DE2607829A1 - Verfahren zur hydrobehandlung von weizen - Google Patents

Description

OR. A. KÖHLER M. SCHROEDER

PATENTANWÄLTE

TELEFON: 37 4-7 il2 S MÜNCHEN ΛΟ

TELEGRAMME: CARBOPAT MÜNCHEN FRANZ-JOSEPH-STRASSE

Γ.53 379 _ £/_Ja

The Pillsbury Company,
Minneapolis, Minn., USA

Verfahren zur Hydrobehandlung von Weizen

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung von Weizen in einem v/äßrigen Medium zur Trennung des Endosperms von der Hülle angegeben, worin die Stärkekörner des Endosperms in einer intakten ungelatinierten Form beibehalten werdon und das Glutenprotein des Endosperms in einem dispergierbaren und praktisch undenaturierten Zustand beibehalten wird. Das wäßrige Medium wird mit einem unschädlichen Mikroorganismus geimpft, der in jeder der Verfahrensstufen selektiv wächst und c3adurch das Wachstum pathogener Organismen in dem System aus-

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schließt. Das nach diesem Verfahren erhaltene Endosperm kann als Backbestandteil nach Konzentrierung oder Trocknung verwendet v/erden, oder es kann in seine Komponenten Stärke und Gluten getrennt werden.

bie Erfindung betrifft vorwiegend ein Verfahren zur Hydrobehandlung von Weizen, bei dem ein hülsenfreies Weizenprodukt erhalten wird und worin praktisch die Gesamtmenge der Stärk=- körner in einer intakten ungelatinierten Form beibehalten wird und das Glutenprotein in einem dispergierbaren und praktisch undenaturierten Zustand im Hinblick auf die Teigbildungsfunktion beibehalten wird.

Ein Weizenkorn besteht aus drei Hauptbestandteilen: dem Endosperm, dem Keim und der Hülle. Die Hülle umfaßt die äußeren kleiehaltigen Schichten, die zwischen den Aleuron- und Pericarpgeweben liegen und diese einschließen und das stärkehaltige Endosperm (d.ie Quelle für weißes Mehl) und den Keim umhüllen. Obgleich das Aleuron eine dichte Schicht aus proteinreichen nicht-stärkehaltigen Zellen, welche über dem Körper des stärkehaltigen Endosperms liegt, technisch endospermen Ursprungs ist, wird es hier als Teil der Hülle betrachtet. Ausgedrückt als Gesamtgewicht des Weizenkorns umfaßt die Hülle in typischer Weise etwa 14,5 %, das Endosperm etwa 83 % und der Keim etwa 2,5 %.

'Während der üblichen Trockenvermahlung wird Weizen gemahlen und die Hülle einschließlich der Aleuronschicht und der Keim werden mechanisch von dem Endosperm entfernt. Die typische Ausbeute an weißem. Kehl aus einem Trockenmahlverfahren beträgt 72 bis 74 % des Gesamtgewichts des Weizens. Dieses weiße Mehl enthält einen gewissen Anteil an Hüllen-und Keimfragmenten. Ein beträchtlicher Anteil des Endosperms wird mit der Hülle und dem Keim entfernt, wodurch die Ausbeute an weißem Hehl begrenzt wird. Wenn Versuche unternommen wer-

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den, die Ausbeute an weißem Mehl zu erhöhen, wird der Prozentgehalt an Hüllen, Aleuron und Keim in dem Mehl zunehmend erhöht .

Die Hülle wird während des üblichen Trockenvermahlens entfernt, weil sie die primäre Quelle der Farbe im Mehl ist, nachteilig hinsichtlich der Wirkung des Mehls bei einigen Anwendungen ist und in einigen Fällen nahrungsmäßig schädlich ist. Der Keim wird entfernt, um ranzige Gerüche, welche die Folge von Oxidation von in dem Keim enthaltenen ungesättigten Fettsäuren sind, zu verhindern.

Das Weizenmehl muß, um zum Backen von mit Treibmittel versetzten Produkten, wie beispielsweise Broten und Kuchen geeignet zu sein, Teigbildungsfunktion aufweisen. Sehr allgemein ausgedrückt, beschreibt der Ausdruck "Teigbildung" das Phänomen, durch das eine lose Masse von Mehlteilchen beim Vermischen mit Wasser zu einem kohäsiven elastischen Teigkörper wird. Bei fortgesetztem Vermischen bildet sich eine elastisch dehnbare Matrix, die Treibmittelgasblasen einschließen und beibehalten kann und die eine expandierte Struktur bildet, die während des Backens fortbesteht.

Seit mehreren hundert Jahren war das Trockenvermahlen das einzige Verfahren zur Herstellung von Mehl aus Weizen. In jüngerer Zeit wurden verschiedene Techniken zum Naßvermahlen mit begrenztem Erfolg erprobt. Verfahren zum Mahlen von Weizen und anderen Getreidearten unter Anwendung von Naßbehandlungsund Mahltechniken sind in den US-Patentschriften 1 670 015 und 1 670 016 sowie 2 930 699, 2 358 827 und in Anderson, "Wet Milling Properties of Grains", Bench-Scale Study, Cereal'Science Today, Band 8, Nr. 6, Seite 190 (Juli 1963) und in Radley "Starch and Its Derivatives", 3. Ausgabe, Band 2, Seite 27 (1953) beschrieben.

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Das i*aßvermählen von Hais war in der Vergangenheit erfolgreicher als das Naßvermahlen von Weizen. Dies geht vorwiegend darauf zurück, daß das Glutenprotein von Mais bewußt in dem Verfahren zum Naßvermahlen von Mais abgebaut wird, um die Freigabe von Maisstärke zu fördern und deren Reinheit zu verbessern.

Da Stärke der in erster Linie erwünschte Bestandteil von Mais ist, ist das Naßvermahlen von Mais durch Abbau des Glutenproteins ziemlich wirksam und wirtschaftlich. Eine Reihe von Artikeln mit der Bezeichnung "Wet Process Corn Milling" von Bartline erschien in American Miller und beschreibt dieses Verfahren, sh. beispielsweise American Miller, August 1940, Seiten 40, 41 und 82; September 1940, Seiten 46 bis 48 und 58; Oktober 1940, Seiten 28 und 30; Dezember 1940, Seiten 25 bis 28, 30 und 84 und 85; Februar 1941, Seiten 32 bis 34 und 89; März 1941, Seiten 48, 50, 97 und 98; Mai 1941, Seiten 34 bis 46, 104 und 105; Juni 1941, Seiten 38, 40, 98 und 99; August 1941, Seiten 40, 42, 81 und 82; Oktober 1941, Seiten 46, 47 und 85; November 1941, Seiten 32, 33 und 37 und Dezember 1941, Seiten 34, 47 und 86.

Andere Artikel, die sich mit dem Naßvermahlen von Mais und Sorghum-Getreide befassen, sind Watson et -al, "Laboratory-Steeping Procedure Used in a Viet Milling Research Program", Cereal Chem., Band 28 (1951), Seite 105 bis 118 und Anderson, "A Pilot Plant for Wet Milling", Cereal Science Today (April 1957), Seiten 78 bis 80. Patentschriften, die das Naßvermahlen von Mais beschreiben, sind beispielsweise folgende: US-PS 1 391 065, 1 554 301, 2 556 322, 2 573 048, 3 029 169, 2 527 585, 251 827 und 1 061 933.

Obgleich die oben erörterte Literatur mit Beschreibungen von' Naßmahltechniken für Mais und einige andere Getreidearten an-

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gefüllt ist, gab es bis zu den'Erfindungen gemäß US-PS 3 788 861 und 3 851 085 kein wirtschaftliches oder wirksames Mittel zur Hydrobehandlung von Weizen, um das Endosperm frei von Hüllen und im Fall der US-PS 3 851 085 auch frei von Keimen zu erhalten, wobei die Stärkekörner des Endosperms in einer intakten ungelatinierten Form beibehalten werden und das Glutenprotein des Endosperms in einem dispergierbaren und praktisch undenaturierten Zustand mit Bezug auf die Tel;;-bildungsfunktion beibehalten wird.

Auf die US-Patentschriften 3 851 085 und 3 778 861 wird hiermit Bezug genommen, da das vorliegende Verfahren eine Verbesserung dieser Techniken darstellt. Ferner wird die US-PS 3 832 472 hiermit einbezogen.

Das Verfahren der Erfindung ist allgemein auf die Hydrobehandlung von Getreide anwendbar, einschließlich das Verfahren gemäß der US-PS 3 778 861. Gemäß dieser Patentschrift wird das gesamte Weizenkorn in einem wäßrigen Medium bei einer Temperatur von nicht über 4Q-C (104⁰F) gemahlen. Die Hülle oder Kleie wird dann von dem Gemisch aus Endosperm und Keim getrennt, wonach etwas Wasser entfernt wird. Vor dem Mahlen wird es bevorzugt, daß die Polyphenol-Oxidaseaktivität unter neun Aktivitätseinheiten verringert wird. Die Stärkekörner werden in einer intakten ungelatinierten Form beibehalten und das Glutenprotein ist mit Bezug auf die Teigbildungsfunktion praktisch undenaturiert. Die Zellstruktur des Weizens wird aufgespalten^und die Stärke und Proteinteilchen existieren unabhängig voneinander. Der pH-Wert wird in diesem Verfahren nicht wesentlich verändert.

