CN107529799A - 改善豆类粉末、成分及衍生物的感官和营养特性的方法 - Google Patents
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Abstract
用于生产豆类粉末的方法，包括以下步骤：a)提供湿热处理反应器，所述反应器包括具有水平轴线的圆柱形管状主体(1)、加热套(4)以及设置在所述圆柱形管状主体内部的转子(8)，所述圆柱形管状主体具有用于引入豆类粉末和水或水溶液的开口(5，6，10)和至少一个排放口(7)；b)将豆类粉末流连续供给至所述反应器，其中所述转子(8)以大于或等于150转/分的转速旋转；c)将分散成液滴的水流或水溶液流与豆类粉末流一起连续供给至所述反应器；d)对所述豆类粉末流和水流或水溶液流进行离心操作，使上述流体靠着所述反应器的内壁，从而形成高度湍流的、动态的、管状流体薄层，上述流体在与反应器的所述内壁充分接触的同时朝向所述排放口(7)前进；e)从所述排放口(7)连续排出湿的粉末(含水量20％‑40％)；f)提供热脱水处理反应器，该热脱水处理反应器包括具有水平轴线的圆柱形管状主体(107)、加热套(104)以及设置在圆柱形管状主体(101)内部的转子(108)，所述圆柱形管状主体具有至少一个进口(105)和至少一个排放口(107)，所述转子(108)包括轴杆，所述轴杆设置有从其径向突出的元件(109)；g)将所述湿的粉末流供给至所述热脱水处理反应器，该热脱水处理反应器的内壁保持在至少100℃的温度，所述转子(108)以150转/分的转速旋转；h)通过所述转子(108)的运转使所述湿的粉末流离心并向所述热脱水处理反应器内部推进；i)从热脱水处理反应器的排放口(107)连续排出含水量在2％和15％之间的豆类粉末流。
Description
技术领域
本发明涉及食品和饮食业的领域，特别涉及生产具有改善的感官和营养特性的豆类粉末的方法。
背景技术
豆类常常构成营养物质的重要来源，因为它们含有，对于它们的干重而言，约17－25％重量的蛋白质和58-68％重量的碳水化合物(复合物为主)以及水溶性维生素、钾、镁、膳食纤维和天然抗氧化剂。
高碳水化合物的含量使豆类具有高能量。
除了大豆，豆类脂肪低，在低脂饮食中特别推荐。高纤维含量使他们成为饱腹的食物并且有助于防止如轻度血脂异常、结肠憩室病、便秘、超重等状态或其他诸如冠心病、动脉硬化、糖尿病、肥胖、大肠的恶性肿瘤、胆结石等病理状态。
豆类是富含钙的蔬菜食品之一。
豆类是“可塑的”食品，其蛋白质含量与肉类相当，尽管生物价总体上较低，因为豆类的蛋白质不包含所有的必需氨基酸。
这些蛋白质虽然来源于蔬菜，但其提供了合理数量内的大量的必需氨基酸，如赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸和色氨酸，大于小麦、玉米和水稻的蛋白质中存在的氨基酸的含量。此外，小麦、玉米和水稻的蛋白质中含有大量的含硫氨基酸，相反，在豆类中仅存在少量的含硫氨基酸。因此，谷物或其与豆类的衍生物的组合具有多种功能，可以向有机体提供蛋白质混合物，该蛋白质混合物的生物价可以与动物蛋白相媲美。
镁、钾、钙和铁的含量无疑是高的，但部分矿物质被富含的植酸(即“抗营养”物质)所中和，减少了矿物质的吸收。
此外，一些豆类(特别是大豆)含有凝集素(特别是植物凝集素)，可增加肠道通透性，引起炎症并导致免疫性疾病。
在豆类中含有的其他有害物质有氰基葡糖苷，如果它们没有通过烹饪被适当地灭活，能够释放氢氰酸进入肠道。
另外，豆类含有蛋白酶抑制剂，其阻碍肠道的消化过程并降低包含在豆类中的蛋白质的生物利用度。
此外，豆类(特别是蚕豆)含有低分子量的糖蛋白，其未经消化而吸收会以过敏原的方式起作用，引起影响皮肤或呼吸系统的免疫行为。
