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Verfahren zur Stabilisierung der Nebenprodukte bei Verarbeitung von
Reis und anderen Getreidearten" Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Stabilisierung von Nebenprodukten bei der Verarbeitung von Reis und anderen
Getreidearten, das in einem Wirbelbett durchgeführt wird, wozu man das Produkt durch
Einführung von Dampf in das Wirbelbett gleichzeitig so anfeuchtet und thermisch
behandelt, daß ein inniger und homogener Kontakt zwischen allen Feststoffteilchen
und dem
Dampf gebildet wird, wodurch gleichzeitig die nicht umkehrbare
Inaktivierung der Enzyme,die gesteuerte Gelatinierung der Stärke, die Bildung eines
Fettsäur'e-Äniylosekomplexes und das Schmelzen der Lipoide und Cerine erreicht wird.
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Bei der Verarbeitung von Reis und anderen Getreidearten geht die natürliche
Stabilität in den von dem Korn getrennten Teilen zu Verlust und es treten durch
Umweltbedingungen Änderungen chemischer und biochemischer Art auf, die den Wert
des Produkts nachteilig beeinflussen0 Die Änderung der Nebenprodukte, insbesondere
der Kleie und des Keims von Reis und anderen Getreidearten ist haqSsächlich den
Fetten, die sie enthalten, zuzuschreiben. Diese Fette unterliegen zwei Arten von
Reaktionen: Nämlich der Hydrolyse und Oxidation. In beiden Fällen kann die Änderung
mit oder ohne Teilnahme von Enzymen erfolgen. Unabhängig von der Änderung der Fette
bilden die Mikro-Toxine ein weiteres Problem. Reis und andere Getreidearten enthalten
im allgemeinen Mikroorganismen, die zur Bildung von Substanzen geeignet sind, die
für Menschen und im besonderen für Tiere toxisch sind (Alphatoxine, Islanditoxine,
Ocratoxine usw.) Unter normalen Bedingungen können die Mikroorganismen in der Kleie
schnell wuchern, Toxine und Wasserdampf bilden und Wärme erzeugen, die durch Autokatalyse
der Veränderung die Temperatur des Produkts erhöhen. Bedingungen, die ausreichend
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die Entwicklung der nachteiligen Fermentationen sind, sind schnell erreicht.
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Die Notwendigkeit der StabiLisierung der NebenprodAkte, der Kleie
und der KeLme, im besonderen bei Reis und anderen Getreidearten, ist allgemein bekannt.
Die bisher entwickelten Verfahren führen Jedoch zu keiner zufriedenstellenden Lösung
des Problems.
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Im allgemeinen beruhen die bisher verwendeten Verfahren darin, dsß
msn t a) die Peuchtigkeit und die Temperatur während der Lagerung verringert; b)
die Nebenprodukte in inerter Atmosphäre lagert; c) den Fettgehalt verringert und
d) Enzyme durch Behandlung mit heißer Luft inaktiviert. Durch dieses zuletzt bezeichnete
Verfahren werden jedoch nur die Enzyme auf Kosten weiterer sohädlicher Veränderungen
inaktiviert. Die Extraktion des Fette stellt ein mittelbares Verfahren der Stabilisierung
dar. Jedoch verläuft von dem Augenblick in dem das Bebenprodukt in der Mühle gebildet
wird bis zur Entfernung des Fettes, unvermeidbar ausreichend Zeit zur Änderung aeiner
Fette. Außerdem ist die Extraktion in der Mühle selbst nur bei großen Produktionsvolumen
rentabel. Die verbleibende enzymatische Aktivität in der extrahierten Kleie und
dem Keim ist aber nicht aufgehoben, und das Risiko de-r Änderung besteht fort, weil
in keinem Falle im technisehen Umfang das Fett vollständig extrahiert werden kann.
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Keines der bisher bekannten Stabilisationsverfahren behebt gleichzeitig
die Änderungsursachen oder Mechanismen, nämlich die enzymatische und rein chemische
Wirkung, und die bisherigen Arbeitsbedingungen sind konzentriert auf die Inaktivierung
der Lipase, während andere resistentere Enzyme unberücksichtigt bleiben.