Obgleich das Verfahren der Erfindung allgemein auf Hydrobehandlungstechniken anwendbar ist, wird es zum Zweck der Klar-

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heit mit Bezug auf die Anwendung auf das bevorzugte Hydroverfahren der vorstehend miteinbezogenen patentierten Verfahren gemäß der US-PS 3 851 085 beschrieben. In irgendeinem derartigen langwierigen Verfahren gemäß der US-PS 3 851 085 ergeben sich notwendigerweise mehrere Perioden langer Haltezeit in dem C-esamtverfahren. Darüber hinaus erfordert in typischer Ueise im Verfahren gemäß der US-PS 3 851 085 die Haltezeit die Anwesenheit von Weizen bei Temperaturen im Bereich von 18^eC bis zu etwa 45⁰C Ferner werden während bestimmter in dera dem Verfahren der genannten Patentschrift beschriebener Stufen ziemlich komplexe Anlageteile gebraucht. Diese komplexe Anlage bietet für einen Teil des in dem Verfahren behandelten Weizens die potentielle Möglichkeit, in bestimmten Bereichen der Anlage, die nicht einer leichten Zirkulation zugänglich sind, eingeschlossen zu werden, was hier als "tote Räume" (dead spots) bezeichnet wird.

Wegen der Temperaturbedingungen und der Tatsache, daß Weizen ein ideales Substrat für das Wachstum von Mikroorganismen ist, muß dafür gesorgt werden, daß irgendwelcher Weizen, der in tote Räume innerhalb des Systems eingeschlossen ist, nicht zu einem wirksamen Nährsubstrat für das Wachstum unerwünschter Mikroorganismen wird, welche das Gesamtverfahren und natürlich das Endprodukt verunreinigen können.

Obgleich bisher bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der US-PS 3 851 085 keine signifikanten Probleme aufgetreten sind, muß bei Nahrungsmittelprodukten ein Maximum an Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Dies gilt insbesondere, da tote Räume innerhalb des Gesamtverfahrens gemäß der US-PS 3 851 085 vorliegen können, da Weizenmehl ein bekanntes wirksames Nährsubstrat für Mikroorganismen ist und weil die Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen für das Wachstum der Mikroorganismen in dem System richtig sind. Es ist klar, daß

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das Wachstum pathogener Organismen, wie beispielsweise Staphylococcus, Clostridium perfringens, Salmonella und Escherichia coli_, einen vollständigen Abbruch des Verfahrens, ein vollständiges Verwerfen des Produktes, eine sorgfältige gründliche Reinigung und Sterilisation vor irgendwelchen nachfolgenden Versuchen zur Aufnahme des Verfahrens bedingen würde.

Das verbesserte Verfahren der Erfindung gewährleistet, daß das Hydrobehandlungssystem nicht durch pathogene Organismen verunreinigt wird.

Das verbesserte Verfahren der Erfindung ermöglicht die Durchführung der Hydrobehandlung vom Einweichtyp, wie beispielsweise gemäß der US-PS 3 851 085 bei höheren Einweich-pH-Werten, da keine Notwendigkeit der Säuredesaktivierung von Mikroorganismen besteht. Säure- und Alkaliverbrauch ist daher herabgesetzt .und die Glutenfunktionalität ist erhöht.

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht in einem wirksamen technisch durchführbaren Verfahren zur Hydrobehandlung von Weizen unter Erhalt eines hülsenfreien Weizenproduktes, während durch das gesamte Verfahren die Stärkekörner in einer intakten ungelatinierten Form beibehalten"werden und das GIutenprotein in einem dispergierbaren und praktisch undenaturierten Zustand mit Bezug auf die Teigbildungsfunktionen beibehalten wird und in der Gewährleistung, daß das Verfahren in einer Weise durchgeführt wird, bei der jegliche Möglichkeit des Wachstums pathogener Organismen in dem System verhindert wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Hydrobehandlung von Weizen, bei dem das Verfahrenssystem durch Impfung mit unschädlichen Organismen überflutet wird, welche wachsen, dem endgültigen Endospermprodukt keinen Scha-

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den zufügen und die Möglichkeit cfes Wachsturas irgendwelcher pathogener Organismen innerhalb des Behandlungssystems ausschließen.

Die obigen und v/eitere Aufgaben der Erfindung werden durch eine verbesserte Hydrobehandlung zur Trennung des Endosperms von dem Nichtendospermgewebe des Weizens erhalten, wobei das wäßrige Medium mit unschädlichen bakteriellen Organismen überflutet wird, welche unter selektivem Ausschluß jeglicher pathogener Organismen in dem Verfahren wachsen. Obgleich die Organismen in typischer Weise bei der nachfolgenden Trocknung des hydrobehandelten Weizenproduktes abgetötet werden, ergäben sich selbst, wenn sie nicht abgetötet würden, keine Probleme, da bekannt ist, daß die Organismen für den Menschen unschädlich sind.

Das wäßrige Medium wird mit einem unschädlichen Bakterienorganismus, vorzugsweise vom Genus Lactobacillus, geimpft und wird vorzugsweise unter Erhalt einer Organismendichte von wenigstens 1O^ Lactobacillus-Organismen je g wäßrigem Medium und vorzugsweise 10 Lactobacillus-Organismen je g wäßrigem Kedium beimpft. Der bevorzugteste Lactobacillus-Organismus ist Lactobacillus fermentum. Es sind jedoch auch andere Glieder des Genus Lactobacillus sov/ie andere unschädliche Bakterien in gleicher Weise im Verfahren· einsetzbar.

Es wird auch bevorzugt, daß der gelöste Sauerstoffgehalt der Einweichflüssigkeit bei weniger als 5 Volumen^ gehalten wird. Dadurch wird weiter sichergestellt, daß der unschädliche Lactobacillus oder andere unschädliche Organismen unter Ausschluß aerober Organismen wachsen.

In der Zeichnung ist in Fig. 1 ein schematisches Fließdiagramm des bevorzugten Hydroverfahrens der Erfindung wiedergegeben,

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wobei gestrichelte Linien Alternativbehandlungen anzeigen.

Nachfolgend v/erden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Das Hydroverfahren der Erfindung betrifft in erster Linie eine wirksame und technisch durchführbare Methode zur Behandlung von Weizen in einer Weise, welche sicherstellt, daß keine Möglichkeit zum Wachstum schädlicher pathogener Organismen in dem Hydroverfahrenssystem gegeben ist. Wie sich aus der nachfolgenden Erörterung ergibt, wird das gesamte Verfahrenssystem mit unschädlichen Organismen beflutet, so daß, falls irgendwelche Organismen in irgendwelchen toten Räumen in dem System wachsen, dieses unschädliche Organismen sind, welche den Weizen, das Endosperm oder deren Bestandteile nicht verunreinigen.

Die Erfindung wird anhand des Verfahrens der US-PS 3 851 085 beschrieben. Es sei jedoch bemerkt, daß die Erfindung allgemein auf Hydrobehandlungssysteme anwendbar ist.

In dem Verfahren der US-PS 3 851 085 wird die Hydrobehandlung eingeleitet, indem Weizen in einem wäßrigen sauren Einweichmedium eingeweicht wird. Das wäßrige Medium wird gemäß der Erfindung mit einem unschädlichen Organismus geimpft, der in irgendwelchen toten Räumen des Gesamtverfahrens praktisch unter Ausschluß des Wachstums irgendwelcher pathogener Organismen selektiv wächst. Der hydratisierte Weizen wird dann von dem restlichen Einweichmedium abgetrennt und unter Aufspaltung der Hüllenummantelung und Freilegung des Endosperms als eine plastische Masse maceriert. Der macerierte Weizen wird in einem sauren Dispergiermedium dispergiert, worin genügend Scherwirkung angewendet wird, um das Endosperm von dem Nicht-

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Endospermgewebe abzulösen, wahrend wenigstens 90 Gew.% der Teilchen' des Nicht-Endospermgewebes oberhalb einer Mindestabmessung von 300 μ gehalten werden. Das Nicht-Endospermgewebe wird dann von dem dispergierten Endosperm abgetrennt, und das Endosperm wird im allgemeinen konzentriert oder getrocknet. Während dieses gesamten Verfahrens bleiben praktisch sämtliche Stärkekörner in einer intakten ungelatinierten Form beibehalten, und das-Glutenprotein wird in einem dispergierbaren und praktisch undenaturierten Zustand mit Bezug auf die Teigbildungsfunktion beibehalten.

