DE2748750A1

DE2748750A1 - Verfahren zur behandlung einer mischung aus vitalem weizengluten und weizenstaerke

Info

Publication number: DE2748750A1
Application number: DE19772748750
Authority: DE
Inventors: Raoul Guillaume Philippe Walon
Original assignee: Unilever Bestfoods North America
Current assignee: Unilever Bestfoods North America
Priority date: 1976-11-01
Filing date: 1977-10-31
Publication date: 1978-05-03
Also published as: SE439170B; JPS6243652B2; SE7712253L; CA1097980A; NL174698B; JPS5356345A; DK483377A; FI63255B; ES463711A1; NL7711508A; BE860225A; AU512984B2; FR2368895A1; AU2997977A; MX4265E; FR2368895B1; MY8000198A; NZ185460A; FI773192A; GB1550070A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer Mischung aus vitalem Weizengluten und Weizenstärke, d. h. Weizenmehl, zur Gewinnung eines Weizenglutens in vitaler nichtdenaturierter Form sowie einer solubilisierten Stärke als Weizenprodukt, die in der vorliegenden Form verwendet oder weiter durch Verzuckerung behandelt werden kann.

Es ist bekannt, daß Weizengluten seine "vitalen" Eigenschaften verliert, wenn es der Einwirkung hoher Temperaturen ausgesetzt wird. Ferner ist es bekannt, daß Weizengluten eine Neigung zu einer Solubilisierung zeigt, wenn es in Kontakt mit warmem Wasser während einer längeren Zeitspanne steht. Aus diesen Gründen bedingt die Anwendung eines herkömmlichen enzymatischen Solubilisierungsverfahrens (d. h. Gelatinisierung, Verflüssigung und Solubilisierung des Stärketeils des Mehls durch Hitze und ein Verflüssigungsenzym, wie (%-Amylase) auf Weizenmehl eine Denaturierung sowie eine erhebliche Solubilisierung des Glutens. Wird ferner die solubilisierte Stärke mit einem Verzuckerungsenzym zur Gewinnung eines Stärkehydrolysate verzuckert, dann enthält das Hydrolysat eine große Menge an solubilisiertem Gluten, was eine Endraffination (insbesondere eine Entfärbung) schwierig und unzweckmäßig macht.

Herkömmliche Verfahren zur enzymatischen Solubilisierung von Stärke oder stärkeenthaltenden Materialien, wie Mehlen, Maismehlen, Haferschrot oder dgl., sehen eine Gelatinisierung der Stärke durch Erhitzen einer wäßrigen Aufschlämmung derselben entweder vor der Zugabe des Enzyms oder, falls eine wärmestabile &-Amylase verwendet wird, in Gegenwart des Enzyms vor. Bei der Durchführung dieser Verfahren werden hohe Temperaturen angewendet. Werden diese Verfahren auf ein Material angewendet, das vitales Weizengluten enthält, dann wird das Gluten denaturiert. Es ist seit langem bekannt, das CX-Amylasen Stärke unter nichtgelatinisierenden Bedingungen zu solubilisieren vermögen, die bekannten Verfahren wur-

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den jedoch niemals technisch durchgeführt. In der US-PS 2 451 wird ein Verfahren zur Umwandlung von purer Stärke in Dextrose mit &-Amylase unter nichtgelatinisierenden Bedingungen beschrieben. Bei der Durchführung dieses Verfahrens übersteigt die Temperatur nicht 45°C. Die Behandlungszeiten betragen 48 bis 72 Stunden und die Ausbeuten sind sehr niedrig. Das Verfahren ist für eine Anwendung auf ein Gluten-enthaltendes Stärkeprodukt ungeeignet.

In neuerer Zeit v/urden Verfahren zur wirksamen Hydrolyse von körniger Stärke ohne die herkömmliche Gelatinisierungsstufe entwickelt, wobei während der Hydrolyse die Reststärke seine körnige Form beibehält (vgl. beispielsweise die US-PS 3 922 196, 3 922 197, 3 922 198, 3 922 199 sowie 3 922 200). Diese Verfahren vermögen in sehr wirksamer Weise Stärke sowie Stärke-enthaltende Materialien zu hydrolysieren, die Bedingungen sind jedoch derartig, daß bei einer Anwendung auf Weizenmehl eine starke Solubilisierung und Denaturierung des vitalen Glutens erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Behandlung von Weizenmehl oder ähnlichen Produkten zur Gewinnung von Stärke, vitalem Gluten sowie eines Stärkehydrolysate . Durch die Erfindung soll ein Verfahren zur enzymatischen Solubilisierung plus gegebenenfalls einer enzymatischen Verzuckerung des Stärketeils einer glutenreichen Fraktion von Weizenmehl oder einer anderen Mischung aus Weizenmehl und Stärke geschaffen werden, das derartig arbeitet, daß das Gluten in nichtdenaturierter vitaler Form gewonnen wird und die solubilisierte (oder verzuckerte) Stärke praktisch kein solubilisiertes Gluten enthält und daher in herkömmlicher und wirtschaftlicher Weise raffiniert werden kann.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Mischung aus vitalem Weizengluten und Stärke in einer wäßrigen Suspension mit einer bakteriellen A-Amylase unter solchen Bedingungen behandelt, daß die Stärke ohne Gelati-