尽管存在上述缺点，一段时间以来营养学家们一直推荐食用豆类，特别是与谷类食品相结合来代替肉类食品，以预防心血管疾病和肿瘤疾病。
豆类在市场上可买的是干种子形式，必要时在室温下浸泡在水中几小时后而用来煮熟，或者用来作为各种传统菜肴的配料形式，例如“鹰嘴豆饼(farinata)”(鹰嘴豆蛋糕)，“油条(panelle)”(鹰嘴豆油煎饼)或“切奇纳(cecina)”(鹰嘴豆馅饼)，或与谷物面粉混合以生产可以制作面包类食品或面食的混合物。
市场上还可以买到从豆类获得的分离蛋白质以及粉末形式的豆类纤维。
此外，上述的食品往往有一种味道，其特征在于含有一定的苦味，一般不受喜欢并且极大地限制了他们的消费量。
本发明的基本问题是提供了改进了感官和营养特性的新型豆类粉末，特别是没有上述缺点或与已知的食品相比，这些缺陷的程度较低的豆类粉末。
发明内容
通过生产豆类粉末的方法解决了这一问题，其包括以下步骤：
a)提供湿热处理反应器，所述湿热处理反应器包括具有水平轴线的圆柱形管状主体、用于将所述管状主体的温度提高到至少80℃的加热套，以及设置在所述圆柱形管状主体内部的转子，其中，所述圆柱形管状主体具有至少一个用于引入豆类粉末和水或水溶液的开口和至少一个排放口，所述转子包括轴杆，所述轴杆设置有从其径向突出的元件；
b)将所述豆类粉末流连续供给至所述反应器，其中所述转子以大于或等于150转/分的转速旋转；
c)，将分散成液滴的水流或水溶液流与所述豆类粉末流一起连续供给至所述反应器；
d)对所述豆类粉末流和水流或水溶液流进行离心操作，使其靠着所述反应器的内壁离心，从而形成高度湍流的、动态的、管状流体薄层，其中所述豆类粉末颗粒和水或水溶液的液滴通过所述转子的径向突出的元件保持机械地紧密接触，所述豆类粉末流和水流或水溶液流在与反应器的所述内壁充分接触的同时朝向所述排放口前进；
e)从所述排放口连续排出湿的粉末流(含水量20％-40％)；
f)提供热脱水处理反应器，所述热脱水处理反应器包括具有水平轴线的圆柱形管状主体、用于将所述管状主体的温度提高到预定温度的加热套，以及设置在所述圆柱形管状主体内部的转子，其中，所述圆柱形管状主体具有至少一个进口和至少一个排放口；所述转子包括轴杆，所述轴杆设置有从其径向突出的元件；
g)通过至少一个进口将所述湿的粉末流供给至所述热脱水处理反应器，所述热脱水处理反应器的内壁通过所述加热套保持在至少100℃的温度，所述转子以至少150转/分的转速旋转；
h)通过所述转子的运转使所述湿的粉末流离心并向所述热脱水处理反应器内部推进；
i)从所述热脱水处理反应器的排放口连续排出含水量在2％和15％之间的豆类粉末流。
优选地，在步骤c)期间，通过上述至少一个开口将水蒸气流连续供给至湿热处理反应器。
优选地，在根据步骤g)将上述的湿的粉末流供给至热脱水处理反应器的同时，被加热到至少100℃的温度的气体流(优选为空气)也通过上述至少一个开口供给至该反应器。
上述水溶液中可能包含选自盐，特别是氯化钠、调味剂、水溶性维生素，特别是抗坏血酸、天然抗氧化剂的一种或多种水溶性化合物。
对湿热处理反应器内壁的温度优选保持在100-250℃，适宜地在150-190℃。
湿热处理反应器的转子的转速优选地设定在500-3000转/分。
热脱水处理反应器的内壁的温度优选地保持在120-280℃，适宜地在150-190℃。
热脱水处理反应器的转子的转速优地设定在300-1200转/分。
进入所述热脱水处理反应器的气体流的温度优选地包括在120℃和250℃之间,适宜地在140℃和190℃之间。
供给至湿热反应器中的水或水溶液的温度优选为30-110℃,适宜地为70-90℃。
供给至湿热处理反应器的水或水溶液的流速与供给至湿热处理反应器的豆类粉末的流速之间的比优选在1:10和1:2之间，适宜地在1:4和1:2.5之间。
从转子轴径向突出的上述元件可以例如是杆或叶片或V形叶片或锤(beaters)的形式。