Dieses Hydroverfahren kann entweder als kontinuierliches Verfahren oder als absatzweise arbeitendes Verfahren durchgeführt v/erden. Die verschiedenen hier angewendeten Verfahrensstufen werden aufeinanderfolgend und genauer nachfolgend beschrieben. Wie sich aus der folgenden Beschreibung ergibt, umfaßt das bevorzugte Verfahren die Beimpfung des Einweichweizens während des Einweichungsverfahrens und bevorzugt, wenn die Einweichbehandlung etwa zur Hälfte beendet ist. Gegebenenfalls jedoch kann die Impfung mit den im Verfahren der Erfindung angewendeten unschädlichen Organismen erfolgen, nachdem die Einweichbehandlung beendet ist., oder eine Flüssigkeit des Impfmittels kann zu dem Weizen vor Beginn der Einweichbehandlung zugegeben werden. Zur Klarheit der Beschreibung wird zunächst die Einweichbehandlung beschrieben und anschließend das Impfverfahren.

Einweichen des Weizens

Zu Beginn wird in diesem Hydroverfahren 1 Gewichtsteil Weizen in wenigstens 0,6 Gewichtsteilen eines wäßrigen sauren Einweichmediums bei Temperaturen im Bereich von etwa 18 bis etwa 45⁰C eingeweicht,bis der Endfeuchtigkeitsgehalt des eingeweichten Weizens im Bereich von 41 bis 56 Gew.% des hydratisierten Korns liegt. Das Einweichmedium enthält Säure in· aus-

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reichender Konzentration und Menge, um den pH-Wert des Ein- \\reichmediums außerhalb des Weizens zwischen 1,2 und 5,0 zu halten und den inneren pH-Wert des hydratisierten Weizens auf 3,0 bis 5,6 von einem anfänglichen pH-Wert von etwa 6,2 herabzusetzen.

Das Einweichen von Weizen in einem Einweichmedium wie oben beschrieben, erweicht und quellt das Endosperm und macht das Hüllengewebe biegsamj so daß das Endosperm sauber von der angrenzenden Aleuronschicht ohne weitgehende Zerstörung der Hüllenumwandung abgelöst v/erden kann. Der Keim, obgleich hydratisiert, verbleibt während des Einweichvorgangs und der nachfolgenden Stufen zäh und weitgehend intakt, wodurch seine Abtrennung von dem Endosperm erleichtert wird. Während des gesamten Eintauchvorgangs bleiben die Weizenkörner weitgehend intakt, wobei lediglich ein geringer Anteil aufbricht, um das Endosperm freizulegen.

Das Einweichmedium dient auch zur Extraktion des größten Teils der wasserlöslichen Farbe aus dem Weizen und liefert somit ein Endospermendprodukt, das im wesentlichen weiß ist. Der geringe pH-Wert des Einweichmediums verhindert auch mikrobiellen Verderb und unterdrückt die Atmung und autolytische Reaktionen.

Ferner verringert das saure Einweichmedium den inneren pH-Wert des Weizens auf wenigstens 5,6 und bevorzugt auf etwa 5,2 und verändert reversibel das Glutenprotein in ausreichendem Maß, um die Glutenierung zu klebrigen Massen zu unterdrücken und hält auf diese Weise das Protein in nachfolgenden Behandlungsstufen in einem dispergierbaren Zustand. Die reversible Veränderung des Glutenproteins verringert auch die Adsorption des Glutenproteins an dem Hüllengewebe und auf den Oberflächen der in diesem Verfahren verwendeten Einrichtung.

Das hier verwendete Einweichmedium ist ein Gemisch aus Wasser und stark oder mäßig dissoziierten genießbaren Säuren. Zu Beispielen derartiger Säuren gehören Chlorwasserstoffsäure,

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Schwefelsäure, Phosphorsäure und Milchsäure. Diese Säuren können einzeln oder in Kombination miteinander mit annehmbaren Ergebnissen verwendet werden. Chlorwasserstoffsäure ist jedoch zur Verwendung hier sehr stark bevorzugt, weil bei der endgültigen Neutralisierung des extrahierten Endosperms Natriumchlorid in mit üblichen Formulierungen von Teigprodukten verträglichen Kengen erzeugt wird. Chlorwasserstoffsäure ist auch sehr preiswert und kann leicht in genießbarer Qualität erhalten werden.

üie von Chlorwasserstoffsäure abweichenden Säuren können gewisse Verfahrensvorteile ergeben, wie beispielsweise eine Erhöhung der Absetzgeschwindigkeit des kolloidal dispergierten Endosperms; jedoch können die aus diesen Säuren bei der anschließenden Neutralisation des Endosperms gebildeten Salze das Teigverhalten geringfügig beeinträchtigen, falls derartige Salze in großen Mengen vorliegen. Folglich wird es im allgemeinen bevorzugt, daß diese Säuren in dem Einweichmedium in Kombination mit Chlorwasserstoffsäure verwendet werden.

Das Einweichmedium sollte ausreichende Mengen und Konzentrationen der stark und mäßig dissoziierten Säuren enthalten, um den pH-Wert des Einweichmediums außerhalb des Weizens zwischen 1,2 und 5,0 zu halten und den inneren pH-Wert des hydratisierten Weizens von einem anfänglichen pH-Wert von etwa 6,2 auf 3,0 bis 5,6 zu verringern. Der innere pH-Wert sollte nicht unterhalb des pH-Wertes herabgesetzt v/erden, bei dem das Gluten irreversibel verändert oder denaturiert wird.

Der anfängliche pH-Wert des Einweichmediums und der anschließende Verlauf der Änderungen im pH-Wert des Einweichmediums stehen in Beziehung zu der in dem Gesamtvolumen des Einweichmediums enthaltenen Säuremenge. Die Säuremenge sollte ausreichend sein, um den pH-Wert des Inneren des hydratisierten Weizens auf 3,0 bis 5,6 und bevorzugt 3»5 bis 5,2 herabzusetzen. Diese

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Verringerung des pH-Wertes wird herbeigeführt, um zu Beginn inicellare Aggregation des Glutenproteins während'nachfolgender Verfahrensstufen zu unterdrücken und enzymatische Wirksamkeit zu unterdrücken. Gleichzeitig sollte die Säurekonzentration ausreichend sein, um den pH-Wert des Einweichmediums aui'icrhalb des Weizens im Bereich von 1,2 bis 5,0, bevorzugt zwischen 1,5 und 4,5 zu halten. Der Anfangs-pH-Wert des sauren Einweich-' mediums inhibiert oder zerstört das Wachstum schädlicher Mikroorganismen in dem Einweichmediuni und 'auf der Oberfläche des V,^re i ζ ens.

Wenn der Einweichvorgang fortschreitet, wird Säure durch den Weizen sorbiert und auch durch säurebindende Substanzen, die aus dem Weizen in das Einweichmedium extrahiert worden sind, neutralisiert. Während des Einweichvorgangs quillt der Weizen so, daß das eingetauchte Volumen des Weizens auf etwa das 1,8fache des ursprünglichen Volumens erhöht wird. Es sind wgnigstens 1,0 Teile Einweichmedium je Teil Weizen erforderlich, um den Weizen während des Einweichens vollständig eingetaucht zu halten. Das Einweichen kann mechanisch erfolgen, beispielsweise mit einer nichtgefluteten Schneckenfördervorrichtung unter Verwendung von nur 0,6 Teilen Einweichmedium je Teile Weizen. Jedoch ist diese Einweichmethode gewöhnlich langsamer, teurer und daher weniger zweckmäßig als das Eintaucheinweichen. Im allgemeinen v/erden beim Einweichen etwa 1,0 bis'etwa 5 Teile Einweichmedium je Teil Weizen verwendet. Es ist im allgemeinen zweckmäßig, ein Minimalvolumen an Einweichmedium zu verwenden, um die Kosten der Wasserentfernung während der Gewinnung der während des Einweichvorgangs oder bei der Behandlung des Einweichmediums zur Wiederverwendung extrahierten löslichen Stoffe herabzusetzen. Daher wird es bevorzugt, daß 1,0 bis 2,0 Teile und am stärksten bevorzugt etwa 1,25 Teile Einweichmedium je Teil Weizen verwendet werden.

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Die in dem Einweichmedium zur Beibehaltung des pH-Wertes in den angegebenen Bereichen erforderliche Säuremenge hängt von der Art der verwendeten Säure, der Menge des Einweichmediuins und dem Ausmaß der Sorption, bei der das Einweichmedium beendet wird, ab. Die Säuremenge kann daher leicht ermittelt v/erden, indem diese Variablen innerhalb der nachfolgend angegebenen Bereiche abgestimmt werden. Die von dem Weizen aus dem Einweichmedium sörbierte Säuremenge sollte vorzugsweise die später zur Einstellung des pH-Wertes nahe dem Optimum in der später beschriebenen Dispergierstufe erforderliche Säuremenge nicht überschreiten.

Im allgemeinen wird der Verderb durch schädliche Mikroorganismen anfangs in angemessener Weise unterdrückt, wenn der pH-Wert des Einweichmediuins außerhalb des Weizens unterhalb 4,5 gehalten wird.