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— O ~

nisierung solubilisiert wird. Dies bedeutet, daß während der Solubilisierung die Reststärke in körniger, d. h. nichtgelatinisierter Form, gehalten wird. Nach der Solubilisierung der Stärke kann das Gluten, das sich noch in vitaler und nichtdenaturierter Form befindet, leicht auf herkömmliche Weise abgetrennt werden, beispielsweise durch Filtration, Dekantieren, Zentrifugieren oder durch Einsatz von Hydrozyklonen. Die solubilisierte Stärkelösung kann dann konzentriert und/oder getrocknet, weiter mit weiteren Enzymen unter Bildung von verzuckerten Produkten behandelt oder in der nachfolgend beschriebenen Weise als Substrat für die Hydrolyse von weiterer Stärke verwendet werden. Die spezifischen Bedingungen werden nachfolgend näher erläutert.

Die Erfindung kann unter Einsatz einer jeden Mischung aus Stärke und vitalem Weizengluten durchgeführt werden. In naheliegender Weise besteht in der Praxis das Ausgangsmaterial aus Weizenmehl. Daher wird die Erfindung nachfolgend im Zusammenhang mit ihrer Anwendung auf Weizenmehl beschrieben. Das Material, das zur enzymatischen Solubilisierung eingesetzt wird, sollte wenigstens ungefähr 25 % Protein (bezogen auf das Gewicht, Trockenbasis) enthalten, wobei ein Bereich von 25 bis 80 % Protein geeignet ist. Enthält das Ausgangsmaterial weniger als 25 % Protein, wobei sich der Rest hauptsächlich aus Stärke zusammensetzt, dann erfolgt eine unannehmbare Solubilisierung des Proteins infolge der eingehaltenen Reaktionsbedingungen, d. h. des Verhältnisses von Wasser zu Protein sowie der Zeit und Temperatur der Reaktion. Daher sollte das Weizenmehl zuerst in zwei Fraktionen aufgetrennt werden, wobei eine im wesentlichen reine Weizenstärke ist (die natürlich ein wertvolles Produkt darstellt), während die zweite Fraktion wenigstens 25 % (vorzugsweise 30 bis 40 %) Gluten enthält. Das erfindungsgemäße Verfahren wird dann auf die zweite Fraktion angewendet. Die erste Fraktionierung des Mehls kann in jeder

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Weise durchgeführt werden, wobei das einzige Erfordernis darin besteht, daß das Gluten nicht denaturiert ist. Eine Zentrifugendekantierung ist ein Beispiel für ein Verfahren, das für die Fraktionierung angewendet werden kann.

Einer wäßrigen Aufschlämmung der zweiten glutenreichen Fraktion (Feststoffkonzentration vorzugsweise 10 bis 35 Gew.-%) wird eine bakterielle &-Amylase zugesetzt, die vorzugsweise im wesentlichen frei von Protease ist. Man läßt das Enzym mit der Stärke während einer kurzen Zeitspanne (die nicht ungefähr 6 Stunden übersteigt) bei einer Temperatur von nicht mehr als ungefähr 60⁰C reagieren (die bevorzugte Temperatur liegt zwischen 45 und 60⁰C). Es wird ein pH eingehalten, der optimal für einen Angriff des Enzyms auf die Stärke ist. Durch dieses Verfahren wird im wesentlichen alle (oder soviel wie gewünscht) Stärke vollständig solubilisiert. Das Gluten wird nicht denaturiert, wobei ferner keine Solubilisierung des Glutens erfolgt. Daher kann man leicht das noch vitale Gluten einschließlich der solubilisierten Stärke, die eine minimale Menge an solubilisiertem Protein enthält, gewinnen. Die solubilisierte Stärke kann konzentriert und/oder getrocknet und als solche verwendet oder einem herkömmlichen Verzuckerungsverfahren unterzogen werden.

Die eingesetzte bakterielle O(-Amylase ist vorzugsweise eine solche, die innerhalb eines pH-Bereiches von ungefähr 4,0 bis ungefähr 7,0 aktiv ist und eine merkliche Aktivität bei relativ niedrigen Temperaturen, d. h. 60⁰C und darunter, besitzt. Bevorzugte Quellen für derartige (X-Amylasen sind bestimmte Spezies von Bacillus Mikroorganismen, beispielsweise B. subtilis, B. licheniformis, B. co agulans und B. amyloliquefaciens. Geeignete Qi-Amylasen werden in der OE-AS 4836/70 sowie in der US-PS 3 697 378 beschrieben. Besonders geeignete Amylasen sind solche, die auf B. licheniformis zurückgehen, wie in der genannten DT-OS beschrieben wird. Besonders bevorzugt ist die OC-Amy läse, die auf den

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B. licheniformis Stamm NCIB 8061, NCIB 8059, ATCC 6598, ATCC 6634, ATCC 8480, ATCC 9945A und ATCC 11945 zurückgeht. Diese Amylase ist ungewöhnlich wirksam bezüglich der Verflüssigung von körniger Stärke. Ein derartiges Enzym wird unter dem Warenzeichen "Thermamyl" von der NOVO Enzyme Corporation, Mamaroneck, New York, in den Handel gebracht. Thermamyl zeichnet sich durch die folgenden Eigenschaften aus:

(a) Es ist thermisch stabil;

(b) es ist aktiv innerhalb eines weiten pH-Bereiches und

(c) seine Aktivität und Wärmestabilität hängen weniger von dem Vorliegen von zugesetzten Kalziumionen ab als im Falle von anderen (X- Amy lasen.

