.104混合111和113对应的物质
107.105干燥
108.106将115对应的物质供应给104步骤
109.107 研磨
110.108 冷却
111.111 含固体部分
112.112 液态部分
113.113 含水部分
114.114 脂肪部分
115.115 干燥的蛋白粉
116.201 供应昆虫幼虫
117.202 分解昆虫幼虫
118.203对糊状物或泥状物进行分离
119.204混合211和213对应的物质
120.205 干燥
121.211 含固体部分
122.213 含水部分
123.214 脂肪部分
124.215 干燥的蛋白粉。

技术特征：
1.一种用昆虫，特别是昆虫幼虫和蛹，或者蠕虫生产蛋白粉(115；215)的方法，所述方法包括以下步骤：a)将昆虫或蠕虫分解(102；202)成糊状物或泥状物；b)将所述糊状物或所述泥状物分离(103；203)成脂肪部分(114；214)、含固体部分(111；211)和含水部分(113；213)；c)将所述含水部分(113；213)和所述含固体部分(111；211)混合(104；204)成均质物质；d)对所述均质物质进行干燥处理(105；205)，其中得到干燥的蛋白粉(115；215)。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述步骤c)(104；204)之前，降低所述含水部分(113；213)的含水量。3.根据权利要求2所述的方法，其中在蒸发器或过滤器中，有利地在膜过滤器中，降低所述含水部分(113；213)的所述含水量。4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中在所述步骤d)(105；205)之后，对所述干燥的蛋白粉(115；215)进行研磨(＝步骤107)。5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中在切割机或压榨机中进行所述分解(步骤a)；102；202)。6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中在分离器中，有利地在两相或三相分离器中进行根据所述步骤b)进行的所述糊状物或所述泥状物的所述分离(103；203)。7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，所述方法还具有步骤e)，所述步骤用于分解所述步骤c)(104；204)或所述步骤d)(105；205)中的所述均质物质的结块。8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中在所述步骤c)(104；204)期间和/或之后，借助至少一个用于干燥的输送装置将所述均质物质供应给干燥装置，其中有利地，所述至少一个输送装置是混合器的一部分。9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中将所述干燥的蛋白粉(115；215)的部分供应给所述混合器(所述步骤c)中；104；204)。10.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中在所述步骤d)(105)之后或在所述步骤e)(107)之后对所述干燥的蛋白粉(115)进行冷却。11.一种用在根据前述权利要求中的一项所述的方法中的干燥装置(11；31；41)，所述干燥装置具有至少一个干燥设施(22,24,26；33；43)，其特征在于，设置有用于分解所述均质物质的结块的设施(14；36；45,46)。12.根据权利要求11所述的干燥装置，所述干燥装置被设计为流化床干燥器(11)，优选地被设计为摇动式流化床干燥器，其中运动频率有利地为2.5hz至4.0hz，理想状态下为3.0hz至3.5hz，优选为3.3hz至3.4hz。13.根据权利要求11所述的干燥装置，所述干燥装置被设计为回转干燥器(31；41)。
14.根据权利要求11至13中的一项所述的干燥装置，其中所供应的干燥空气的温度低于200℃，优选为110℃至160℃。15.根据权利要求11至14中的一项所述的干燥装置，其中设置有至少两个处理区(21,23,25)。

技术总结
本发明公开了一种用昆虫，特别是昆虫幼虫和蛹，或者蠕虫生产蛋白粉的方法，所述方法包括以下步骤：a)将昆虫或蠕虫分解成糊状物或泥状物；b)将所述糊状物或所述泥状物分离成脂肪部分、含固体部分和含水部分；c)将所述含水部分和所述含固体部分混合成均质物质；d)对所述均质物质进行干燥处理，其中得到干燥的蛋白粉。此外，还公开了一种用在这样的方法中的干燥装置(11)，所述干燥装置具有干燥设施(22,24,26)和用于分解所述均质物质的结块的设施(14)。(14)。(14)。


技术研发人员：K
受保护的技术使用者：布勒股份公司
技术研发日：2021.09.20
技术公布日：2023/7/25