术语“豆类粉末”被理解为由豆类研磨获得的细分产品，其可以是面粉、粗面粉或细粒的形式，但也被理解为面粉、粗面粉或细粒形式的豆类和豆类纤维的分离蛋白质。
术语“豆类”被理解为不同种类和品种的蔬菜产品，其中包括黄豆(Phaseolusvulgaris L.)，豌豆(Pisum sativum L.)，鹰嘴豆(Cicer arietinumL.)，蚕豆(Vicia fabaL.)，扁豆(Lens culinaris L.)，羽扇豆(Lupinus)，家山黧豆(Lathyrus sativus)和大豆(Glycine max L Merr)。
根据本发明的方法处理的豆类粉末产品具有与初始粉末产品相比显著改善的感官特性(特别是气味和味道)，可能还有其它方面的改善，这是由于粉末中含有的蛋白质和的碳水化合物之间发生的美拉德反应，且在适合促进美拉德反应的温度下的水中加热该粉末有利于美拉德反应导致的。作为该反应的结果，粉末的味道大大得到了改善，特别是由于豆类粉末产品的典型的苦味回味被大量消除。此外，已经确定，在根据本发明的方法中发生的湍流和动态薄层条件下的热处理导致氰基葡糖苷和凝集素的完全失活。
还确定了在根据本发明的方法中，特别是在涡轮炊具内进行的步骤期间使豆类粉末受到影响的处理导致低分子量的糖蛋白的水解，因此避免了由于这些物质的存在而引起的免疫系统问题。
最后，根据本发明的方法导致植酸酶的失活，并允许植酸蛋白(Ca和Mg糖苷磷酸苷)固定在蛋白质的氨基酸上。
本发明还涉及一种用于实施上述方法的设备，其包括：
湿热处理反应器，所述湿热处理反应器包括具有水平轴线的圆柱形管状主体、加热套和布置在圆柱形管状主体内的转子，其中，所述圆柱形管状主体具有至少一个用于引入豆类粉末和水或水溶液的开口和至少一个排放口，所述转子包括轴杆，所述轴杆设置有从其径向突出的元件；和
热脱水处理反应器，所述热脱水处理反应器包括具有水平轴线的圆柱形管状主体、用于将上述管状主体的温度提高至预定温度的加热套和布置成在圆柱形管状主体内部的转子，其中，所述圆柱形管状主体具有至少一个进口和至少一个排放口，所述转子包括轴杆，所述轴杆设置有从其径向突出的元件。
优选地，从上述湿热处理反应器的转子的轴杆径向突出的元件以及从上述热脱水处理反应器的转子的轴杆径向突出的元件选自包括杆、刀片、V型刀片和锤的群组。
在其中一个实施例中，根据本发明的设备还包括注射器装置，所述注射器装置具有管状主体可旋转地支撑在所述管状主体中的叶片型或螺杆型转子，其中，所述管状主体具有用于从上述湿热处理反应器排出的湿的粉末流的进口和出口，该转子用于向湿的粉末流施加前往所述出口的推力。
附图说明
本发明的另外的特征和优点将从以下参照唯一附图(图1)提供的详细描述中更清楚地显现，其中示意性地示出了用于执行根据本发明的方法的设备的实施例。
具体实施方式
参考上述附图，用于根据本发明的方法的装置包括一个主要由圆柱形管状主体1组成的湿热处理反应器，该反应器的两端由端板2,3封闭并同轴地设有加热/冷却套管，该套管用于使流体(例如透热性的油)通过以便将主体1的内壁保持在预定温度。
管状主体1设置有进口5、6和10以及排放口7，其中5用于水或水溶液，6用于豆类粉末，10用于蒸汽。
管状主体1在内部可旋转地支撑转子8，转子8包括轴杆8，轴杆8设置有从其径向突出的元件，该元件以叶片9的形式布置成螺旋形并定向以对粉末流和水流或水溶液流进行离心操作，同时向出口传送粉末流和水流或水溶液流。
电动机M被设想为以范围为从150至3000转/分的可变速度操作转子。当湿的豆类粉末从湿热处理反应器出来时，其通过与湿热处理反应器的排放口7连通的管道11被供给至注射器装置51。
注射器装置51的主体具有管状形状，并且设置有出口57和从管道11接收湿的粉末流的进口55。