Typische Analysenwerte von drei verschiedenen Thermamylzubereitungen sind nachfolgend zusammengefaßt:

Thermamyl 60 Thermamyl 120 Thermamyl Trockensubstanz, %

Of-Amylaseaktivität, U/g (in der vorliegenden Form) Protein, %, Trockenbasis Asche, %, Trcckenbasis
Calcium, %, Trockenbasis Natrium, %, Trcckenbasis

Weitere verfügbare geeignete ft-Amylasen sind folgende:

35,4	98,8	94,6
1156,0	2105,0	9124,0
26,5	21,2	21,2
60,1	91,2	64,4
0,04	0,72	4,0
12,3	12,2	—

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	Tabelle I	Form Aktivität	4874 U/g
Enzymzubereitung	Firma	Pulver	3760 U/g
Rhozyme H-39	Rohm & Haas	Pulver	2043 U/ml
Takamine HT-1000	Miles	Flüssigkeit	1213 U/ml
Tenase	Miles	Flüssigkeit	7310 U/g
Dex-Lo MM	Wallerstein	Pulver	1599 U/ml
Novo SP-96	Novo	Flüssigkeit	26593 U/g
Novo B- subtilis	Novo	Pulver	1918 U/ml
Kleistase GM-16	Daiwa Kasai	Flüssigkeit	11655 U/g
Kleistase L-1	Daiwa Kasai	France. Pulver	13300 U/ml
Rapidase SP-250	Societe "Rapidase¹¹	Flüssigkeit
Maxamyl LX6000	Gist Brocades

Die Of-Amylase sollte im wesentlichen frei von Proteaseaktivitat sein, damit eine zu starke Solubilisierung des Glutens verhindert wird. Da praktisch alle im Handel erhältlichen Of-Amylasezubereitungen Proteaseaktivität enthalten, ist es nötig, zuerst die Zubereitung zu behandeln, um sie im wesentlichen proteasefrei zu machen. Dies läßt sich leicht im Falle von Thermamylzubereitungen dadurch bewerkstelligen, daß eine wäßrige Aufschlämmung der Enzymzubereitung bei 70 bis 80⁰C während einer Zeitspanne von 30 bis 4 5 Minuten erhitzt wird.

Die Menge der eingesetzten Öf-Amylase muß natürlich dazu ausreichen, wenigstens im wesentlichen alle vorliegende Stärke zu solubilisieren, d. h. wenigstens ungefähr 0,1 Aktivitätseinheiten pro Gramm Stärke (die erfindungsgemäß verwendete CX-Amylaseaktivität wird nach der in der US-PS 3 922 196 beschriebenen Methode bestimmt). Vorzugsweise wird jedoch mehr als die minimale Menge der Ök-Amylase verwendet, und zwar aus zwei Gründen. Zunächst beschleunigt eine überschüssige Menge des Enzyms das Solubilisierungsverfahren, wodurch die Zeit herabgesetzt wird, während welcher das Gluten den Verfahrensbedingungen in der entsprechenden minimalen Glutensolubilisierung ausgesetzt wird. Ein zweiter und aus wirtschaftlichen Gründen äußerst wichtiger Vorteil besteht darin,

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daß nach der Abtrennung der Glutenfraktion die solubilisierte Stärke, die in Form einer verdünnten Lösung vorliegt, die noch aktive Of-Amy läse enthält, direkt als Medium für die Solubilisierung von weiterer Stärke durch bloßes Zugeben von frischer roher Stärke und erforderlichenfalls Einstellen der Bedingungen zu einer optimalen Solubilisierung der frischen Stärke verwendet werden kann. Nach der Solubilisierung der weiteren Stärke kann das Produkt natürlich eine Verzuckerung mit dem entsprechenden Enzym, beispielsweise Glucoamylase, zur Erzeugung von Dextrose oder Dextroseenthaltenden Hydrolysaten, ß-Amylase (mit oder ohne entzweigendem Enzym, beispielsweise Ä-1,6-Glucosidase) zur Erzeugung von Maltosesirupen etc. ausgesetzt werden. Will man ein Verzuckerungsenzym zu irgendeiner Stufe des Verfahrens verwenden, dann ist es vorteilhaft, dieses oder wenigstens einen Teil davon direkt der Ausgangsmehlfraktion zusammen mit der bakteriellen (X-Amylase zuzusetzen. Das Vorliegen eines verzuckernden Enzyms in Verbindung mit der OC-Amylase dient zu einer weiteren Beschleunigung der SoIubilisierungsstufe, v/odurch die mit einer derartigen Beschleunigung zusammenhängenden Vorteile erzielt werden.

