<Desc/Clms Page number 1>
Procédé d'obtention d'amidon et de protéines à partir de riz ou de riz brisé
La présente invention concerne un procédé d'obtention d'amidon naturel et de protéines naturelles ou modifiées à partir de riz ou de riz brisé, conformément auquel on broie ou concasse d'abord le riz à sec ou à l'état mouillé et on le trempe ensuite en vue de l'ameublissement ou de la dislocation de la matrice d'amidon protéinique en recourant à l'addition d'eau à l'état dépourvu de pression et à des températures inférieures à 45 C, où, avant ou pendant le trempage, on ajoute des enzymes qui agissent sur la matrice d'amidon protéinique ou sur la matrice d'amidon protéinique et la protéine et on sépare ensuite la suspension ainsi obtenue en amidon, en protéine en suspension et en fibres.
Un procédé de cette nature se trouve décrit dans le brevet DD 156 921. Ce document concerne un procédé conformément auquel le produit de mouture séché constitué de particules faibles collantes est agité avec deux à sept fois la proportion de liquide. La suspension aqueuse est additionnée d'une enzyme complexe qui se compose des constituants d'une ss-glucanase, d'une protéase et d'une a-amylase. On porte ensuite la suspension aqueuse, de préférence, à la température de 450C et on
<Desc/Clms Page number 2>
l'agite à cette température pendant 0,5 à 2 heures. La farine traitée par voie thermique/enzymatique est ensuite soumise à une séparation solides/liquide ; on sépare la solution aqueuse d'extrait.
Le sédiment de la farine extrait est dilué avec de l'eau de traitement de faible viscosité recyclée et est tamisé pour la séparation des fibres grossières. De la suspension de farine en grande partie débarrassée des fibres grossières, on sépare les pentosanes gonflables à l'eau dans un champ centrifuge en recourant à l'utilisation d'un liquide de traitement recyclé. La suspension d'amidon brut est ensuite traitée par de la soude caustique à 0,05-0, 1% en vue de l'inactivation de l'enzyme et de la dissolution de protéines encore insolubles et elle est séparée, sous recyclage poursuivi du liquide alcalin, en suspension épaisse de polysaccharide et lait d'amidon alcalin.
Conformément à ce procédé antérieurement connu s'opère ainsi, après le traitement enzymatique et sans homogénéisation préalable, une centrifugation destinée à la séparation d'un sédiment de farine. Du fait de l'emploi d'une a-amylase, de l'amidon est dégradé lors de la mise en oeuvre du procédé antérieurement connu. Cette perte d'amidon conduit à une viscosité plus élevée de la solution et rend ainsi plus difficile la poursuite du traitement du point de vue industriel. Selon le procédé antérieurement connu, des fibres sont séparées de la suspension de produit de mouture de la céréale extraite par tamisage. Ce n'est ensuite seulement que l'on procède à la classification de la suspension ainsi épurée dans le champ centrifuge en fractions de pentosane et de protéine, en substances solubles, ainsi qu'en fractions d'amidon.
Pour l'inactivation de l'enzyme et la dissolution des protéines résiduelles s'effectue alors un traitement alcalin. Le procédé antérieurement connu exige ainsi, en vue de la séparation de l'amidon et de la pro-
<Desc/Clms Page number 3>
téine, deux étapes opératoires séparées avec un traitement subséquent par un alcali.
On connaît également un procédé d'obtention d'amidon à partir de riz conformément auquel on sépare la protéine sous forme dénaturée. Le trempage du riz s'effectue de manière discontinue en utilisant une valeur de pH fortement alcaline d'environ 11. Sont ici nécessaires une durée de réaction de 4 à 6 heures et une température de 5 à 400C pour parvenir à un relâchement de la structure des grains d'amidon, de la protéine et des fibres, lequel relâchement est indispensable à la séparation de l'amidon et de la protéine en suspension aux fins de raffinage de l'amidon. On procède ensuite à la mouture du riz en vue de la libération de l'amidon et des autres composants des grains de riz (The Starch Industry, J. W. Knight, Pergamon Press Ltd., Library of Congress Catalog Card nO : 68-57889, première édition : 1969).