管状主体51内部可旋转地支撑叶片或螺杆转子58，叶片或螺杆转子58向湿的粉末施加前往出口57的推力，以便将湿的粉末输送到热脱水处理反应器101的进口105。该反应器101具有完全类似于上述湿处理反应器的结构，在此不再详细描述。与湿热处理反应器相同的热脱水处理反应器的部件由相同的参考标号增加100表示。
从热脱水处理反应器输出的干燥粉末被输送到接收容器18，接收容器18将所述粉末与同样从该热脱水处理反应器排出的蒸汽和空气相分离。
实施例1
将含水量为14.4％的黄豌豆粉流(流量为80kg/h)通过开口6连续供给至湿热处理反应器1，其中叶片转子8以700转/分的转速旋转。同时，通过开口5连续地供应温度为80℃的水流(流量为20kg/h)以及通过开口10连续地供应温度为105℃的蒸汽流(流量为15kg/h)。
立即在反应器1的进口处，粉末流被机械分散成颗粒，其被立即离心并靠着湿热处理反应器的内壁，形成动态的管状流体薄层。同时，通过开口5供给的水经由转子8的叶片被精细雾化，转子8的叶片也立即对获得的非常细小的液滴进行离心操作。因此，这些液滴被引入粉末颗粒的动态的管状流体薄层中，通过该层这些液滴能够相互紧密地相互作用，通过开口10供给的蒸汽同样是这种情况。叶片转子8的转速为700转/分。
在反应器内平均停留时间约30秒后，从开口7连续排出经热处理的湿的粉末。所述湿的粉末含水量为25.3％。
将该湿的粉末经由喷射器51以80kg/h的流速与180℃的温度的气流(流速385m3/h)合并连续地供给至热脱水处理反应器101。
在反应器101内部，将壁温度保持在180℃，同时叶片转子108的旋转速度恒定地保持在1000转/分。
在反应器内平均停留时间为20秒后，从反应器中持续排出含水量为10％的粉末。
实施例2
使用与实施例1中使用的相同的装置，按照实施例1所述的相同步骤，使用含水量为10.2％的粉末形式的分离的豌豆蛋白质进行本发明的方法。
粉末形式的分离的豌豆蛋白质的流量等于80kg/h；温度为80℃的水的流量等于20kg/h，蒸汽的流量等于15kg/h，叶片转子8的转速为750转/分。
湿处理反应器内的平均停留时间约为30秒。由该反应器输出的由分离的豌豆蛋白质组成的湿的粉末含水量为26.9％。
供给至热脱水处理反应器的分离的豌豆蛋白质的湿的粉末流量等于80kg/h；供给至热脱水处理反应器的空气流的温度为178℃，流速为390m3/h，同时壁的温度保持在180℃，叶片转子108的转速为1000转/分。
热脱水处理反应器内的平均停留时间约为20秒。由该反应器输出的分离的豌豆蛋白组成的湿的粉末含水量为9.8％。
实施例3
使用与实施例1中使用的相同的装置，按照与实施例1所述的相同的步骤，使用含水量为10.2％的蚕豆粉末进行本发明的方法。
蚕豆粉末的流量等于90kg/h；温度为80℃的水流量等于32kg/h，蒸汽的流量等于15kg/h，叶片转子8的转速为900转/分。
湿处理反应器内的平均停留时间约为30秒。从该反应器输出的湿蚕豆粉末的含水量为27.8％。
供给至热脱水处理反应器的湿的蚕豆的流量等于80kg/h；供给至热脱水处理反应器的空气流的温度为180℃，流量为400m3/h，同时壁的温度保持在180℃，叶片转子108的转速为650转/分。
热脱水处理反应器内的平均停留时间约为20秒。从该反应器输出的蚕豆粉末含水量为12.4％。
实施例4
使用与实施例1中使用的相同的装置，按照与实施例1相同的步骤，使用具有含水量为11.8％的粉末形式的分离的扁豆蛋白质进行本发明的方法。
粉末形式的分离的扁豆蛋白质的流量为90kg/h；温度为80℃的水流量为32kg/h，蒸汽流量为15kg/h，叶片转子8的转速为900转/分。
湿处理反应器内的平均停留时间约为30秒。从该反应器输出的粉状形式的湿的分离扁豆蛋白质的含水量为27.8％。
供给至热脱水处理反应器的粉末形式的分离的扁豆蛋白质的流量为80kg/h；供给至热脱水处理反应器的空气流的温度为170℃，流量为400m3/h，同时壁的温度保持在180℃，叶片转子108的转速为650转/分。
热脱水处理反应器内的平均停留时间约为20秒。从该反应器输出的粉状形式的分离的扁豆蛋白质的含水量为10.9％。
实施例5
使用与实施例1中使用的相同的装置，按照与实施例1相同的步骤，使用具有含水量为1.3％的粉末形式的分离的蚕豆蛋白质进行本发明的方法。
粉末形式的分离的蚕豆蛋白质的流量为80kg/h；温度为85℃的水流量为20kg/h，蒸汽流量为15kg/h，叶片转子8的转速为700转/分。
湿处理反应器内的平均停留时间约为30秒。从该反应器输出的分离的蚕豆蛋白质的湿的粉末的含水量为25.9％。
供给至热脱水处理反应器的粉末形式的分离的蚕豆蛋白质的流量为80kg/h；供给至热脱水处理反应器的空气流的温度为180℃，流速为390m3/h，壁的温度保持在180℃，叶片转子108的转速为1000转/分。
热脱水处理反应器内的平均停留时间约为20秒。从该反应器输出的粉末形式的分离的蚕豆蛋白质的含水量为11.4％。
Claims (15)
1.一种用于生产豆类粉末的方法，包括以下步骤：
a)提供湿热处理反应器，所述湿热处理反应器包括具有水平轴线的圆柱形管状主体(1)、用于将所述圆柱形管状主体的温度提高到至少80℃的加热套(4)、以及设置在所述圆柱形管状主体内部的转子(8)，其中，所述圆柱形管状主体(1)具有至少一个用于引入豆类粉末和水或水溶液的开口(5，6，10)和至少一个排放口(7)，所述转子(8)包括轴杆，所述轴杆设置有从其径向突出的元件；
b)将所述豆类粉末流连续供给至所述反应器，其中所述转子(8)以大于或等于150转/分的转速旋转；
c)将分散成液滴的水流或水溶液流与所述豆类粉末流一起连续供给至所述反应器；
d)对所述豆类粉末流和水流或水溶液流进行离心操作，使其靠着所述反应器的内壁，从而形成高度湍流的、动态的、管状流体薄层，其中所述豆类粉末颗粒和水或水溶液的液滴通过所述转子(8)的径向突出的元件(9)保持机械地紧密接触，所述豆类粉末流和水流或水溶液流在与所述反应器的所述内壁充分接触的同时朝向所述排放口(7)前进；
e)从所述排放口(7)连续排出湿的粉末流(含水量20％-40％)；
f)提供热脱水处理反应器，所述热脱水处理反应器包括具有水平轴线的圆柱形的管状主体(101)、用于将所述圆柱形的管状主体的温度提高到预定温度的加热套(104)，以及设置在所述圆柱形的管状主体(101)内部的转子(108)，其中，所述圆柱形的管状主体(101)具有至少一个进口(105)和至少一个排放口(107)，所述转子(108)包括轴杆(109)，所述轴杆(109)设置有从其径向突出的元件；
g)通过所述至少一个进口(105)将所述湿的粉末流供给至所述热脱水处理反应器，所述热脱水处理反应器的内壁通过所述加热套(104)保持在至少100℃的温度，所述转子以至少150转/分的转速旋转；
h)通过所述转子(108)的运转使所述湿的粉末流离心并向所述热脱水处理反应器内部推进；
i)从所述热脱水处理反应器的排放口(107)连续排出含水量在2％和15％之间的豆类粉末流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤c)中，通过所述至少一个开口(10)将蒸汽流连续供给至所述湿热处理反应器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述步骤g)中，通过所述至少一个进口(105)将被加热到至少100℃温度的气体，优选为空气，供给至所述热脱水处理反应器。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述湿热处理反应器的所述内壁的温度被保持在100-250℃，优选保持在150-190℃。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述湿热处理反应器的所述转子(8)的转速在500-3000转/分。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述热脱水处理反应器的内壁的温度保持在120-280℃，优选保持在150-190℃。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述热脱水处理反应器的所述转子(108)的转速在300-1200转/分。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中供给至所述热脱水处理反应器的气体流的温度在120℃和250℃之间，优选地在140℃和190℃之间。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中供给至所述湿热处理反应器的所述水或水溶液的温度为30-110℃，优选为70-90℃。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中供给至所述湿热处理反应器中的水或水溶液的流速与供给至所述湿热处理反应器的豆类粉末的流速之比在1:10和1:2之间，优选在1:4和1:2.5之间。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述豆类粉末由选自黄豆(Phaseolus vulgaris L.)，豌豆(Pisum sativum L.)，鹰嘴豆(Cicer arietinum L.)，蚕豆(Vicia faba L.)，扁豆(Lens culinaris L)，羽扇豆(Lupinus)，家山黧豆(Lathyrussativus)和大豆(Glycine max L.Merr)中的豆获得。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述水溶液含有选自盐，特别是氯化钠、调味剂、水溶性维生素，特别是抗坏血酸、天然抗氧化剂的一种或多种水溶性化合物。
13.一种用于执行根据权利要求1-12中任一项所述方法的设备，包括：
湿热处理反应器，包括具有水平轴线的圆柱形管状主体(1)、用于将所述圆柱形管状主体的温度提高到至少80℃的加热套(4)、和布置在所述圆柱形管状主体内的转子(8)，其中，所述圆柱形管状主体(1)具有至少一个用于引入豆类粉末和水或水溶液的开口(5，6，10)和至少一个排放口(7)，所述转子包括轴杆，所述轴杆设置有从其径向突出的元件；和
热脱水处理反应器，包括具有水平轴线的圆柱形的管状主体(101)、用于将所述圆柱形的管状主体的温度提高至预定温度的加热套(104)和布置在所述圆柱形的管状主体内部的转子(108)，其中，所述圆柱形的管状主体(101)具有至少一个进口(105)和至少一个排放口(107)，所述转子(108)包括轴杆，所述轴杆设置有从其径向突出的元件。
14.根据权利要求13所述的设备，其中从所述湿热处理反应器的所述转子(8)的轴杆径向突出的元件(9)以及从所述热脱水处理反应器的所述转子(108)的轴杆径向突出的元件(109)选自包括杆、刀片、V型刀片和锤的群组。
15.根据权利要求13或14所述的设备，还包括注射器装置，所述注射器装置具有管状主体(51)和可旋转地支撑在所述管状主体(51)中的叶片型或螺杆型转子(58)，其中，所述管状主体(51)具有用于从所述湿热处理反应器排出的所述湿的粉末流的进口(55)和出口(57)，所述转子(58)用于向所述湿的粉末流施加前往所述出口(57)的推力。
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