Wie aus den Beispielen hervorgeht, kann auf der Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens ein äußerst zweckmäßiges System zur Gewinnung von sowohl vitalem Gluten als auch Stärkehydrolysaten mit jeder gewünschten Zusammensetzung aus Weizenmehl erhalten werden, indem zuerst das Mehl, beispielsweise durch Zentrifugendekantieren, unter Gewinnung einer Stärkefraktion und einer glutenreichen Fraktion getrennt wird, worauf der glutenreichen Fraktion bakterielle ft-Amylase in einer Menge zugesetzt wird, die dazu ausreicht, nicht nur den Stärkeanteil dieser Fraktion zu solubilisieren, sondern auch die bei der Abtrennungsstufe erhaltene Stärke, wobei gegebenenfalls eines oder mehrere Verzuckerungsenzyme zugesetzt werden und anschließend die glutenreiche Fraktion dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgesetzt wird, wobei das vitale Gluten erhalten wird und dann die Stärke aus der Abtrennungsstufe der solubilisierten Stärke zugegeben wird,

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die in Form einer verdünnten wäßrigen Lösung vorliegt, die aktive CX-Amylase enthält, wobei die frische Stärke solubilisiert und gegebenenfalls verzuckert wird, worauf das Hydrolysat auf herkömmliche Weise raffiniert wird. Dieses System kann als geschlossenes System bezeichnet werden, da bei ihm keine Abwasserbeseitigungsprobleme auftreten.

Der pH-Wert des Solubilisierungsverfahren richtet sich natürlich nach dem Einsatzbereich der eingesetzten ft-Amylase, wobei die Anwendung des optimalen pH des Enzyms bevorzugt wird. Die meisten (X-Amylasen entwickeln ihre optimale Aktivität bei einem pH von ungefähr 6 (der optimale pH für Thermamyl ist 5-7, für Rapidase 6, etc.). Die Verzuckerungsenzyme entwickeln gewöhnlich eine optimale Aktivität bei niedrigeren pH-Werten (beispielsweise 4,0 bis 4,5 im Falle von Glucoamylasen). Wird daher ein Verzuckerungsenzym in Verbindung mit der Oc-Amylase während der Solubilisierung verwendet, dann kann es zweckmäßig sein, einen "KompromißpH" einzuhalten. Der bevorzugte pH-Wert für diese Verfahrensmaßnahme läßt sich leicht ermitteln.

Die Solubilisierungszeit muß natürlich dazu ausreichen, das gewünschte Ausmaß der Stärkesolubilisierung zu erzielen, sollte jedoch so kurz wie möglich sein, damit eine übermäßige Solubilisierung des Glutens vermieden wird. Die erforderliche Zeit hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise der zu solubilisierenden Stärkemenge, der Menge und dem Typ der eingesetzten ft-Amylase, dem Vorliegen oder der Abwesenheit eines Verzuckerungsenzyms, der Feststoffkonzentration und der Temperatur. Eine Zeitspanne von mehr als 6 Stunden sollte vermieden werden, da eine längere Zeitspanne eine Solubilisierung einer unannehmbaren Glutenmenge zur Folge hat, wodurch die Ausbeute an vitalem Gluten herabgesetzt wird und zuviel Farbe in die solubilisierte Stärkelösung eingeführt wird, so daß die Endraffination schwierig und kostspielig wird. Unter den meisten Bedingungen kann die Solubilisierung innerhalb T bis 3 Stunden beendet werden. Dies ist die bevorzugte Zeitspanne.

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Die bevorzugte Temperatur der Solubilisierung beträgt ungefähr 60⁰C, kann jedoch auch nur 45°C ausmachen. Tiefere Temperaturen verlängern die Zeit und sollten vermieden werden. Eine Temperatur von wesentlich oberhalb 60⁰C hat eine Denaturierung des Glutens zur Folge.

Die A-Amylase-enthaltende Aufschlämmung kann in herkömmlicher Weise auf die Solubilisierungstemperatur gebracht werden, ein zu schneller Anstieg von 50⁰C auf die Endtemperatur kann jedoch in gewissem Ausmaße eine Denaturierung des Glutens verursachen und sollte vermieden werden. Ein Temperaturanstieg von 50 auf 60⁰C während einer Zeitspanne von 10 Minuten ist zufriedenstellend.

Die folgenden Beispiele erläutern die Durchführung der Erfindung. In den Beispielen wird die Thermamyl 60 <3f-Amylase-Zubereitung in der Weise im wesentlichen proteasefrei gemacht, daß die flüssige Zubereitung in der gelieferten Form während einer Zeitspanne von 30 bis 45 Minuten auf 80⁰C erhitzt wird. Diese Behandlung hat eine vollständige Inaktivierung der Protease ohne merklichen Verlust an Λ-Amylaseaktivität zur Folge. Die Maxamyl LX6000-Zubereitung wird in der Weise behandelt, daß zuerst diese flüssige Enzymzubereitung in der gelieferten Form in einer Lösung eines Stärkehydrolysats mit niedrigen Dextroseäquivalent (30 %, Trockensubstanz), die zugesetztes Kalzium enthält, aufgelöst wird, v/orauf während einer Zeitspanne von 3 0 Minuten auf 75⁰C erhitzt wird. Diese Behandlung zerstört im wesentlichen die ganze Protease, wobei 90 % der (X-Amylaseaktivität zurückbleiben.