L'inconvénient du procédé antérieurement connu réside dans l'imposition d'une valeur de pH fortement alcaline, nécessaire à l'ameublissement ou la dislocation ou au relâchement de la structure des grains, mais qui conduit cependant à une décomposition ou dégradation partielle de la structure de la protéine avec pour conséquence que d'importantes propriétés fonctionnelles qui sont obligatoirement nécessaires dans le cas d'une protéine non dénaturée, sont altérées de manière irréversible.
A la base de la présente invention se posait le problème du perfectionnement du procédé décrit dans l'introduction quant au rendement en amidon et à la qualité de ce dernier.
Le problème ainsi posé a reçu sa solution conformément à la présente invention par le fait que l'on entreprend le trempage de la farine de riz à des valeurs de pH > 7 9, que, pendant ou immédiatement après le trem-
<Desc/Clms Page number 4>
page, on procède à l'homogénéisation de la suspension par l'introduction de forces de cisaillement et qu'ensuite, après une dilution de cette suspension, on procède à la séparation par centrifugation en les composants principaux que sont protéine et amidon contenant des fibres.
On entreprend de ce fait le procédé conforme à la présente invention exclusivement dans la plage alcaline, où il faut entreprendre l'homogénéisation de la suspension au plus tard après le trempage. Alors que le procédé antérieurement connu décrit dans l'introduction nécessite en vue de la séparation de l'amidon et de la protéine deux étapes opératoires séparées avec un traitement subséquent par un alcali, cette séparation est réalisable en une seule étape opératoire au cours du procédé conforme à l'invention.
Par l'utilisation conforme à la présente invention d'une valeur de pH S 9, on évite l'altération des protéines sous les effets d'alcalis.
En outre, il ne fait pas entreprendre de neutralisation du mélange réactionnel pour la réaction enzymatique. De ce fait, on parvient dans le produit final protéinique à une faible teneur en cendre négligeable. De plus, on réduit la consommation en acide.
En raison de la faible charge alcaline du mélange réactionnel, comme aussi de la basse température réactionnelle 45OC, on peut pratiquement totalement éviter la perte d'amidon. Le mode de traitement conduit à de basses viscosités au cours de la réaction et des étapes opératoires ultérieures, de sorte qu'aussi bien l'aptitude au traitement mécanique qu'également la réaction enzymatique s'en trouvent favorisées.
Par une proportion correspondante d'addition d'enzyme, on peut parvenir, conformément à la présente invention, à ce que la durée du trempage soit S deux
<Desc/Clms Page number 5>
heures.
Selon la présente invention, il est avantageux d'utiliser à titre des enzymes susmentionnées, des mélanges de protéases et de peptidases avec des cellulases. Il est commode ici d'utiliser en outre comme enzymes, la glucanase, la xylanase, l'hémicellulase, l'agalactosidase, la phospholipase, la pectinase, la cellobiase, l'arabinase ou des mélanges de celles-ci.
Par l'emploi visé de ces enzymes, on peut parvenir à des radicaux fonctionnels de la protéine, qui conviennent avantageusement à l'application déterminée dans l'industrie alimentaire et également l'industrie fourragère.
L'homogénéisation peut être réalisée, conformément à la présente invention, par traitement aux ultrasons, à l'aide d'un broyeur à colloïdes, d'une machine de désagrégation à microcavitation, à l'aide de cribles, tamis et pompes à refoulement, comme aussi sous pression élevée.
Tous ces procédés assurent l'imposition de forces de cisaillement à la suspension.
Pour perfectionner davantage encore le procédé selon la présente invention, on propose que, au cours de la centrifugation susmentionnée de la suspension, on obtienne dans la masse inférieure, une grosse partie de l'amidon et des fibres et, dans la masse supérieure, la fraction protéinique avec une faible fraction d'amidon et que, ensuite, on réduise la fraction d'amidon dans la masse supérieure par la mise en oeuvre d'un second processus de centrifugation.