Der Weizen sollte bei Temperaturen im Bereich von etwa 18 bis etwa 45^CC eingeweicht werden, bis er einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 41 bis etwa 56 Gew.% des hydratisierten Weizens hat. Die Sorptionsgeschwindigkeit ist relativ langsam bei niedrigeren Temperaturen und erhöht sich, wenn die Temperatur steigt. Es ist daher zweckmäßig, Temperaturen von 18^CC oder höher anzuwenden, um die Einweichzeit herabzusetzen." Es wird auch bevorzugt, daß Temperaturen von oberhalb 45⁰C hier nicht verwendet werden, ausgenommen, für sehr kurze Zeiträume, um herbeigeführte anfängliche biochemische Zersetzung zu Stärke und Glutenprotein zu vermeiden. Um die Einweichzeit herabzusetzen und Abbau zu Stärke und Protein zu vermeiden, wird es bevorzugt, daß die hier verwendeten Einweichtemperaturen im Bereich von etwa 37 bis etwa 42^CC liegen.

Der Weizen sollte nach dem Einweichen einen Feuchtigkeitsgehalt

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von 41 bis 56 % und bevorzugt 45 bis 50 Gew.?6 des eingeweichten Weizens aufweisen.

Der Endfeuchtigkeitsgehalt steht in Beziehung zu der zur Dispersion des macerierten Weizens erforderlichen Energie und damit verbunden dem Ausmaß^zu dem Hülle und Keim in unerwünselr;·.: kleine Bruchstücke* zerbrochen sind. Somit wird der Weizen einge weicht, bis er einen Endfeuchtigkeitsgehalt von etwa 41 bis 56 /J, bevorzugt 45 bis 50 % und am stärksten bevorzugt 46 bis 48 %, bezogen auf das Gewicht des hydratisierten Weizens,,aufweist. Im allgemeinen kann das Einweichen des Weizens in etwa 5 bis etwa 30 Stunden durchgeführt werden. Bei Temperaturen zwischen 37 und 42⁰C wird gewöhnlich eine Feuchtigkeit von 46 bis 48 % in 12 bis 24 Std., bevorzugt 16 Std. erhalten.

In der Struktur des Weizenkorns liegt unter dem Kniff des Korns ein teilweise eingeschlossener Hohlraum von beträchtlicher Größe. Wenn das Korn in das Einweichmedium eingetaucht wird, wird die Luft in dem Hohlraum nicht augenblicklich verdrängt. Folglich werden in diesem Raum befindliche Mikroorganismen gegenüber dem das Wachstum inhibierenden Säuremedium unvollkommen ausgesetzt,und daher kann gewisses Wachstum dieser Mikroorganismen eintreten. Diese Schwierigkeit kann beseitigt werden, indem die eingeschlossene Luft entweder vor dem Einweichen oder während der anfänglichen Phase des Einweichvorgangs verdrängt wird.

Die Luft kann während der anfänglichen Phase des Einweichvorgangs durch Herabsetzung des Luftdrucks über dem Weizen auf weniger als 200 mm Hg und bevorzugt weniger als 100 mm Hg entweder vor oder während des Eintauchens des Weizens in das Einweichmedium beseitigt werden. Durch Anlegung eines Vakuums an den Weizen wird Luft aus dem Hohlraum abgezogen und durch Einweichmedium nach Freigabe des Vakuums ersetzt. Einweichmedium in einer Menge von etwa 5 bis 6 Gew.% des Weizens wird in den Hohlraum gezogen. Ein Vakuum kann auf das den Weizen enthal-

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tende Einweichmedium bei absatzweisem Betrieb oder in einem kontinuierlichen Verfahren angex^endet werden.

In einem anderen Verfahren kann die den Weizen umgebende Luft in einem Lagerbehälter oder Silo durch Diffusion durch gasförmiges Kohlendioxid ersetzt v/erden. Wenn auf diese Weise mit Kohlendioxid beladener Weizen in das Einweichmedium eingetaucht wird, wird das Kohlendioxid in die wäßrige Phase absorbiert mit der daraus resultierenden Flutung des Hohlraums.

Impfung des Einweichweizens

Wie vorstehend kurz ausgeführt, erfolgt die Einweichstufe des Hydroverfahrens der Erfindung und die Sorption des Einweichniediums durch den Weizen gewöhnlich innerhalb 12 bis 24 Std. und am stärksten bevorzugt innerhalb etv/a 16 Std. Wiederum können wie vorstehend kurz erwähnt, die zur Flutung des Verfahrens der Erfindung verwendeten unschädlichen Mikroorganismen zu dein Weizen vor dem Einweichen, während des Einweichens oder nach dem Einweichen zugesetzt werden. Vorzugsweise werden die Organismen während der Einweichbehandlung und am stärksten bevorzugt wenn die Einweichbehandlung etwa zur Hälfte beendet ist, zugesetzt, was mit Bezug auf den bevorzugten I6stündigen Einweichzeitraum bei einer Zeit von 8 Std. liegen würde.

Die im Verfahren der Erfindung verwendeten Organismen können irgend\irelche für Menschen unschädliche Mikroorganismen und die innerhalb der Umgebung des hier beschriebenen gesamten Hydroverfahrens unter Ausschluß irgendwelcher pathogener Organismen selektiv wachsen können, sein. Allgemein wurde gefunden, daß bevorzugte Organismen, die innerhalb der Umgebung des gesamten Hydroverfahrens der Erfindung gedeien, innerhalb des Genus Lactobacillus gefunden v/erden können. Innerhalb des Genus Lactobacillus gibt es viele Arten von Organismen. Beispiele dieser Arten sind Lactobacillus lactis, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum,

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Lactobacillus brevis, Lactobacillus debrueckii und Lactobacillus fermentum. Von diesen verschiedenen Arten des Genuc Lactobacillus erwies sich als bevorzugtester Organismus zur Verwendung im Verfahren der Erfindung Lactobacillus fermentum. Obgleich andere unschädliche Organismsn und insbesondere andor/3 als unschädliche Glieder vom Genus Lactobacillus im Verfall:.¹"., der Erfindung wirken, wurde festgestellt, daß die am stärksten bevorzugte Species Lactobacillus fermentum am besten in der Ungebung des hier beschriebenen gesamten Hydroverfahrens zu wachsen scheint und daher vom Standpunkt des selektiven Wachstums in irgendwelchen toten Räumen in dem System unter Ausschluß des Wachstums irgendwelcher pathogener Organismen am günstigsten ist.

Die Organismen, die im Verfahren der Erfindung wachsen und sich fortlaufend regenerieren, werden durch die nachfolgend beschriebenen Behandlungsstufen geführt und fluten eventuell das gesamte System. Falls sich irgendwelche toten Räume in de:.! System befinden, werden diese toten Räume oder Stellen mit den unschädlichen Organismus, vorzugsweise mit einem vom Genus Lactobacillus ausgewählten Organismus und am stärksten bevorzugt der Species Lactobacillus fermentum gefüllt. Die unschädlichen Organismen in diesen toten Räumen beimpfen auch kontinuierlich das gesamte System und erzeugen -dadurch Umgebungsbedingungen, die für das Wachstum pathogener Organismen nicht zuträglich sind.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird es bevorzugt, daß wenigstens zwei Stämme des unschädlichen Organismus zur Flutung des Hydrobehandlungssystems verwendet v/erden. Die Verwendung von zwei Stämmen und Abwechslung der Stämme mit aufeinanderfolgenden Verfahrensläufen vermindert die Gefahr, daß Bacteriophage, die gewünschten unschädlichen Balifcerien angreifen.

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Ferner erwies es sich, um noch weiter sicherzustellen, daß nichterwünschte und vielleicht schädliche Bakterienstämme nicht in dem Hydrobehandlungssystem der Erfindung wachsen, als günstig, den gelösten Sauerstoffgehalt der Flüssigkeit innerhalb des Gesamtverfahrens bei weniger als 5 Volumenjo, bevorzugt weniger als 3 % gelöstem Sauerstoff und am stärksten bevorzugt weniger als 1 % gelöstem Sauerstoff, bezogen auf das Volumen zu halten. Dieses Vorgehen gewährleistet, daß keine unerwünschten Hefen wachsen und daß keine unerwünschten aeroben Bakterien, solche die zum Fortbestand Sauerstoff erfordern, innerhalb des Systems wachsen. Es ist nicht schwierig, den gelösten Sauerstoffgehalt unterhalb des hier angegebenen Wertes zu halten^und dies kann erfolgen, indem unnötiges Schlagen bzw. Einrühren von Luft in das System vermieden wird, wodurch sichergestellt wird, daß keine Luftlöcher in dem System auftreten, durch die Luft in das Verfahren gezogen werden kann und ähnliche Vorkehrungen getroffen werden, wie beispielsweise Fluten des Systems mit Kohlendioxid oder Stickstoff.

Die genaue Menge des als Impfmittel zugesetzten Organismus ist nicht kritisch,ausgenommen, daß eine ausreichende Menge zugesetzt v/erden muß, um sicherzustellen, daß sämtliche toten Stellen innerhalb des Systems durch den unschädlichen Organismus beimpft werden. Es wurde festgestellt, daß im allgemeinen das flüssige Medium eine ausreichende Menge an Mikroorganismen enthalten muß, um eine Organismendichte von wenigstens 10^/g Einweichmasse zu liefern. Die bevorzugte Dichte beträgt we nigstens "\O Organismen je g Einweichmasse und am stärksten be-•γ

vorzugt 10' Organismen je g Einweichmasse. Der hier verwendete Ausdruck "je g Einweichmasse" bedeutet je tatsächliches g des Gewichts der gesamten Einweichmasse einschließlich des Einweichmediums und des Weizens.