Alle in den Beispielen und in den Ansprüchen angegebenen Prozentangaben beziehen sich, sofern nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht.

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Beispiel 1

Dieses Beispiel zeigt die Solubilisierung einer glutenreichen Weizenmehlfraktion sowohl mit O(-Amylase als auch einem Verzuckerungsenzym (ß-Amylase), sowie die abschließende Herstellung eines Sirups mit hohem Maltosegehalt zusätzlich zu der Gewinnung eines vitalen Glutenprodukts.

1000 kg eines weichen Weizenmehls (88,6 % Trockensubstanz, enthaltend 10,2 % Protein, 76,5 % Stärke, 1,8 % Fett und jeweils ungefähr 0,4 % Asche und Fasern) werden in 2000 kg Wasser suspendiert. Die Suspension wird zur Beseitigung eines Teils der groben Fasern gesiebt. Die Suspension wird gerührt, um das Protein und die Stärkekomponenten in einem homogenen Zustand zu halten, d. h. um das Gluten an einem Agglomerieren zu hindern. Die Suspension wird dann einer Alfa-Laval-Zentrifugendekantiervorrichtung zugeleitet, deren Rotationsgeschwindigkeit 2000 Upm beträgt. Der Überlauf (proteinreiche Fraktion) und der ünterstrom (Stärkefraktion) werden gesammelt. Der ünterstrom, der ungefähr 2,5 % Protein und einige Fasern und Asche zusätzlich zu der Stärke enthält, wird dann in der Weise gereinigt und konzentriert, daß er zuerst durch eine Reihe von Superzentrifugendekantiervorrichtungen (2000 üpm) geschickt und dann einer Entwässerungszentrifugiereinrichtung zugeleitet wird. Der Filterkuchen wird schnell auf einen Feuchtigkeitsgrad von ungefähr 13 % getrocknet. Das Produkt enthält 98,7 % Weizenstärke, 0,6 % Protein und 0,1 % Asche.

Die Überlauff raktion weist einen Trockensubstanzgehalt von 12 % auf, enthält 29,7 % Protein (Gesamt-Kjeldahl), bezogen auf Trockenbasis. Der pH wird auf 5,5 eingestellt, worauf 0,4 % proteasefreie bakterielle Öf'-Amylase (Thermamyl 60) und 0,06 % ß-Amylase (Biozyme M. der Amano Chemicals) zugesetzt werden (Gew.-%, Trockenbasis, bezogen auf das Gesamttrockengewicht). 200 ppm CaCl- werden ebenfalls zugesetzt, die Temperatur auf 57⁰C erhöht und auf diesem Wert während

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einer Zeitspanne von 2 Stunden gehalten. Nach Beendigung dieser Zeitspanne sind 98,3 % der Stärke solubilisiert.

Das Produkt wird durch eine Sharples-Zentrifugiereinrichtung, die mit 12000 Upm arbeitet, geschickt. Der Unterstrom (Glutenfraktion) und der Überlauf (lösliche Stärkefraktion) werden gesammelt. Der Unterstrom besitzt einen Trockensubstanzgehalt von 35,6 % und enthält 68,2 % Protein, bezogen auf Trockenbasis. Er wird auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 5,3 % unter den folgenden Bedingungen sprühgetrocknet:

Konzentration der Beschickung: 35,6 %

Temperatur der Beschickung: 45⁰C

Einlaßtemperatur: 161⁰C

Auslaßtemperatur: 88°C

Der Glutenanteil (68 %) des erhaltenen Trockenprodukts hat seine ursprüngliche Unlöslichkeit beibehalten.

Der Überlauf besteht aus einer verdünnten (7,6 %, Trockensubstanz) solubilisierten Stärkelösung, die iX-Amylase enthält. Die Qf-Amylase hat noch 90 % ihrer ursprünglichen Aktivität beibehalten. Diese Lösung wird mit der zuvor gewonnenen und getrockneten Weizenstärke auf einen Trockensubstanzgehalt von 30 % eingestellt. Der pH wird auf 6,0 eingestellt. Die Temperatur wird auf 95°C erhöht, worauf die Aufschlämmung solange bei dieser Temperatur gehalten wird, bis die Stärke verflüssigt ist. Die Temperatur wird dann auf 58°C abgesenkt, worauf der pH auf 5,0 eingestellt wird. ß-Amylase wird in einer Menge von 0,05 Gew.-% (bezogen auf Trockensubstanz) zugesetzt. Die Stärke wird unter diesen Bedingungen während einer Zeitspanne von 12 Stunden verzuckert, worauf das Produkt mit (a) 0,5 % verbrauchter Kohle, (b) einem starken Kationenaustauscherharz, (c) sulfonierter Kohle ("Dusarit" von Imacti) und (d) einem schwachen Anionenaustauscherharz gereinigt wird. Das Produkt wird konzentriert und an 0,5 %iger frischer Aktivkohle vorbeigeleitet. Das klare, wasserhelle Produkt besitzt ein Dextroseäquivalent von 4 3,7, einen Dextrosegehalt von

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3 %, einen Maltosegehalt von 55 % sowie einen Gehalt an Tri- und höheren Sacchariden von 42 %.