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Weitere Nachteile der vorliegenden Verfahren der Inaktivierung ergeben
sich aus ihrer Art und den Behandlungsbedingungen. Die thermische Resistenz der
Enzyme hängt von dem Feuchtigkeitsgehalt ab und ist umso größer,je geringer der
Feuchtigkeitsgrad ist. Die Heißluftverfahren haben nur geringe Wirksamkeit Enzyme
zu inaktivieren, es sei denn, daß sehr draßtische Bedingungen verwendet werden.
Jedoch treten unter solchen Bedingungen wesentliche Änderungen der Iährkomponenten,
der Farbe und des Geschmacks des Produkts auf, die seine Qualität wesentlich verringern.
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Es bestand demgemäß der Bedarf nach einem Verfahren der Stabilisierung
und der nachfolgenden Eonservierung in gutem Zustand von Nebenprodukten der Verarbeitung
von Reis und anderen Getreide arten, im besonderen von Kleie und Keimen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet als wesentlich eine gleichzeitige
Anfeuchtung und thermische Behandlung des Produkts, wozu man feuchten oder trockenen
Wasserdampf,
überhitzt oder nicht, in ein Wirbelbett des Produkts
leitet.
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Auf diese Weise erreicht man die Inaktivierung aller Enzyme, wobei
das Produkt in gutem Zustand verbleibt und in Pellets Iberfuhrt undZoder zu seiner
weiteren Lagerung getrocknet werden kann. In dem nunmehr deaktivierten Produkt werden
verschiedene physikalisch-chemische Wirkungen erreicht, die eu der sngegebeten Stabilität
führen. Zu den wesentlichen Wirkungen gehören: a) Die nicht umkehrbare Inaktivierung
der Enzyme unter Be-Bedingungen, die ausreichend und notwendig sind, die nach folgende
Regenerierung ihrer katalisierenden Kapazität zu verhindern.
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b) Die Gelatinierung der Stärke in Gegenwart einer Wassermenge, die
notwendig ist, die physikalisch-chemische Modifixation der Stärke zu bewirken, aber
nicht ausreichend ist, den Bruch ihrer Granulate hervorzurufen, wodurch die verdaulichkeit
des Produkts erhöht und gleichzeitig die rheologisohen und Verformungseigenschaften
so verbessert werden, daß sie für eine mögliche nachfolgende mechanische Handhabung
ausreichend sind.
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c) Die Bildung eines Fettsäure-Amylose-Komplexes, der das Produkt
der chemischen Reaktion zwischen der linearen Eomponente der Stärke und der in dem
Nebenprodukt des Getreides vorliegenden freien Fettsäure ist, wodurch den Fetten
eine größere chemische Stabilität verliehen und die Azidität
des
Produkts verringert wird, und d) das Schmelzen und nachfolgende Verfestigen der
Lipoide und Ceroide unter solchen Druck- und Temperaturbedingungen, daß ihre chemische
Stabilität gegenüber den Ausgangsbedingungen überlegen ist0 Gegenüber den Verfahren
nach dem Stand der Technik weist das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Vorteile
auf: 1. Nicht umkehrbare Inaktivierung der in dem Produkt vorliegenden Enzyme.
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2. Verbesserung der chemischen Stabilität.
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3. Zerstörung von Mikroorganismen.
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4. Zerstörung von Insekten ohne Rücksicht auf.die Phase ihres Entwicklungazyklus.
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5. Verringerung der Änderung der nährenden Bestandteile des Produkts
auf ein Minimum.
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6. Bilden eines Produkts mit physikalischen und mechanischen Eigenschaften,
die seine Handhabung während dem Verfahren und der nachfolgenden Verwendung erleichBrt.
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7. Erhöhung der Verdaulichkeit des Produkts.
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8. Technische Durchführung der Erfindung unter Verwendung einer hinsichtlich
Handhabung und Steuerung einfachen Vorrichtung unter geringen Herstellungskosten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren liefert Produkte mit den folgenden
Vorteilen, nämlich mit: 1. Widerstandsfähigkeit gegenüber hydrolytischer Änderung
und
Ranzigwerden, wobei bei beiden die Reaktion chemischer und enzymatischer Art unterdrückt
werden.