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Vie vorstehend erläutert, verändert sich "während des Einweichvorgangs der pH-Wert, wenn Einweichmedium in den Weizen sorbiert wird. Vorzugsweise v/erden die Mikroorganismen der Erfindung zugesetzt, wenn der pH-Wert des Einweichmediums nicht weniger als 2,5 beträgt. Dies gewährleistet, daß dor zugesetzte unschädliche Bakterienorganismus durch eine star-lc saure Umgebung nicht abgetötet oder in anderer Weise decaktiviert wird. Wiederum erwies es sich, wie vorstehend erwähnt, als am günstigsten, das Bakterienimpfmittel zuzusetzen, wenn der Einweichvorgang etwa zur Hälfte beendet ist, ausgedrückt als Gesamtzeit des Einweichvorgangs.

Der Impfstoff aus den unschädlichen Bakterienorganismen der Erfindung wird vorzugsweise in Form einer Bakterienflüssigkeit zugesetzt, die einen Ausgangsbakterienorganismus enthält , er könnte jedoch auch als gewaschene Zellsuspension, gefriergetrocknete Kultur oder durch irgendwelche andere übliche Impfmethoden'zugesetzt werden. Bezüglich der verwendeten Flüssigkeit bestehen keine kritischen Vorsehriften? und jede geeignete Flüssigkeit, die als Nährstoff für das Ausgangsbakterium wirkt, kann verwendet werden. Vorzugsweise wird jedoch, wo der unschädliche Organismus,der innerhalb des Systems selektiv wächst, vom Genus Lactobacillus und am stärksten bevorzugt der Organismus Lactobacillus fermentum ist, etwa 3 Gew.96 Dextrose zu der Flüssigkeit zugesetzt, um ein adäquates Nährsystem für das Wachstum einer gesunden Ausgangskultur zu gewährleisten.

Eine typische Formulierung für eine als Zusatz zu dem Einweichmedium gemäß der Erfindung zu verwendende Bakterienflüssigkeit ist wie folgt:

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Bestandteil " *' ■ Prozent

Destilliertes Wasser 93,37233

Dextrose 2,80117

Trypton 1,16715

Hefeextrakt 0,70029

Dikaliumphosphat 0,46685

Natriumchlorid 0,46685

Natriumeitrat ·, 0,46685

Magne s iumsulfat 0,07469

Magnesiumchlorid 0,01307

Eisen-(Ή)-sulfat 0,00373

Thiamin-hydrochlorid 0,00009

Lactobacillus fermentum 0,46685

Der vorstehend beschriebene Impfstoff besitzt eine Organismen-

dichte von 10 Organismen je ml Flüssigkeit. Vorzugsweise sollte der Impfstoff eine Organismendichte im Bereich von 10 bis

10 aufweisen. Derartige Organismendichten im Impfstoff oder der Ausgangskulturflüssigkeit ermöglichen, daß die gewünschten vorstehend angegebenen Organismendichten in dem Einweichmedium auftreten.

Mit Bezug auf die oben beschriebene Impfstoffflüssigkeit wurde für das hier gegebene spezifische Beispiel eine 2 1 Menge angesetzt. Die 2 1 Flüssigkeit wurden 15 min bei 121⁰C und einem Druck von 1,05 kg/cm (15 psi) sterilisiert und auf 40⁰C abkühlen gelassen, mit Organismen beimpft und bei 40⁰C während 8 bis 24 Std. inkubiert, und anschließend ist die Flüssigkeit fertig zur aseptischen Übertragung auf das Einweichmedium.

Unter Bezugnahme auf das bevorzugteste Verfahren, bei dem die Flüssigkeit des unschädlichen Bakterienorganismus zu dem Einweichweizen zugesetzt wird, nachdem etwa die Hälfte des Ein-

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weichverfahrens beendet ist, erreicht nachdem der restliche halbe Anteil der Einweichzeit verstrichen ist, die Organis« mendichte der gesamten Einweichmasse die vorstehend angegebenen bevorzugten Werte, und die Organismen v/erden anschließend durch das gesamte Verfahren geführt und beimpfen sämtliche toten Räume in dem Verfahren unter Ausschluß von irgendwelchen möglichen pathogenen Organismen, wodurch das Wachstum derartiger-pathogener Organismen verhindert wird.

Wenn die unschädlichen Bakterienorganismen zu dem Einwoiclimedium vor der Zugabe des Weizens zugesetzt werden, muß darauf geachtet werden, daß pH-Werte von nicht weniger als 2,5 eingestellt werden, da die Eakterienorganismen geschädigt_? desaktiviert oder in anderer Weise am anschließenden Wachstum und darauffolgender Regenerierung gehindert werden können. Natürlich ist es, wenn die Organismen zugesetzt v/erden, nachdem die Einweichmasse vollständig ist, notwendig, dafür zu sorgen, daß die vorstehend beschriebene Organismendichte erreicht wird. Dies kann erfolgen, indem die Organsimenkonzentration erhöht wird oder die Einweichmasse gehalten wird_/bis die gewünschten Werte erreicht sind.

In solchen Hydrobehandlungssystemen, welche keine Einweichstufe anwenden, wie beispielsweise in der US-PS 3 778 861 beschrieben, kann der Impfstoff zu ^eder beliebigen Zeit zugesetzt werden. Vorzugsweise wird der Impfstoff in der ersten Stufe des Verfahrens zugesetzt, um sicherzustellen, daß das unschädliche Bakterium über das gesamte System eingeimpft wird.

Abtrennung des Weizens von dem restlichen Einweichmedium

Wenn der Weizen genügend Einweichmedium wie oben beschrieben sorbiert hat, läßt man das restliche Einweichmedium gewöhnlich von dem hydratisierten Weizen abtropfen. Bei Chargen-

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betrieb kann diese Abtrennung'in*einfacher Weise durch Abziehen des überschüssigen Einweichmediums aus dem Einweichbehälter durch ein Sieb erfolgen. Vorzugsweise wird der abgetropfte "Weizen mit frischem Einweichmedium gewaschen, um in das Einweichmedium geführtes an dem Weizen haftendes restliches Pigment zu entfernen.

Die Trennstufe kann-als Chargenbetrieb wie oben beschrieben erfolgen^oder die Einweich- und Trennstufen können zusammen in einem kontinuierlichen Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise können Einweichen und Abtrennen des Einweichmediums von dem wasserhaltigen Weizen in einem kontinuierlichen Verfahren erfolgen, indem der Weizen am Oberteil eines zylindrischen Turms oder Silos eingeführt wird. Das Einweichmedium kann im Gleichstrom mit dem Weizen zugegeben werden, wird jedoch bevorzugt an der Grundfläche des Turms eingeführt, um sich im Gegenstrom zu der Weizenströmung zu bewegen und eine wirksame Extraktion der Farbe herbeizuführen. Wenn der hydratisierte Weizen unten vom Turm abgezogen wird, bewegt sich der Weizen mit einer Geschwindigkeit abwärts, welche die zur Erreichung der gewünschten Sorbtion notwendige Verweilzeit ergibt.

Es ist zu beachten, daß diese Trennstufe in einer großen Vielzahl von Wegen mit einer Vielfalt üblicher Einrichtungen durchgeführt werden kann.

Maceration von hydratisiertem Weizen

In dieser Stufe des Hydroverfahrens wird die Hülle des hydratisierten Weizens gespalten und das Endosperm wird als eine plastische Masse freigelegt. Die Manipulationsstufe der Spaltung der Hülle und Freilegung des Endosperms als eine plastische Masse wird hier als "Maceration" bezeichnet. "Maceration" wird in dem Sinne von Zermalmen, Zerquetschen und Zerreiben des Weizens gebraucht und unterscheidet sich von Schneiden, Hacken oder Zerreissen des Weizens.

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In diesem Verfahren wird die Maceration angewendet, tun ein anfängliches Aufbrechen der strukturellen Verbindung des Endosperms mit der Hülle und dem Keim unter minimalem Zerbrechen dieses Nichtendospermgewebes zu bewirken. Diese Art des Aufbrechens ist notwendig, um nachfolgende Dispergierung dieser Komponenten durch hydraulische Scherwirkung und Auswaschen zu ermöglichen.

Obgleich das Glutenprotein und dessen Glutenierungseigenschaften während der Einweichstufe etwas verändert werden, ist die Konzentration an Wasser in dem hydratisierten Weizen während der Maceration so, daß das Endosperm noch potentiell anteigbar ist. Folglich ist es wichtig, die Maceration mit einem Minimum an Bearbeitung und Orientierungsscherwirkung durchzuführen, um micellare Verbindung des Glutenproteins zu schwierig dispergierbaren Massen zu vermeiden.