Beispiel 2

Eine wäßrige Aufschlämmung eines weichen Weizenmehls wird wie in Beispiel 1 hergestellt und einer Alfa-Laval-Zentrifugendekantiereinrichtung zugeleitet. Die Zentrifugendekantiereinrichtung wird in einer solchen Weise betrieben, daß ein Überlauf mit 12,8 % Trockensubstanz erhalten wird, die 32,6 % Protein, bezogen auf Trockenbasis, enthält.

Der Unterstrom (Stärkefraktion) wird gesammelt und wie in Beispiel 1 verarbeitet.

Der Überlauf wird gesammelt und in drei Portionen aufgeteilt, die mit A, B und C bezeichnet werden. Diese Portionen werden dann wie folgt behandelt:

A.

Herstellung eines Maltodextrins - Verwendung von Of-Amylase allein für die Solubilisierung

Die Temperatur wird auf 60⁰C und der pH auf 6,0 eingestellt. Die proteasefreie Thermamyl 60- (X-Amyläse wird in einer Menge von 0,3 %, bezogen auf das Gesamttrockengewicht, zugesetzt. Hach einer Reaktionszeit von 2 Stunden sind 97,6 % der Stärke solubilisiert.

Das Produkt wird mit einer Sharples-Zentrifuge (12000 Upm) zentrifugiert. Der Unterstrom mit einem Gehalt an Trockensubstanz von 36,7 %, die 72 % vitales Gluten (Trockenbasis) enthält, wird wie in Beispiel 1 sprühgetrocknet.

Der Überlauf, der einen Trockensubstanzgehalt von 7,6 % aufweist und noch 90 % aktive tf-Amylase enthält, wird mit frischer Stärke bis zu einem Trockensubstanzgehalt von 30 %

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angereichert. Der pH wird auf 6,0 eingestellt, worauf die Temperatur auf 94⁰C gebracht wird. Nach einer 2-stündigen Reaktionszeit wird die Temperatur auf 125°C zur Inaktivierung des Enzyms erhöht. Danach wird das Produkt, bei dem es sich um ein stärkefreies lösliches Maltodextrin mit einem Dextroseäquivalent von 18,6 handelt, in herkömmlicher Weise gereinigt und sprühgetrocknet.

B:

Herstellung von Dextrose - Verwendung von <3i-Amylase und Glucoamylase zur Solubilisierung.

Der pH wird auf 5,5 eingestellt. Thermamyl 60 (0,25 %) und Glucoamylase (0,06 %) (Enzyme), wobei sich die Prozentangaben auf das Gesamttrockengewicht beziehen, werden zugesetzt. Die Temperatur wird auf 60⁰C eingestellt und auf diesem Wert während einer Zeitspanne von 90 Minuten gehalten.

Das Produkt wird wie in A zentrifugiert, worauf der Unterstrom ein zweites Mal zentrifugiert wird, um weitere lösliche Stärke zu beseitigen und eine Fraktion mit einem höheren Gehalt an vitalem Gluten zu erhalten. Der Unterstrom aus der zweiten Zentrifuge, der 78 % vitales Gluten enthält, wird wie in Beispiel 1 sprühgetrocknet.

Die Überläufe aus beiden Zentrifugen werden vereinigt. Die ßf-Amylaseaktivität in dieser Fraktion beträgt 90 % der Ursprungsaktivität, es bleibt jedoch nur eine sehr geringe Glucoamylaseaktivität zurück. Frische Stärke wird bis zur Einstellung eines Trockensubstanzgehaltes von 28,6 % zugesetzt. Der pH wird auf 6,0 eingestellt. Die Temperatur wird auf 95°C erhöht und solange auf diesem Wert gehalten, bis die Stärke vollständig verflüssigt ist.

Die Temperatur wird dann auf 55°C abgesenkt und der pH auf 4,2 eingestellt, v/orauf 0,04 % Glucoamylase zugesetzt werden. Nach einer 33 Stunden dauernden Verzuckerungszeit besitzt das

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Produkt ein Dextroseäquivalent von 97,6 und enthält 94,8 % Dextrose. Es wird in herkömmlicher Weise zur Gewinnung eines 99,6 % Dextrose enthaltenden Produkts gereinigt, kristallisiert und getrocknet.

C.

Herstellung von Dextrose - Verwendung von CK-Amylase allein für die Solubilisierung.

Diese Portion wird mit Of-Amyläse wie die Portion A behandelt, und zwar einschließlich des Zentrifugierens und der Behandlung des Unterstroms, der 72 % vitales Gluten enthält.