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2. Hoher Stabilität und Nährwert.
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3. Größerer Verdaulichkeit als das Ausgangsprodukt.
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4. Sehr geringe mikrobielle Besetzung.
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5. Fehlen toxisoher Metabolite fungoiden Ursprungs.
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6. Fehlen lebender Insekten und Verringerung des Risikos des nachfolgenden
Befalls auf ein Minimum.
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7. Erleicherung der Handhabung und des Transports.
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8. Möglichkeit der Herstellung des deaktivierten Produkts in Form
von Pellets oder Pulver.
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Das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Verfahren sieht
Vorrichtungen zum Erreichen einer Reihe von Reis und anderen Getreideprodukten vor,
wobei jedes dieser Produkte eine hohe konstant bleibende Qualität aufweist, die
Yerfahrensvorrichtungen aber in ihrer Art variiert werden können, um den verschiedenen
Bedingungen des gewünschten Verfahrens und/oder kommerziellen Erfordernissen zu
entsprechen.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unterwirft man die Nebenprodukte
aus dem Vermahlen von Reis und anderen Getreidearten einem Anfeuchtungs - und Erhitzungsverfahren,
das gleichzeitig durch Einführen von Wasserdampf in das Produkt bewirkt wird.
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Um eine vollständige Homogenität in der Behandlung des Produkts zu
erreichen, wird dieses in verwirbeltem Zustand gehalten. Diese Verwirbelung kann
mit dem eingeführten Dampf und/oder mit Hilfe anderer mechanischer, pneumatischer
Verfahren usw. erreicht werden.
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Die Feuchtigkeits-, Zeit-, Temperatur- und Homogenitätsbedingungen
in der Behandlung sollten so eingestellt werden, daß alle Partikel des Produkts
vollständig deaktiviert werden. Wenn es notwendig sein sollte, einen höheren Feuchtigkeitsgrad
des Produkts zu erreichen, ist es möglich, gleichzeitig mit der Einführung von Dampf,
flüssiges Wasser zu zerstäuben. Der Feuchtigkeitsgehalt sollte größer als 18 % und
geringer als 40 ffi sein, wobei ein Feuchtigkeitsgehalt von 20 bis 30 % bevorzugt
wird.
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Die Temperatur- und Zeitbedingungen, die zur nicht umkehrbaren Inaktivierung
der thermolabilen Enzyme erforderlich sind, sind variabel und hängen hauptsächlich
von den thermodynamischen Bedingungen des verwendeten Wasserdampfes, den Peuchtigkeitsbedingungen
des Produkts vor und nach der Behandlung und von anderen Faktoren, wie dem Verunreinigungsgrad
des Produkts, der Partikelgröße, der Wirksamkeit des Feststoff-Dampf-Kontakts, der
Enzymkonzentration, dem pHIWert, der ionischen Kraft, usw. ab. Im allgemeinen sind
Behandlungszeiten von 1 bis 10 Minuten und Temperaturen von 100 - 11000 geeignet.
Soweit erforderlich, kann die
thermische Behandlungezeit dadurch
verlängert werden, daß man das Produkt indirekt nach seiner Entnahme aus dem Wirbelbett
erhitzt.
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Das so inaktivierte Produkt besitztrheologische Eigenschaften, die
für seine Überführung in Pellets, sofern gewünscht, sehr geeignet sind.
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Nach Beendigung des beschriebenen Arbeitsverfahrens wird das Produkt,
das nunmehr inaktiviert ist, und die Form von Pellets hat oder nicht, gekühlt und
getrocknet, wobei es möglich ist, diese Arbeitsverfahren sofort oder nach einer
gewissen Zeit durchzuführen.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird hier in beispielhafterweise
eine Beschreibung einer Vorriohtung zur Stabilisierung von Nebenprodukten von Reis
und anderen Getreidearten nach dem erfindungagemßen Verfahren beschrieben, wobei
die anlage durch die folgenden Vorrichtungen gebildet wird (Figur 1).