La séparation des composants principaux que sont amidon et protéine dans le champ centrifuge du premier processus de centrifugation est entreprise avec des machines classiques appropriées en une manière telle que la fraction de masse supérieure présente contienne une
<Desc/Clms Page number 6>
fraction protéinique de 40% par rapport à la substance sèche. Les masses inférieures obtenues au cours de la mise en oeuvre des deux processus de centrifugation sont rassemblées et on en poursuit le traitement de la mani- ère usuelle pour obtenir un amidon habituel du commerce.
L'eau résiduaire qui se forme au cours de la concentration par évaporation ultérieure (condensat de vapeurs) est faiblement chargée et est, de ce fait, compatible avec l'environnement.
Le procédé conforme à la présente invention sera illustré ci-dessous à l'aide d'un exemple :
On a mélangé 600 kg de riz brisé moulu, d'une teneur en substance sèche d'environ 88% à 1000 1 d'eau à l'aide d'une tuyère d'injection et on a introduit le mélange dans un récipient à agitateur pouvant être chauffé. On a réglé la température de cette suspension à 400C par chauffage avec de l'eau chaude. L'addition d'environ 8 1 de NaOH à 16% a permis d'ajuster la valeur du pH de la suspension à 8,5.
On a ensuite ajouté un mélange d'enzymes, constitué de protéase, de cellulase, de glucanase, de xylanase et d'hémicellulase à raison de 0,2% par rapport à la substance sèche de la farine de riz.
Au cours d'une période réactionnelle d'une heure et demie, s'effectua une diminution de la valeur du pH de 8,5 jusqu'à une valeur de 7, 4, ceci pouvant être constaté par des mesures.
Au cours de la réaction, on a fait circuler la suspension à l'aide d'un homogénéisateur à ultrasons. On a ensuite entrepris une séparation des fractions individuelles à l'aide d'un décanteur possédant un diamètre du cylindre de 180 mm équipé pour un débit d'environ 1 m3/h d'addition et pourvu d'une vis d'enceinte à différence de nombre de tours variable.
Avant l'addition au décanteur, on a dilué la sus-
<Desc/Clms Page number 7>
pension dans le récipient à agitateur jusqu'à globalement 2800 kg par addition d'eau.
On a agité le filtrat sortant du décanteur en vue d'éviter des sédimentations et on l'a, à cette fin, stocké de manière intermédiaire dans un récipient à agitateur. Grâce à la réaction susmentionnée, provoquant un ameublissement ou une dislocation de la matrice d'amidon protéinique dans le récipient à agitateur, la séparation en les fractions amidon et fibres (masse inférieure) et protéine (masse supérieure) s'effectua dans une étape de décantation. La fraction d'amidon égouttée présentait une teneur en substance sèche d'environ 52%. Par une nouvelle dilution de la fraction d'amidon, on a pu séparer les fibres après une dilution et un criblage au cours de l'étape de raffinage de l'amidon.
La masse supérieure (surnageant) du décanteur rassemblée dans un récipient à agitateur a ensuite été séparée, dans un séparateur, en une masse supérieure contenant la protéine et à teneur réduite en amidon et une masse inférieure enrichie en amidon. La fraction protéinique (masse supérieure) a ensuite été pasteurisée, concentrée par évaporation et séchée par pulvérisation. La produit séché présentait une teneur en protéine de 65% par rapport à la substance sèche, avait un aspect de teinte ivoire et une consistance poudreuse.
<Desc / Clms Page number 1>
Method for obtaining starch and protein from rice or broken rice
The present invention relates to a process for obtaining natural starch and natural or modified proteins from rice or broken rice, according to which the rice is first grinded or crushed dry or in the wet state and it is then quenching for loosening or dislocation of the protein starch matrix by using the addition of water in a pressureless state and at temperatures below 45 C, where, before or during soaking, enzymes are added which act on the protein starch matrix or on the protein starch matrix and the protein, and the suspension thus obtained is separated into starch, protein in suspension and fibers.
A process of this nature is described in patent DD 156 921. This document relates to a process in which the dried ground product consisting of weak sticky particles is stirred with two to seven times the proportion of liquid. To the aqueous suspension is added a complex enzyme which consists of the constituents of an ss-glucanase, a protease and an α-amylase. The aqueous suspension is then preferably brought to the temperature of 450C and
<Desc / Clms Page number 2>
stirred at this temperature for 0.5 to 2 hours. The flour treated thermally / enzymatically is then subjected to a solid / liquid separation; the aqueous extract solution is separated.
The sediment from the extracted flour is diluted with recycled low viscosity process water and is sieved to separate the coarse fibers. From the flour suspension largely freed from the coarse fibers, the water-swellable pentosans are separated in a centrifugal field using the use of a recycled treatment liquid. The crude starch suspension is then treated with 0.05-0.1% caustic soda in order to inactivate the enzyme and dissolve proteins which are still insoluble and it is separated, with continued recycling of the alkaline liquid, in thick suspension of polysaccharide and alkaline starch milk.
In accordance with this previously known process, a centrifugation is carried out after the enzymatic treatment and without prior homogenization intended for the separation of a flour sediment. Due to the use of an α-amylase, starch is degraded during the implementation of the previously known method. This loss of starch leads to a higher viscosity of the solution and thus makes it more difficult to continue the treatment from an industrial point of view. According to the previously known process, fibers are separated from the suspension of milled product of the cereal extracted by sieving. It is then only that the suspension thus purified in the centrifugal field is classified into fractions of pentosan and protein, into soluble substances, as well as fractions of starch.
For the inactivation of the enzyme and the dissolution of the residual proteins, an alkaline treatment is then carried out. The previously known process thus requires, for the separation of starch and
<Desc / Clms Page number 3>
teine, two separate operating steps with subsequent alkali treatment.
There is also known a process for obtaining starch from rice according to which the protein is separated in denatured form. The rice soaking is carried out discontinuously using a strongly alkaline pH value of approximately 11. Here a reaction time of 4 to 6 hours and a temperature of 5 to 400 ° C. are necessary to achieve relaxation of the structure. starch grains, protein and fiber, which relaxation is essential for the separation of starch and protein in suspension for the purpose of refining starch. The rice is then milled for the release of starch and other components of the rice grains (The Starch Industry, JW Knight, Pergamon Press Ltd., Library of Congress Catalog Card no: 68-57889, first edition: 1969).
The disadvantage of the previously known process lies in the imposition of a strongly alkaline pH value, necessary for the loosening or dislocation or loosening of the grain structure, but which however leads to a partial decomposition or degradation of the structure of the protein with the consequence that important functional properties which are necessarily necessary in the case of an undenatured protein, are irreversibly altered.
At the basis of the present invention was the problem of the improvement of the process described in the introduction as regards the yield of starch and the quality of the latter.
The problem thus posed received its solution in accordance with the present invention by the fact that the soaking of the rice flour is carried out at pH values> 7 9, whether during or immediately after the quenching.
<Desc / Clms Page number 4>
page, we proceed to the homogenization of the suspension by the introduction of shearing forces and then, after dilution of this suspension, we proceed to separation by centrifugation into the main components that are protein and starch containing fibers .
The process according to the present invention is therefore undertaken exclusively in the alkaline range, where the homogenization of the suspension must be undertaken at the latest after soaking. While the previously known method described in the introduction requires two separate operating steps for the separation of starch and protein with subsequent treatment with an alkali, this separation can be carried out in a single operating step during the process according to the invention.
By the use in accordance with the present invention of a pH value S 9, the alteration of proteins under the effects of alkalis is avoided.
Furthermore, it does not undertake to neutralize the reaction mixture for the enzymatic reaction. As a result, the final protein product has a negligible low ash content. In addition, the acid consumption is reduced.
Due to the low alkaline charge of the reaction mixture, as also the low reaction temperature 45OC, the loss of starch can be almost completely avoided. The mode of treatment leads to low viscosities during the reaction and the subsequent operating steps, so that both the ability to mechanical treatment and also the enzymatic reaction are favored.
By a corresponding proportion of addition of enzyme, it can be achieved, in accordance with the present invention, that the duration of the soaking is S two
<Desc / Clms Page number 5>
hours.
According to the present invention, it is advantageous to use, as the abovementioned enzymes, mixtures of proteases and peptidases with cellulases. It is convenient here to additionally use as enzymes, glucanase, xylanase, hemicellulase, agalactosidase, phospholipase, pectinase, cellobiase, arabinase or mixtures thereof.
By the intended use of these enzymes, functional radicals of the protein can be achieved, which are advantageously suitable for the application determined in the food industry and also the fodder industry.
Homogenization can be carried out, in accordance with the present invention, by ultrasonic treatment, using a colloid mill, a microcavitation disaggregation machine, using screens, sieves and discharge pumps. , as also under high pressure.
All these methods ensure the imposition of shear forces on the suspension.
To further improve the process according to the present invention, it is proposed that, during the above-mentioned centrifugation of the suspension, a large part of the starch and fibers is obtained in the lower mass and, in the upper mass, the protein fraction with a low starch fraction and then reduce the starch fraction in the upper mass by implementing a second centrifugation process.
The separation of the main components of starch and protein in the centrifugal field of the first centrifugation process is undertaken with suitable conventional machines in such a way that the higher mass fraction present contains a
<Desc / Clms Page number 6>
protein fraction of 40% compared to the dry substance. The lower masses obtained during the implementation of the two centrifugation processes are combined and the processing is continued in the usual manner to obtain a usual commercial starch.
The waste water which forms during the concentration by subsequent evaporation (vapor condensate) is weakly charged and is therefore compatible with the environment.
The process according to the present invention will be illustrated below with the aid of an example:
600 kg of ground broken rice, with a dry substance content of approximately 88%, were mixed with 1000 l of water using an injection nozzle and the mixture was introduced into a stirred container. can be heated. The temperature of this suspension was adjusted to 400C by heating with hot water. The addition of approximately 8 L of 16% NaOH made it possible to adjust the pH value of the suspension to 8.5.
A mixture of enzymes was then added, consisting of protease, cellulase, glucanase, xylanase and hemicellulase in an amount of 0.2% relative to the dry substance of rice flour.
During a reaction period of one and a half hours, the pH value decreased from 8.5 to 7.4, this could be seen by measurements.
During the reaction, the suspension was circulated using an ultrasonic homogenizer. Separation of the individual fractions was then undertaken using a decanter having a cylinder diameter of 180 mm equipped for a flow rate of approximately 1 m3 / h of addition and provided with a difference enclosure screw. variable number of turns.
Before addition to the settling tank, the suspension was diluted
<Desc / Clms Page number 7>
board in the agitator container up to 2800 kg overall by adding water.
The filtrate leaving the decanter was stirred in order to avoid sedimentation and was, for this purpose, stored in an intermediate manner in a container with agitator. Thanks to the above-mentioned reaction, causing a loosening or a dislocation of the protein starch matrix in the agitator container, the separation into the fractions starch and fibers (lower mass) and protein (upper mass) was carried out in a step of decantation. The drained starch fraction had a dry matter content of about 52%. By further dilution of the starch fraction, the fibers could be separated after dilution and screening during the starch refining step.
The upper mass (supernatant) of the decanter collected in a stirred vessel was then separated, in a separator, into an upper mass containing the protein and reduced in starch content and a lower mass enriched in starch. The protein fraction (upper mass) was then pasteurized, concentrated by evaporation and spray dried. The dried product had a protein content of 65% compared to the dry substance, had an ivory-colored appearance and a powdery consistency.