Dem Oberlauf (der noch 90 % Öf-Amylase enthält) wird frische Stärke bis zur Einstellung eines Trockensubstanzgehaltes von 28,6 % zugesetzt. Die Temperatur wird auf 95°C erhöht und auf diesem Wert solange gehalten, bis die Stärke verflüssigt ist. Dann wird auf 55°C abgekühlt, worauf der pH auf 4,8 eingestellt wird. Glucoamylase wird in einer Menge von 0,7 % zugesetzt. Das Produkt wird zu Dextrose wie unter B beschrieben verzuckert.

Beispiel 3

In diesem Beispiel werden drei getrennte Versuche durchgeführt, die mit A, B und C bezeichnet werden. Zur Durchführung eines jeden Versuchs wird Weizenmehl, das 11 % Protein enthält, nach der in den vorstehenden Beispielen beschriebenen Methode in Wasser suspendiert und mittels einer AIfa-Laval-Zentrifugendekantiereinrichtung fraktioniert, wobei (1) eine Unterstromfraktion (Stärke), die nach der in den vorstehenden Beispielen beschriebenen Methode gewonnen wird, (2) ein Oberlauf (proteinreiche Fraktion) mit folgender Zusammensetzung erhalten werden:

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- 20 -	Gesamtgewicht	1777,5	2748750
% Trockensubstanz	16	kg
Gewicht, Trockensubstanz	284,4
% Protein, Trockenbasis	33,65	kg
Gewicht, Protein	95,7
	kg

Jede proteinreiche Fraktion wird mit einer bcikteriellen CV-Amylase bei einem pH von 6 ' bei einer Temperatur von 60⁰C während einer Zeitspanne von 4 Stunden behandelt. Der Unterschied zwischen den Versuchen liegt in den eingesetzten Enzymzubereitungen. A: Maxamyl LX 6000, zurückgehend auf Bacillus subtillus, behandelt, um diese Zubereitung im wesentlichen frei von Protease zu machen, wird in einer Menge von 0,25 %, bezogen auf das Trockengewicht, zugesetzt. B: Thermamyl 60 (proteasefrei) wird in einer Menge von 0,5 % zugesetzt. C: Thermamyl 60, nicht behandelt, um diese Zubereitung im wesentlichen proteasef rei zu machen, wird in einer Menge von 0,5 % zugesetzt.

Nach der Behandlung wird jedes Produkt mittels einer Toniatti-Zentrifugiereinrichtung, die bei 25000 üpm arbeitet, abgetrennt. Der jeweilige ünterstrom (vitales Gluten) und der Überlauf (lösliche Stärke) besitzen die in der Tabelle II angegebenen Zusammensetzungen.

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Tabelle II

Unterstrcm (Fraktion mit vitalem Gluten) Gesamtgewicht % Trockensubstanz Gewicht, Trockensubstanz % Protein, Trockenbasis Gewicht Protein

578	,3 kg	561	,5 kg	467,3 kg
26	,8 %	23	,4 %	27,6 %
155	kg	131	kg	129 kg
55	%	65	%	53,7 %
85	,25 kg	85	,15 kg	69,27 kg

Überlauf (Fraktion der löslichen Stärke)

Gesamtgewicht % Trockensubstanz Gewicht Trockensubstanz % Protein

Gewicht Protein

1431,7 kg 1448,5 kg 1542,7 kg

8,9 % 10,5 % 10,1 %

129,4 kg 152,1 kg 155,8 kg

8,1 % 6,8 % 16,9 %

10,3 kg 10,3 kg 26,3 kg

Die vorstehenden Werte erläutern die Zweckmäßigkeit der Verwendung einer Gr-Amylase, die im wesentlichen proteasefrei ist, um die Solubilisierung des Glutens auf einem Minimum zu halten.

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Claims

MÜLLER-BORE · DEUFKI. · SCJlÖN · HERTEL DR. WOLFGANG MOLLER-BORE CfATENTANWALTVON 19Z7-1973) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHVS. C 3021 CPC International Inc., International Plaza, Englewood Cliffs, New Jersey 07632, USA Verfahren zur Behandlung einer Mischung aus vitalem Weizengluten und : Weizenstärke. Patentansprüche

1. Verfahren zur Behandlung einer Mischung aus vitalem Weizengluten und Weizenstärke, die wenigstens ungefähr 25 % Protein enthält, zur Abtrennung des vitalen Glutens und
zur Gewinnung einer solubilisierten Stärke als zweites Produkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in einem wäßrigen Medium der Einwirkung einer bakteriellen

Oi-Amylase unter solchen Bedingungen unterzogen wird,
daß eine erhebliche Menge der Stärke ohne Gelatinisierung solubilisiert wird, wobei die Temperatur während der Solubilisierung zwischen ungefähr 45 und ungefähr 60⁰C und der pH-Wert zwischen ungefähr 5 und ungefähr 7 gehalten
wird und die Behandlungszeit ungefähr 6 Stunden nicht übersteigt, worauf das vitale Gluten von der solubilisierten Stärke abgetrennt wird.

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X SB · SIXBCRTSTB. *· POSTFACH M 07SO · ΚΛΒΧΧ.: V VKOOPAT ■ ISL <08β> 47100» · TET.E X a-ä*S93

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Of-Amylase im wesentlichen frei von Protease ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Mischung aus vitalem Weizengluten und Weizenstärke aus einer proteinreichen Fraktion besteht, die Weizenmehl enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte proteinreiche Fraktion ungefähr 25 bis ungefähr 80 % Protein enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Fraktion ungefähr 30 bis ungefähr 40 % Protein enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Fraktion in der Weise erhalten worden ist, daß eine wäßrige Aufschläinmung aus Weizenmehl einer Zentrifugendekantierung zur Trennung des Mehls in die proteinreiche Fraktion und eine zweite Fraktion, die im wesentlichen aus proteinfreier Weizenstärke besteht, unterzogen worden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte bakterielle OC-Amylase im wesentlichen frei von Protease ist und auf einen Bacillus-Mikroorganismus zurückgeht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte OC-Amylase auf einen Mikroorganismus zurückgeht, der von der Gruppe ausgewählt wird, die aus Bacillus licheniformis und Bacillus subtillus besteht.

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~³~ 27/.8750

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bakterielle ft-Amylase in einer Menge zugesetzt wird, die in einem Überschuß zu der minimalen Menge vorliegt, die notwendig ist, die ganze vorliegende Stärke zu solubilisieren, wobei die Solubilisierungszeit ungefähr 3 Stunden nicht übersteigt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Abtrennung des vitalen Glutens die solubilisierte Stärkelösung, die noch aktive Enzyme enthält, mit frischer roher Stärke vereinigt wird, worauf die erhaltene Mischung einem Solubilisierungsverfahren unterzogen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem die erhaltene solubilisierte Stärke mit einem Verzuckerungsenzym verzuckert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Verzuckerungsenzym aus Glukoamylase besteht .

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Verzuckerungsenzym aus einem maltogenen Enzym besteht.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem ein Verzuckerungsenzym der Ausgangsmischung zugesetzt wird, wobei nach der Abtrennung des vitalen Glutens die solubilisierte Stärkelösung, die noch aktive Enzyme enthält, mit frischer roher Stärke vereinigt wird und die erhaltene Mischung einem Solubilisierverfahren unterzogen wird, worauf die auf diese Weise solubilisierte Stärke mit einem Verzuckerungsenzym verzuckert wird.

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15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Verzuckerungsenzym aus Glucoamylase besteht.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzuckerungsenzym aus einem maltogenen Enzym besteht.

17. Verfahren nach Anspruch 1 zur Behandlung von Weizenmehl, dadurch gekennzeichnet, daß

A. das Weizenmehl in eine erste Fraktion, die im wesentlichen aus purer Weizenstärke besteht, und eine zweite proteinreiche Fraktion, die wenigstens 25 % Protein enthält, fraktioniert wird,

B. der Stärkeanteil der zweiten Fraktion in der Weise solubilisiert wird, daß

(1) einer wäßrigen Aufschlämmung dieser Fraktion eine proteasefreie bakterielle Ai-Amylase in einer Menge zugesetzt wird, die dazu ausreicht, nicht nur die in der Fraktion vorliegende Stärke, sondern auch wenigstens einen erheblichen Anteil der Weizenstärke zu solubilisieren, die als erste Fraktion in der Stufe A erhalten wird, und

(2) die Mischung der Einwirkung eines Enzyms bei einer Temperatur zwischen ungefähr 4 5 und ungefähr 60⁰C sowie einem pH zwischen ungefähr 5 und ungefähr 7 während einer Zeitspanne von nicht mehr als ungefähr 3 Stunden unterzogen wird,

C. das vitale Gluten aus der erhaltenen solubilisierten Stärkelösung abgetrennt und gewonnen wird,

D. wenigstens ein erheblicher Teil der als erste Fraktion der Stufe A erhaltenen Weizenstärke der solubilisierten Stärkelösung, die aktive Enzyme enthält, zugesetzt wird, und

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E. die erhaltene Mischung durch die aktiven Enzyme solubilisiert wird, die in der solubilisierten Stärkelösung enthalten sind.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich enzymatisch die solubilisierte Stärke, die
in der Stufe E. erhalten worden ist, verzuckert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die enzymatische Verzuckerung unter Einsatz von Glucoamylase ausgeführt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die enzymatische Verzuckerung unter Einsatz eines maltogenen Enzyms durchgeführt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchführung der Stufe B ein Verzuckerungsenzym der wäßrigen Aufschlämmung zusätzlich zu der bakteriellen (X-Amylase zugesetzt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte bakterielle OC-Amylase auf einem Mikroorganismus zurückgeht, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Bacillus licheniformis sowie Bacillus subtillus besteht.

23. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Weizenmehl durch Zentrifugendekantierung fraktioniert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Weizenmehl in eine erste Fraktion, die im wesentlichen aus purer Weizenstärke besteht, und eine zweite proteinreiche Fraktion, die ungefähr 30 bis ungefähr 40 % Protein enthält, fraktioniert wird.

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