Um eine micellare Aggregation des Glutenproteins herabzusetzen, sollte der Anfangs-pH-Wert des Weizens zwischen 3,0 und 5,6 wie vorstehend angegeben, liegen. Gewöhnlich und bevorzugt liegt der pH-Wert des hydratisierten Weizens zwischen 3,5 und 5,2. Am unteren Ende dieses pH-Bereichs kann das Endosperm zu einem größeren Ausmaß bei geringerer Möglichkeit zur Bildung von Glutenmassen verarbeitet werden als am oberen Ende dieses pH-Bereichs. Folglich sollte die Bearbeitung während der Maceration umgekehrt zum pH-Wert des Endosperm geregelt werden.

Durch wirksame Maceration.wird die Hüllenummantelung von über 99 % der Weizenkörner gespalten_/und das Endosperm hat eine plastische Masse freigelegt, die leicht in nachfolgenden Arbeitsgängen dispergiert werden kann. Die Hüllenummantelung wird lediglich in wenige Teile zerteilt, wobei im allgemeinen über 90 % der Hülle zu Teilchen von über 1 mm Größe zählen.

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"Wenigstens 90 % von Hülle und ' Keim müssen über· einer Mindestabmessung von 300 μ liegen, um v/irksame Maceration zu erreichen. Diese Bedingung ermöglicht eine saubere Trennung der Hülle von dem Endosperm in den stromabwärtsliegenden Dispergier- und Trennstufen. Die Aleuronschicht des Endosperms bleibt fest mit der Hülle verbunden und wird später von dem Endosperm mit der Hülle entfernt. Die Entfernung der Aleuronschicht ist besonders erwünscht, um hellgefärbte Endospermprodukte zu erhalten, da das Aleurongewebe hoch pigmentiert ist.

Eine wirksame Maceration läßt auch den Keim praktisch intakt als ziemlich zähen gummiartigen Körper mit glatten Konturen. Der Keim wird teilweise als freie Körper und teilweise als mit der Hülle lose verbundene Körper freigegeben. Wie bei der Hülle kann der relativ intakte Keim sauber von dem Endosperm in den nachfolgenden Arbeitsgängen abgetrennt werden. Aufgrund seines hohen Gehalts an ungesättigten Fettsäuren trägt die saubere Abtrennung des Keims von dem Endosperm wesentlich zur oxidativen Stabilität der von dem Endosperm abgeleiteten Produkte bei.

Das während der Maceration erforderliche Zerquetschen, Zerdrücken und Zerreiben kann mit Maschinen durchgeführt werden, die eine Extrudier- oder Quetsch- bzw. Mahlwirkung ergeben. In technischem Maßstab sind Weiler-Nahrungsmittelmahlvorrichtungen und Rietz-Extrudiervorrichtungen wirksame Macerationsvorrichtungen. Diese Maschinen zerquetschen und zerdrücken den Weizen so, daß das Endosperm in wirksamer Weise freigelegt wird, ohne die Hüllenummantelung oder den Keim weitgehend aufzuspalten.

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von · irnlc or i erteil Weizen

Nach der Maceration wird der macerierte Weizen in einsni wüßrigen Dispergiermedium zu einer Feststoffkonzentraticn von etv/a 4 bis etwa 30 % dispergiert. Der pH-Wort dieser Dispersion wird zwischen etwa 3,0 mid etwa 5,6 gehalten. Der niacerier'jD Weizen wird in dein Dispergiernodium mit ausreichender ScIiDr-wirkung dispergiert, um das Endosperm von Teilchen dos IT:_ I.. endospernigewebes abzulösen, während wenigstens 90 Gew.5j v.'.._ⁱ Teilchen des Nichtendospermgewebes über einer I-Iindestab-iossung von 300 μ gehalten v/erden.

Wenn keine Rückführung der Verfahrensflüssigkeiten durchgeführt wird, besteht das Dispergiermedium ähnlich wie das Ei:iweichmedium aus einem Gemisch aus Wasser und stark oder mäßi^* dissoziierten genießbaren Säuren. Wenn eine Rückführung der Verfahrensflüssigkeiten wie in Fig. 1 gezeigt, durchgeführt wird, enthält das Dispergiermedium außer V/asser und Säure lösliche Endospermkomponenten. Zu Beispielen hier geeigneter Säuren gehören Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Milchsäure. Diese Säuren können einzeln oder in Kombination miteinander mit annehmbaren Ergebnissen verwendet werden. Chlorwasserstoffsäure wird bevorzugt, da sie billig ist und das bei der endgültigen Neutralisierung des extrahierten Endosperms gebildete Natriumchlorid mit Teigansätzen verträglich ist.

Der pH-Wert der den macerierten Weizen und das Dispergiermedium enthaltenden Dispersion sollte im Bereich von etwa 3,0 bis etwa 5,6 und bevorzugt 3,5 bis 5,2 liegen.

Ein anderer wichtiger Faktor in dieser Dispergierstufe ist die Konzentration an Feststoffen in der Dispersion. Es wird hier bevorzugt, den macerierten Weizen in dem Dispergiermedium zu einer Feststoffkonzentration von etv/a 4 bis etwa 30 % zu dispergieren. Durch Dispergierung des Weizens in einem re-

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lativ großen Volumen an Dispergiermedium wird die Tendenz des Glutcnproteins zur Vereinigung stark herabgesetzt. Das zweckmäßige Ausmaß an Feststoffen in den Dispersionen hängt zu gewissem Ausmaß von der Art der zur Abtrennung des fein zerteilten Endosperms von den grobteiligen Hüllen und Keimen verwendeten Einrichtung ab. Dies wird nachfolgend näher erläutert.

Die Dispersion erfolgt vorzugsweise durch hydraulische Scherwirkung, wodurch das Endosperm in eine verdünnte Suspension von feinen Teilchen und eine Lösung löslicher Komponenten zerfällt, während die Hülle und der Keim in einem grobteiligen Zustand beibehalten werden. Diese Art der Dispergierung erleichtert die Gewinnung des Endosperms in der Trennstufe disses Verfahrens. Der macerierte Weizen sollte rasch dispergior'; v/erden, um die Glutenierung des Glutenproteins zu unterdrücke--¹.. Die Dispergiervorrichtung sollte genügend Scherwirkung herbeiführen, um die Endospermkomponenten fein zu dispergieren, während die Strukturunversehrtheit der Hülle und des Keimgewebas beibehalten bleibt. Über 90 Gew.56 von Hülle und Keim sollten auf einem Sieb von 300 μ zurückgehalten werden^und bevorzugt sollten über 80 % des Nichtendospermgewebes auf einem 1000 μ-Sieb zurückgehalten werden.

Unter Anwendung dieser Dispergiertechnik werden bis zu 99 % des Endosperms als Teilchen einer Größe von weniger als 300 μ dispergiert. Der Rest des Endospermsbesteht aus Schnitt, einer Fraktion des Endosperm mit dicken Zellwänden, die der Auflösung standhält. In späteren Arbeitsgängen erscheint der Schnitt als winzige zackenartig geformte Teilchen, die leicht von dem Endosperm mit den Hüllen- und Keimfraktionen abgetrennt v/erden.

Eine große Vielzahl von Misch- oder Pumpanlagen, die einen Propeller aufweisen, der Scherwirkung zwischen den turbulen-

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ten Flüssigkeitsschichten ausübt', kann in dieser Dispergierstufe verwendet v/erden. Die Scherung sollte durch eine Dispergiervorrichtung erteilt v/erden, die auf den Flüssigkeitckörper mit relativ geringer Schneidbeaufschlagung auf suspendierte Teilchen einwirkt.

Die Dispergierstufekann auch mit dem Trennvorgang kombiniert werden. Beispielsweise kann eine eingetauchte Siebtrommal zur Dispergierung des macerierten Weizens in dem Dispergiermedium verwendet werden, indem Propellerblätter oder Paddel radial an der das zylindrische Sieb tragenden Rotationswelle angebracht sind. Der macerierte Weizen und das dispergierte Medium können in den Eintrag der Trommel gebracht v/erden, wo der macerierte Weizen während der Bewegung durch Trommelkörper rascher Dispergierung unterliegt. Das dispergierte Endosperm entweicht durch das die Rotationswelle umgebende rotierende Sieb, während Hülle und Keim durch die Trommel weiterwandern und anschließend am Auslaßende abgezogen werden.

Abtrennung des Nichtendospermgewebes vom Endosperm

Diese Stufe des Hydroverfahrens besteht in der Abtrennung des relativ intakten Nichtendospermgewebes von der Endospermdispersion. Es besteht auch in variierendem Ausmaß je nach den verwendeten, speziellen mechanischen Einrichtungen in der Fortsetzung und endgültigen Auflösung der nativen Bindungsassoziation von Endosperm- und Nichtendospermgeweben.

Die geeignete Feststoffkonzentration in der Dispersion ist in erster Linie von der speziellen verwendeten Einrichtung abhängig, wobei Konzentrationen von etwa 4 bis etwa 30 % Feststoffen in dieser Trennstufe angewendet werden können.

Es kann ei j Vielzahl von Trennvorrichtungen hier ohne Zu-

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setzen oder Verschmutzen verwendet worden, da die Nichtendospemigewebe im wesentlichen intakt sind und der pH-Wort zur Verhinderung der Glutenierung dos Glutenproteins reguliert wird. Jede beliebige Trennvorrichtung oder Serienanordnung derartiger Vorrichtungen, welche über 90 % des Niclitendospermgewebes von feinteiligem Endosperm trennt, kann hier verwendet werden.

Die Behandlung der Endospermdispersion mit anschließender Trennung von Hülle, Keim und Schnitt hängt von vorherigen Behandlungen in Verbindung mit der beabsichtigten Verwendung des extrahierten Endosperms und der wirtschaftliehen Verfügbarkeit von Wasser ab. Gegebenenfalls kann das Endosperm anschließend durch übliche Mittel zu einem trockenen Produkt getrocknet werden, das fertig zur Verwendung beim Backen ist, oder es kann auch in seine Komponententeile gemäß dem in der US-PS 3 851 085 beschriebenen Verfahren getrennt werden, wobei auf diese Patentschrift hier speziell Bezug genommen wird.

Die Prüfung des nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Endospermproduktes zeigt, daß das Produkt durch vollständige Abwesenheit pathogener Organismen gekennzeichnet ist und nach mehreren unterschiedlichen Veriä hrensabläufen kein Anzeichen der Anwesenheit irgendwelcher pathogener Organismen auftrat. Die einzigen als anwesend nachgewiesenen Organismen waren Lactobacillusorganismen und im Fall des am stärksten bevorzugten Organismus Lactobacillus fermentae. Natürlich werden, selbst obgleich die Lactobacillusorganismen und der bevorzugte Lactobacillus fermentae-Organismus unschädlich sind, die meisten Organismen durch die endgültige Trocknungsstufe des Endosperms inhärent abgetötet oder desaktiviert. Wenn die endgültige Trocknung nicht eine vollständige Trocknung des Endosperms zu sein braucht, sondern vielmehr eine Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts auf einen geeigneten

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Wert zur Herstellung eines Teigs 'kann es zweckmäßig sein, dao Produkt zu pasteurisieren. Natürlich enden die mikrobiologischen Belange des Hydrobehandlungssystems, wenn das Verfahr^.: kein Naßyerfahren mehr ist. Wenn also das Endosperm £Otro'jl:.i: ist, ist die mikrobiologische Aktivität nicht mehr von scir./D^- wiegender Bedeutung.

Das folgende Beispiel dient zur näheren Erläuterung des Verfahrens der Erfindung ohne diese zu begrenzen. Sämtliche Prozentgehalte und Verhältnisse in dem folgenden Beispiel sowie in der Beschreibung und den Ansprüchen sind auf das Gewicht bezogen, falls nicht anders angegeben. Zum Zweck der Klarheit ist das folgende Beispiel unter fortlaufender Bezugnalmo auf das Fließschema gemäß Fig. 1 der Zeichnung gegeben.

Beispiel

76 kg (167 pounds) eines Gemischs aus hartem roten Sommor- und Winterweizen 10 mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 % und einem Weizenfeststoffgehalt von 67 kg (147 pounds) wurde wie nachfolgend beschrieben, hydrobehandelt. Das Verfahren wurde auf kontinuierlicher Durchsatzbasis durchgeführt, wird jedoch hier zum Zweck der Klarheit als absatzweise arbeitendes Verfahren dargestellt, wobei die Strömung eines speziellen Ansatzes entsprechend dem Durchsatz von Weizen je min durch das gesamte Verfahren beschrieben und dieser gefolgt wird. Der Weizen 10 wurde in den Einweichturm 12 eingebracht, 93,5 kg (206 pounds) Wasser 14 wurden in den Einweichtank zusammen mit dem vorstehend beschriebenen Weizen 10 eingeführt. Ferner wurden 0,45 kg (1 pound) 32?6ige Chlorwasserstoff säure 16 zu dem Einweichturm oder Tank 12 zugegeben, wobei die beiden Ausdrücke hier untereinander austauschbar gebraucht v/erden. Die Einweichlösung im Einweichturm 12 war nach Verdünnung mit dem Wasser 14 eine 0,04 normale Chlorwasserstoff säurelösung (pH etwa 1,7), welche 55,3 Gew.% des Materials im Einweichturm 12 umfaßte,und der Weizen umfaßte 44,7 Gew.% des Materials im Einweichturm 12. Die Temperatur

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des Einweichinediums im Einweichtürm 12 wurde auf 4O³C eingestellt. Das Verhältnis von Weizen zu Einweichlösung betrug etwa 1:1,25. Das Einweichmediuin wurde kontinuierlich durch Percolation durch das Weizenbett zirkuliert. Die Unterströmung wurde durch einen Wärmeaustauscher zum Oberteil des Betts gepumpt. Diese kontinuierliche zirkulative Perculaticn durch das Weizenbett im Einweichturm 12 wurde zur Erhöhung der Sorptionsgeschwindigkeit angewendet.

Nachdem der Einweichvorgang während eines Zeitraums von 8 Std. fortgesetzt worden war und der pH-Wert der Einweichlösung auf 3,0 aufgrund der Säuresorption durch den Weizen angestiegen war, wurden unschädliche Bakterien vom Genus Lactobacillus, Species formentum, in einer ausreichenden Menge zugegeben, um eine Population von etwa 100 000 bis etwa 900 000 je g Einweichflüssigkeit zu erhalten, wenn die Organismendichte 1 Std. nach Beimpfung gemessen wurde.

Die für die Zugabe des unschädlichen Lactobacillus verwendete Flüssigkeit war 2 ml der vorstehend beschriebenen und hier im einzelnen angegebenen Flüssigkeit. Der Sauerstoffwert innerhalb des Einweichtanks 12 wurde innerhalb der bestmöglichen Kontrolleinrichtung geregelt, um einen Sauerstoffsättigungswert von weniger als 5 Volumen^ zu erhalten.

In dem Fließdiagramm wird der zugesetzte Bakterienorganismus mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet.

Das Einweichen in der vorstehend beschriebenen Art wurde während weiterer 8 Std. fortgesetzt, wobei die vorstehend beschriebene Rezirkulation fortlaufend durchgeführt wurde. Nach einer Gesamteinweichzeit von 16 Std. wurde die Einweichflüssigkeit oder das Einweichmedium 20 von dem Einweichturm 12 abgezogen,und das hydratisierte Korn 22 wurde gleichfalls von dem Einweichturm 12 entfernt. Die Einweichflüssigkeit

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besaß eine pH-Wert von 3,5 und "einen Fe st st off gehalt von 1,4 ¹^. ; Das hydratisierte Korn 22 besaß einen pH-Wort, nämlich ciiic.i inneren pH-Wert von 5,2 und umfaßte 53 % Feststoffe und besaß eine Lactobacillus fermentum-Organismendichte von 10 bi:· 10' je g eingeweichtem Weizen. Das hydratisierte Korn 22 besaß einen Feuchtigkeitsgehalt von 47 Gew.?6.

Das hydratisierte Korn 22 wurde in den Macerator 24 geführt und wurde darin unter Aufspaltung der Hülle und Freileitung des Endosperms als eine plastische Hasse maceriert. Der I-Iaccrator 24 war eine Weiler-Nalirungsmittelmahlvorrichtung. In der Macerationsstufe wurden wenigstens 90 % von Hülle und Kein oberhalb einer Mindestabmessung von 300 μ beibehalten.

Das Einweichmedium 20 kann zum Zweck der Wirksamkeit des Gesamtverfahrens in den Verdampfer 21 eingeführt werden und zur Trockene eingedampft werden, um ein Produkt 25 kondensierter löslidisr Stoffe .zu. ergeben, das als Tiorfuttermittel, Düngemittel oder zu ähnlichen Verwendungen brauchbar ist.

Das Hacerat 26 enthielt 128 kg (283 pounds) Material mit eiizzn Feststoffgehalt von 66,3 kg (146,1 pounds), 52 % Feststoffe und besaß eine Lactobacillus fermentum-Organismenzählung im Bereich eines Minimums von 10 bis zu einem Maximum von 10' Gesamtplattenzählung je g Macerat 26. Der macerierte Weizen 26 wurde anschließend in eine Dispergierschleife bestehend aus einem Reservoir, einer Zentrifugalpumpe und einer Supratonmühle geführt. Die Reservoirpumpe und die Supratonmühle der Dispergierschleife sind in dem Fließdiagramm nicht speziell gezeigt, sondern sind durch die Dispergiervorrichtung 28 wiedergegeben. Das in der Dispergiervorrichtung 28 verwendete Dispergiermedium bestand aus einer verdünnten Dispersion des aus der nachfolgend erörterten zweiten Siebzentrifug

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rückgeführten Endosperms. Der maeerierte Weizen wurde zu einer Feststoffkonzentration von 11 % dispergiert, und die Dispersion wurde bei einem pH-Wert von 5,2 durch eine geregelte Zufuhr von Chlorwasserstoffsäure gehalten. Die Dispersion 30 wurde kontinuierlich von der Dispergierschleife in die erste Stufe eines zweistufigen Zentrifugalsieb-Tremisystems, wiedergegeben als Trennvorrichtung 32, abgezogen. In beiden Stufen wurden Mercon-SLebzentrifugen verwendet. Disporgiertes Endosperm 34 mit 9 /o Feststoffen wurde von der ersten Siebzentrifuge abgezogen,und die abgetrennte Fraktion aus Hülle und Keim und etwas restlichem Endosperm 32c wurde mit Wasser in einer Hülle und Keimwäsche 31 zu etwa 6 ?6 Feststoffen dispergiert. Die Dispersionslinie 31a wurde durch das Zentrifugalsieb der zweiten Stufe in einen Hülle-und Keimstrom 32a zu 32 % Feststoffen und eine verdünnte Dispersion des Endosperms 32b getrennt. Der Strom des verdünnten Endosperms 32b wurde wie durch Linie 32b wiedergegeben, als Dispergiermedium in die Dispergierschleife der ersten Stufe geführt. Die effektiven Sieböffnungen in dem Trennsystem waren wie folgt: Zentrifuge der ersten Stufe 381 μ Durchmesser, rund . Zentrifuge der zweiten Stufe 381 μ Durchmesser, rund.

Das abgetrennte Endosperm 34 wurde bei 35 zentrifugiert unter Einengung auf 40 % Feststoffe. Das konzentrierte Endo-sperm wurde mit NaOH auf einen pH-Wert von etwa 6,5 neutralisiert. Der überstehende lösliche Strom aus dem Endospermkonzentrat kann verwendet werden, um Wasser in dem Verfahren zu ersetzen. Das konzentrierte Endosperm wurde im Trockner 36 sprühgetrocknet. Es trat kein Anzeichen eines Wachstums pathogener Organismen auf.

Wenn das Verfahren des obigen Beispiels unter Verwendung anderer Lactobacillus Species, wie beispielsweise Lactobacillus

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lactis, bulgaricus, acidophilus, plantarum, brevis und debrueckii wiederholt wird, worden praktisch gleiche Ergebnisse erhalten, wobei das System ohne Anzeichen vorliegender schädlicher pathogener Organismen botrieben wird. Forr:::/ werden praktisch gleiche Ergebnisse erhalten, wenn ander:.· unschädliche Bakterienorganismen anstelle der oben bcscl·. -± — benen Lactobacillus-Grganisnen eingesetzt werden.

Das Verfahren wird in gleicher Weise zufriedenstellend durchgeführt, \ienn in verschiedenen Vorfahronogängen unterschiedliche Species der oben angegebenen Organismen verwendet "orden. In sämtlichen Fällen ergab die Überprüfung irgcndwolclior potentieller toter Stellen in dem Verfahren, daß die wachsenden vorherrschenden Organismen unschädliche Orgcnisnon sind, die aus dem ursprünglichen Impfstoff erzeugt wurden j, und in jedem Fall wurden keine schädlichen pathogenen Organismen ermittelt.

Das Endospermprodukt wurde geprüft^und es wurde festgestellt, daß es Stärkekörner, die in einer intakten ungelatiniertsn Form beibehalten wurden, und Gluten in einem dispergierbaran und praktisch undenaturierten Zustand aufwies.

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Claims (20)

Pa tentansprüche

1. Verfahren zur Hydro "behandlung von Weizen unter Erhalt eiii:.3 hülsenfreien Weizenproduktes, in dem die normale Zellstruktu::? des Endosperms praktisch vollständig aufgespalten wird und das. Endosperm in einem wäßrigen Medium dispergiert wird, während über das gesamte Verfahren praktisch sämtliche Stärkekörner in einer intakten ungelatinierten Form "beibehalten werden und währenddessen das Glutenprotein dispergiert wird, dadurch gekennz e..i ahnet, daß das wäßrige Medium mit einem nicht-pathogenen Organismus geimpft wird, der unter den Bedingungen des Hydroverfahrens selektiv wächst und für das Wachstum pathogener Organismen nicht zuträgliche Bedingungen erzeugt, wodurch sich in dem Hydrobehandlungssystem nicht-pathogene Organismen vermehren und das Potential für das Wachstum pathogener Organismen in dem System herabgesetzt wird.

2. Verfahren na ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren durchgeführt wird, indem abwechselnd wenigstens zwei verschiedene Stämme nicht-pathogener Organismen angewendet v/erden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht-pathogene Organismus vom G-enus Lactobacillus gewählt wird*

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der nicht-pathogene Organismus vom G-enus lactobacillus gewählt wird und aus der Species Lactobacillus laetis, bulgaricus, acidophilus, plantarum, brevis, debrueckii und/oder fermentum besteht.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als nicht-pathogener Organismus Lactobacillus fementura verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Organismendichte der nichtpathogenen Organismen innerhalb des Hydroverfahrens ausreichend ist, um sicherzustellen, daß sämtliche toten Stellen innerhalb des Systems durch die nicht-pathogenen Organismen beimpft sind.

7. Verfahren zur Hydrobehandlung von Weizen unter Abtrennung des Endosperms von den Hüllen- und Keimgeweben, dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) 1 Gew.-Teil Weizen in wenigstens 0,6 G-ew.-Teilen eines wäßrigen sauren Einweichmediums bei Temperaturen im Bereich von 18 bis etwa 45⁰C eingeweicht wird, bis das Korn einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 41 bis etwa 56 Gew.-$ des hydratisierten Korns erreicht hat, wobei das Einweichmedium Säure in ausreichender Konzentration und Menge enthält, um den pH-Wert des Einweichmediums außerhalb des Korns zwischen 1,2 und 5»O zu halten und den inneren pH-Wert des hydratisierten Korns auf 3,0 bis 5»6 herabzusetzen, wobei das Einweichmedium auch einen Impfstoff eines nicht-pathogenen Organismus enthält, der sich selbst unter den hier angegebenen Einweichbedingungen regeneriert,

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(b) das hydrotisierto Korn unter Aufspaltung der Hülle und Ifreilegung des Endospercms als eine plastische Masse naceriTt wird, während wenigstens 90 Gew.-$ der Hüll-, und des Keins oberhalb einer Hindestabmessung von 300 Mikron gehalten werden,

(c) das ma eerierte Korn in einem wäßrigen Dispergiennedium zu einer Peststoffkonzentration von 4 "bis etwa 50 ^C,O dispergiert wird und der pH-Wert der Dispersion zwischen etwa 3,0 und 5» 6 gehalten v/ird, wobei die Dispergierschc-::- wirkung ausreichend ist, um das Endosperm von den Hüllen- und Eeimgeweben abzulösen und

(d) die Dispersion in eine teilohenförraige Hüllen- und Ke iiD fraktion und eine Endo spermdispers ion getrennt wird, während über das gesamte Verfahren praktisch die gesamten Stärkekörner in einer intakten ungelatinierten Eorn gehalten werden und praktisch das gesamte Glutenprotein in einem dispergier"baren und praktisch undenaturierten Zustand mit Bezug auf die TeigMldungsfunktion gehalten wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 TdIs 7, dadurch gekennzeichnet, daß während der Dispergierungsstufe wenigstens 90 G-ew.-^ von Hülle und Keim oberhalb einer !■lind es ta brae s sung von 300 Hikron gehalten werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennze.ich.net , daß nach dem Einweichen das restliche Einweichmedium von dem hydratisierten Korn getrennt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Einweichmedium eine Säure in ausreichender Konzentration und Menge enthält, um den pH-Wert des Einweichmediums außerhalb des Korns zwischen 1,5 und 4,5 zu halten.

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11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch ge kenn zeichnet, daß in der Dispergierstufe der pH-Tyo?.:t d^: Dispersion zwischen 3,0 und 5»2 gehalten wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 "bis 11, dadurch g α kennzeichnet, daß nach der Trennstufe ein T:>il des liassers von der Endosporodispersion entfernt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1 "bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gelöste Sauerstoffgehalt innerhalb des Behandlungssyateas bei -weniger als 5 YoIu:.:on-;' gehalten wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e k e η :i zeichnet, daß der gelöste Sauerstoffgehalt des Systems bei weniger als 3 Volumen—$5 gehalten wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der gelöste Sauerstoffgeholt des Systems "bei weniger als 1 VolLvaen-^ gehalten wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß während des das Verfahren mit den Organismen beimpft wird, um eine mendichte voi
zu erhalten.

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mendichte von wenigstens 10 Organismen je Gramm Einweichria:

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch ge kenn zeichnet, daß die Organisraendichte wenigstens 10 Organismen je Gramm Einweichmasse beträgt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch g e k e η η ~

7 zeichnet , daß die Organisraendichte wenigstens 10 Organismen je Gramm Einweichmasse beträgt.

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19. "Verfahren nach Anspruch 1 "bis* 13, d a d u· r c h gelc en η zeichnet , daß die OrganisTnendichte 100 000 "bis etwa 900 000 je Gfraram Einweichmasse "beträgt.

20. Verfahren nach Anspruch 7 "bis 19, dadurch gekenn s e i c h η e t , daß der Einweichvorgang v/ährend eines Zeitraums von etwa 12 "bis etwa 24 Stunden durchgeführt v/ird, wobei der Impfstoff aus nicht—pathogenem Organismus zu den Einweichmediura der Stufe (a) zugegeben wird, nachdem etwa die Eälfte des Einweichzeitraums verstrichen ist.

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