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1. Ein Xeßtrichter für das zu deaktivierende Produkt.
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2. Deaktivator mit Wirbelbett.
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3. Dampf zuführungsleitunn.
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4. Mechanisches R6hraystem zur Unterstützung der Verwirbelung.
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5. Pörderschnecke mit Dampfmantel.
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6. Trocknungselementvorrichtungen.
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7. Heizvorrichtung für die zum Trocknen benötigte Luft0 8. Ventilator.
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9. Zyklon.
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10. Entnahmevorrichtung für das deaktivierte und dehydratisierte Produkt.
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11. Motor mit Untersetzungsgetriebe.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läuft mit der beschriebenen Vorrichtung
wie folgt ab: Der Trichter (1) nimmt das zu stabilisierende Produkt auf und gibt
es abgemessen an den Deaktivator ab, der aus den Elementen (2), (3) und (4), die
bereits beschrieben wurden, gebildet ist. In dem beschriebenen System nimmt das
Produkt Dampf ströme auf, die zusammen mit dem mechanischen Rührwerk (4), das die
Entaktivierungsgruppe in ihrem Inneren enthält, das Produkt in einem vollkommenen
Verwirbelungszustand hält, wodurch ein sehr wirksamer und homogener Dampf-Feststoff-Kontakt
erzielt wird. Das so behandelte Produkt wird kontinuierlich durch die Schnecke (5)
abgeführt, in der es ausreichend lange bei einer geeigneten Temperatur verbleibt.
Wenn das nunmehr deaktivierte Produkt aus der Schnecke entnommen wird, wird es kontinuierlich
der Trockenvorrichtung (6) zugeführt, wo es mittels einem durch das Gebläse (8)
gebildeten Luftstrom gefördert und durch die Vorrichtung (7) erhitzt wird. In dem
Zyklon wird das nunmehr getrocknete Pulver abgetrennt und durch seinen unteren Teil
(10) abgegeben.
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Die Grundidee, die hier beschrieben und graphisch erläutert wurde,
läßt bedeutende Änderungen zu, die es möglich machen, daß System auf verschiedene
Rohmaterialien anzuwen'.
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den und/oder Produkte mit spezifischen Eigenschaften zu erhalten.
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Es ist daher möglich, eine Vorrichtung zur Herstellung von Pellets
zwischen dem Deaktivator und der Trocknungsvorrichtung einzubauen, wenn das Produkt
in dieser Form vorgesehen ist. Die Anlage kann weiterhin Vorrichtungen vorsehen,
die ee möglich machen, in irgendeiner Stufe des Verfahrens, Antiovidationßmittel
oder antioxidative Präparate und/oder Lösungen, die den pE-Wert des behandelten
Produkts steuern sollen, zuzugeben.
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Die Bauweise des Deaktivators kann in weitem Umfang variiert werden.
Die Verwirbelung des Produkte kann mit Hilfe von Dampf, durch Einrühren von gesättigter
heißer Luft und/oder mittels mechanischer Hilfsmittel, wie durch Rühren, Vibrieren,
usw., erreicht werden. Dae Erhitzen des Produkts kann ausschließlich mittels unmittelbarer
Dampfeinwirkung und/ oder durch andere Verfahren, nämlich durch indirekte Dampfeinwirkung,
Mikrowellen, thermische flüssigkeiten, elektrische Widerstände, Infrarotstrahlen
usw. erzielt werden. Als Baumaterialien für die Anlage können alle laterialien (Betalle
oder nicht) verwendet werden, die gute mechanische Eigenschaften haben, die behandelten
Produkte nicht verunreinigen
und ihre Widerstandsfähigkeit gegen
Lagerung oder ihre organoleptischen Eigenschaften nicht verändern.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß das erfindungsgemäße Verfahren weitgehende
Änderungen zuläßt, die hier gegebenen Beschreibungen in ihrem weitesten Sinne ausgelegt
und nicht durch die hier dargestellte Ausführungsform eingeengt werden sollten.
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Patentansprüche: