DE3405208A1 - Process for the preparation of a water-binding agent based on hemicellulose, and the use of the agent - Google Patents
Process for the preparation of a water-binding agent based on hemicellulose, and the use of the agentInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung eines wasserbindenden MittelsProcess for the preparation of a water-binding agent
auf Basis von Hemicellulose sowie Verwendung des Mittels Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines wasserbindenden Mittels auf Basis von Hemicellulose aus der Alkalisierlauge von Zellstoff bei der Viskosebereitung durch Fällen der technischen Hemicellulose unter Verwendung von aliphatischen Alkoholen, sowie die Verwendung verfahrensgemäß hergestellter Produkte, insbesondere für die Lebensmitteltechnologie.based on hemicellulose and use of the agent The invention relates to a method for producing a water-binding agent based on Hemicellulose from the alkalizing liquor in cellulose in the preparation of viscose Felling of technical hemicellulose using aliphatic alcohols, as well as the use of products manufactured according to the process, in particular for Food technology.
Bei der Bereitung der Viskose in Viskosefaserfabriken fallen die sogenannten "technischen Hemicellulosen" an, die als Abfallstoffe bis heute ins Abwasser geleitet werden und dabei in unerwünschter Weise den biologischen Sauerstoffbedarf der Gewässer erhöhen. Unter dem Begriff "technische Hemicellulosen" versteht man nach Götze (Chemiefasern nach dem Viskoseverfahren, 1967, Seite 120) allgemein diejenigen Polysaccharide des Zellstoffes, die in 18 %iger Natronlauge löslich sind. Chemisch gesehen handelt es sich hierbei sowohl um abgebaute Cellulose wie auch um Degradationsprodukte der nativen Hemicellulosen, die während des Holzaufschlusses in der Zellstoff-Fabrikation entstanden sind.When viscose is prepared in viscose fiber factories, the so-called "technical hemicelluloses", which are still discharged into the wastewater as waste and thereby undesirably reducing the biological oxygen demand of the waters raise. The term "technical hemicelluloses" is understood according to Götze (chemical fibers after the viscose process, 1967, page 120) generally those polysaccharides of the pulp, which are soluble in 18% sodium hydroxide solution. Chemically speaking these are both degraded cellulose and degradation products of the native hemicelluloses produced during the pulping process in the pulp production have arisen.
Die Analyse einer technischen Hemicellulose aus der Alkalisierlauge einer Viskosefaserfabrik, die aus Buchensulfit-Zellstoff stammt, ergibt z.B. folgende Zusammensetzung: 79 % Xylan, 2,5 % Araban, 7,5 % Glucan, 5 % Lignocellulose, 4 % Feuchtigkeit, 2 % Asche.The analysis of a technical hemicellulose from the alkalizing liquor a viscose fiber mill derived from beech sulphite pulp gives, for example, the following Composition: 79% xylan, 2.5% araban, 7.5% glucan, 5% lignocellulose, 4% Moisture, 2% ash.
Da die technische Hemicellulose das Abwasser belastet, wurde schon versucht, diese Produkte zu isolieren. Ein Verfahren dieser Art ist beispielsweise in der DE-PS 873 650 beschrieben, wobei die Hemicellulose aus der Alkalisierlauge mittels eines Gemisches aus organischen Lösungsmitteln, von denen eines in Lauge löslich und eines in Lauge unlöslich ist, ausgefällt wird. In der CH-PS 601.552 ist ein ähnliches Verfahren beschrieben-, wobei als. Fällungsmittel aliphatische Alkohole angeführt sind. Eine nutzbringende Verwertung der technischen Hemicellulose wurde bisher nicht vorgeschlagen.Since the technical hemicellulose pollutes the wastewater, became already tried to isolate these products. One method of this type is, for example described in DE-PS 873 650, the hemicellulose from the alkalizing liquor by means of a mixture of organic solvents, one of which in lye soluble and one is insoluble in alkali, is precipitated. In CH-PS 601.552 is a similar process described - where as. Aliphatic precipitants Alcohols are listed. A beneficial use of technical hemicellulose has not yet been proposed.
Das Problem bei den bekannten Verfahren zur Abscheidung technischer Hemicellulose aus Alkalisierlaugen besteht darin, daß der Niederschlag so voluminös und schleimig ist, daß man ihn nicht filtrieren kann. Die Abscheidung des Niederschlages gelingt nur durch Zentrifugieren mittels einer Vollmantelzentrifuge, d.h. eines Dekanters, was sehr langwierig ist.The problem with the known processes for the deposition is technical Hemicellulose from alkalizing liquors is that the precipitate is so voluminous and it is slimy that it cannot be filtered. The deposition of the precipitate can only be achieved by centrifugation using a solid bowl centrifuge, i.e. one Dekanters, which is very tedious.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, einerseits die in einer Viskosefaserfabrik anfällende Alkalisierlauge umweltschützend aufzubereiten, indem die die Abwässer belastende technische Hemicellulose nach einem verbesserten und weniger zeit- und kostenaufwendigen Verfahren gewonnen wird. Eine weitere erfindungsgemäß zu lösende Aufgabe besteht darin, die gewonnene Hemicellulose in sinnvoller und nutzbringender Weise als wasserbindendes bzw. viskositätserhöhendes Mittel zu verwenden, vorzugsweise in der Lebensmitteltechnologie.The invention aims to avoid the disadvantages outlined and difficulties and the task arises, on the one hand, in a viscose fiber factory to treat the alkaline liquor in an environmentally friendly way by removing the wastewater burdensome technical hemicellulose after an improved and less time-consuming and costly process is obtained. Another to be solved according to the invention Task is to use the extracted hemicellulose in a more meaningful and beneficial way Way to use as a water-binding or viscosity-increasing agent, preferably in food technology.
Das Verfahren, mit dem die erstgenannte Aufgabe gelöst wird, besteht aus einer Kombination von Maßnahmen, u.zw.The method with which the first-mentioned problem is solved exists from a combination of measures, u.zw.
a) daß die Alkalisierlauge durch Ultrafiltration auf einen Hemicellulosegehalt von 90 bis 140 g/l auf- konzentriert wird, b) daß aus der aufkonzentrierten Alkalisierlauge die Hemicellulose mittels eines Gemisches von aliphatischen Alkoholen gefällt und abzentrifugiert wird, c) daß der abzentrifugierte Niederschlag mit einem Gemisch aus aliphatischen Alkoholen mindestens einmal gewaschen wird, um überschüssige Natronlauge zu entfernen, d) daß sodann der so vorgereinigte Niederschlag nacheinander mit Salzsäure, Wasserstoffperoxid und Magnesiumhydroxid oder Magnesiumsalzen behandelt und e) schließlich die Hemicellulose abgeschieden, getrocknet und gemahlen wird.a) that the alkalizing liquor by ultrafiltration to a hemicellulose content from 90 to 140 g / l is concentrated, b) that from the concentrated Alkalizing the hemicellulose by means of a mixture of aliphatic alcohols precipitated and centrifuged, c) that the centrifuged precipitate with a Mixture of aliphatic alcohols is washed at least once to remove excess To remove sodium hydroxide solution, d) that then the pre-purified precipitate one after the other treated with hydrochloric acid, hydrogen peroxide and magnesium hydroxide or magnesium salts and e) finally the hemicellulose is separated, dried and ground.
Vorzugsweise wird die Behandlung des Hemicelluloseniederschlages mit Wasserstoffperoxid und Macrnesiumhydroxid an einer etwa 10 %igen Suspension in mindestens 60 %igem, z.B. in 80-%igem wässerigem Methanol durchgeführt.The treatment of the hemicellulose precipitate is preferably carried out with Hydrogen peroxide and magnesium hydroxide in an approximately 10% suspension in at least 60%, e.g. carried out in 80% aqueous methanol.
Was die beiden ersten Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens anlangt, so beruhen diese auf der Erkenntnis, daß eine Ultrafiltration vor der eigentlichen Fällung die Abscheidung der Hemicellulose wesentlich erleichtert.As far as the first two steps of the method according to the invention are concerned, so these are based on the knowledge that an ultrafiltration before the actual Precipitation facilitates the separation of the hemicellulose considerably.
Mit Hilfe dieser Filtration werden nämlich die höher molekularen Hemicellulosen mit einem Molekulargewicht von über 4 - 5.000 von den niedermolekularen Hemicellulosen miteinem Molekulargewicht von <4 - 5.000 abgetrennt und au konzentriert.With the help of this filtration the higher molecular weight hemicelluloses are removed with a molecular weight of over 4 - 5,000 from the low molecular weight hemicelluloses with a molecular weight of <4 - 5,000 separated and concentrated au.
Vorteilhaft wird bei der Ultrafiltration die Hemicellulose-haltige Alkalisierlauge unter einem Druck von 0 15 bar und bei einer Temperatur von 60 C durch eine poröse Polysulfonmembran gepreßt. In dem kontinuierlichen Prozeß werden die Laugenströme so eingestellt, daß 80 % der Flüssigkeit durch die Membran hindurchtreten und eine Hemicellulosekonzentration von 20 g/l auf- weisen. 20 % der Flüssigkeit werden zurückgehalten und als Konzentrat mit 120 g/l Hemicellulose, das entspricht 60 % der zugeführten Hemicellulose, mit einem Gemisch aus verschiedenen aliphatischen Alkoholen verrührt. Wenn man beispielsweise einen Teil des Konzentrates mit einem Teil einer Mischung aus 3 Teilen Methanol, 2 Teilen Äthanol und 1 Teil Isopropanol vermischt, fällt 70 % der Hemicellulose als fester Niederschlag aus und kann nun leicht mit einer Vollmantelzentrifuge abgeschieden werden. Wenn man denselben Vorgang dagegen mit einer nicht ultrafiltrierten Lauge durchführt, entsteht ein schleimiger Niederschlag, die Fällungsausbeute beträgt nur 40 % und die Zentrifugierzeit ist dreimal so lang. Die Ursache für die schlechte Sedimentationsfähigkeit dieses Niederschlages liegt in der Tatsache begründet, daß die niedermolekularen Hemicellulosen im Alkohol besser löslich sind als die hochmolekularen Hemicellulosen und dadurch dem Niederschlag eine schleimige Konsistenz verleihen. Durch die Ultrafiltration werden diese schädlichen niedermolekularen Hemicellulosen abgetrennt.The hemicellulose-containing one is advantageous in ultrafiltration Alkalizing liquor under a pressure of 0.15 bar and at a temperature of 60.degree pressed through a porous polysulfone membrane. Be in the continuous process the liquor flows are adjusted so that 80% of the liquid passes through the membrane and a hemicellulose concentration of 20 g / l point. 20% of the liquid are retained and as a concentrate with 120 g / l hemicellulose, this corresponds to 60% of the supplied hemicellulose, with a mixture of different stirred aliphatic alcohols. For example, if you have a portion of the concentrate with one part of a mixture of 3 parts of methanol, 2 parts of ethanol and 1 part Mixed isopropanol, 70% of the hemicellulose precipitates out as a solid precipitate and can now easily be separated with a solid bowl centrifuge. If carries out the same process, however, with a non-ultrafiltered lye a slimy precipitate, the precipitation yield is only 40% and the centrifugation time is three times as long. The cause of the poor sedimentation ability of this Precipitation is due to the fact that the low molecular weight hemicelluloses are more soluble in alcohol than the high molecular weight hemicelluloses and therefore give the precipitate a slimy consistency. Through ultrafiltration these harmful low molecular weight hemicelluloses are separated.
Der so gewonnene Niederschlag besteht beispielsweise zu 40 % aus Hemicellulose. Der Rest ist Natronlauge, Methanol, Äthanol und Isopropanol.The precipitate obtained in this way consists, for example, of 40% hemicellulose. The rest is caustic soda, methanol, ethanol and isopropanol.
Zwecks Gewinnung reiner Hemicellulose wird gemäß dem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens der Niederschlag einer Vorreinigung unterzogen, die in mindestens einmaligem, besser zweimaligem Waschen mit einem reinen Alkoholgemisch besteht. Dabei wird die überschüssige Natronlauge entfernt. Der so vorgereinigte Niederschlag kann sodann in einer Alkohol/Wasser-Mischung, beispielsweise bestehend aus 60 % ethanol und 40 % Wasser, suspendiert werden, worauf der Suspension Sarzsäure zugesetzt wird, bis ein pH-Wert von etwa 2 er- reicht ist. Anschließend kann der Feststoff abzentrifugiert und zur weiteren Reinigung wieder in einer Alkohol/Wasser-Mischung, z.B. bestehend aus 80 % Methanol und 20 % Wasser, unter Rühren suspendiert und dabei eine etwa 10 %ige Suspension erhalten werden. Anschließend wird diese Suspension mit einer Wasserstoffperoxidlösung - beispielsweise mit 5 % einer 30 %igen Wasserstoffperoxidlösung - versetzt und eine Zeit lang, etwa 15 min, gerührt. Schließlich erfolgt noch eine Behandlung mit einer Suspension von Magnesiumhydroxid bzw. Magnesiumsalzen zwecks Neutralisierung. Als letzter Schritt erfolgt die Abzentrifugierung des Feststoffes, der bei 700C getrocknet werden kann und in einer Kugelmühle zu Pulver vermahlen wird.In order to obtain pure hemicellulose, according to the third step of the process according to the invention, the precipitate is subjected to a pre-cleaning, those in at least one, better two, washing with a pure alcohol mixture consists. The excess caustic soda is removed. The pre-cleaned one Precipitation can then consist, for example, in an alcohol / water mixture from 60% ethanol and 40% water, are suspended, whereupon the suspension saric acid is added until a pH value of about 2 is enough. Afterward the solid can be centrifuged off and again in an alcohol / water mixture for further cleaning, E.g. consisting of 80% methanol and 20% water, suspended with stirring and thereby an approximately 10% suspension can be obtained. Then this suspension with a hydrogen peroxide solution - for example with 5% of a 30% hydrogen peroxide solution - added and stirred for a while, about 15 min. Finally there is another Treatment with a suspension of magnesium hydroxide or magnesium salts for the purpose of Neutralization. The last step is centrifugation of the solid, which can be dried at 700C and ground to powder in a ball mill will.
Dieses durch die Kombination der angeführten Maßnahmen hergestellte Hemicellulosepulver ist geschmacks- und geruchslos. Die Farbe des Pulvers, gemessen durch diffuse Reflexion bei einer Wellenlänge von 457 nm, ist rein weiß und thermisch beständig, d.h. nach 10 minüti-0 gem Erhitzen auf 220 C unverändert. Die Freiheit von unerwünschtem Geschmack bzw. Geruch wird in einem Geschmacktest in der Weise ermittelt, daß eine mit 700C warmem Wasser hergestellte 10 %ige Suspension des Hemicellulosepulvers von 10 verschiedenen Personen verkostet und kein negatives Geschmacksurteil ermittelt wird.This produced by the combination of the measures listed Hemicellulose powder is tasteless and odorless. The color of the powder, measured due to diffuse reflection at a wavelength of 457 nm, is pure white and thermal stable, i.e. unchanged after 10 minutes after heating to 220 C. Freedom of undesirable taste or odor is used in a taste test in the manner found that a 10% suspension of the hemicellulose powder produced with water at 700C Tasted by 10 different people and no negative taste judgment was determined will.
Es ist festzuhalten, daß die Freiheit von unerwünschtem Geschmack und Geruch nur durch die Kombination der angegebenen Reinigungsmaßnahmen erreicht wird. Würde man die Behandlung mit Salzsäure, Wasserstoffperoxid und Magnesiumhydroxid bzw. Magnesiumsalzen oder auch nur mit einem davon weglassen, so würde das erhaltene Hemicellulosepulver im Hinblick auf Farbe, Geschmack und Geruch sensorisch nicht befriedigen.It should be noted that freedom from undesirable tastes and odor can only be achieved by combining the specified cleaning measures will. One would be treating with hydrochloric acid, hydrogen peroxide, and magnesium hydroxide or magnesium salts, or even omit just one of them, the result would be Hemicellulose powder is not sensory in terms of color, taste and smell to satisfy.
Die Erfindung umfaßt des weiteren die Verwendung des in beschriebener Weise hergestellten Hemicellulosepulvers zur Herstellung von mit Ballaststoffen angereicherten, Joulereduzierten Backwaren, welche Backwaren durch Bereiten und Backen eines Getreidemehl enthaltenden Teiges herges.tellt werden. Der Verwendungsvorschlag gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bereitung des Teiges 5 bis 50 % der Festbestandteile, d.h. des Getreidemehls einschließLich der verwendeten Zusatz- und Aromastoffe durch das Hemicellulosepulver ersetzt werden.The invention further comprises the use of the in described Well-made hemicellulose powder for making with dietary fiber enriched, joule-reduced baked goods, which baked goods by preparing and Baking a dough containing cereal flour. The suggested use according to the invention is characterized in that during the preparation of the dough 5 to 50% of the solids, i.e. of the cereal flour including those used Additives and flavorings can be replaced by the hemicellulose powder.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Hemicellulosepulver zur Herstellung von Feinbackwaren verwendet, wobei die Basis der Festbestandteile Weizenmehl ist. Erfindungsgemäß wird bei der Bereitung des Teiges ein Hemicellulosepulver mit zu mehr als 90 % unter 60 ji liegender Korngröße und mit einer Reflexion von 70 bis 75 % verwendet, wobei der Gehalt an dem Hemicellulosepulver 5 bis 50 % bezogen auf den Feststoffgehalt des Teiges- betragen kann.According to a preferred embodiment of the invention, the hemicellulose powder used for the production of pastry products, with the base of the solid ingredients Wheat flour is. According to the invention, a hemicellulose powder is used in the preparation of the dough with a grain size of more than 90% below 60 ji and with a reflection of 70 to 75% used, the content of the hemicellulose powder based on 5 to 50% can amount to the solids content of the dough.
Der erfindungsgemäße Verwendungsvorschlag befriedigt ein lange bestehendes Bedürfnis der Lebensmitteltechnologie, insbesondere auf dem Gebiet der Herstellung von Backwaren. Es ist bekannt, daß Roggen- und Weizenmehl Arabinoxylan enthält, welches aufgrund seiner großen Quellfähigkeit das Wasserbindevermögen des Mehls und die Zähigkeit des Brotteiges verbessert (D'Appolonia, B.L., McArthur, L.A., Amer.Assoc.Cereal, Chem. 52, 1975, Seite 230).The proposed use according to the invention satisfies a long-standing one Need in food technology, particularly in the field of manufacture of baked goods. It is known that rye and wheat flour contains arabinoxylan, which, due to its great swelling capacity, the water-binding capacity of the flour and improves the toughness of the bread dough (D'Appolonia, B.L., McArthur, L.A., Amer. Assoc. Cereal, Chem. 52, 1975, p. 230).
In der.Literatur wird weiter erwähnt, daß bestimmte, in Getreidesamenschalen vorkommende Xylohemicellulosen ähnliche Gelier- und Dickungseigenschaften aufweisen wie z.B. Gummi arabicum und Karaya-Gummi (Whistler, R.L., Shah, R.N., in Modified Cellulosics, Editors: Rowell, R.M., Young, R.A., Academic Press, New York, London, 1978). Man hat versucht, die Brotqualität wie die Vergrößerung des Brotvolumens dadurch zu verbessern, daß man zusätzlich zu den natürlich im Mehl vorkommenden Hemicellulosen dem Brot weitere, anderwertig gewonnene Hemicellulosen einverleibt.In the literature it is also mentioned that certain, in grain seed husks occurring xylohemicelluloses have similar gelling and thickening properties such as gum arabic and karaya gum (Whistler, R.L., Shah, R.N., in Modified Cellulosics, Editors: Rowell, R.M., Young, R.A., Academic Press, New York, London, 1978). One tried, the bread quality like the enlargement to improve the bread volume by adding to the naturally in the flour Occurring hemicelluloses are added to bread and other hemicelluloses obtained from other sources incorporated.
In der DE-OS 2 047 504 wird vorgeschlagen, die in Gräsern bzw. Gramineenarten enthaltenen Pentosane mit verdünnter Natronlauge zu extrahieren und nach entsprechender Reinigung dem Brotmehl in einer Konzentration von 1 - 3 % zuzumischen. Da auch Roggen und Weizen zu den Gramineen zählen, handelt es sich bei den Extrakten um Hemicellulosen, welche dem Mehl eigentümlich sind.In DE-OS 2 047 504 it is proposed that in grasses or gramineae species To extract contained pentosans with dilute sodium hydroxide solution and after appropriate Add cleaning to the bread flour in a concentration of 1 - 3%. There is also rye and wheat belong to the Gramineae, the extracts are hemicelluloses, which are peculiar to flour.
Es besteht die Aufgabe, Brote, insbesondere Weiß- und Feinbrote herzustellen, welche aufgrund eines höheren Pentosangehaltes länger frisch bleiben als normal. Ein weiterer Vorteil eines hohen Pentosangehaltes des Brotes besteht darin, daß die Hemicellulosen unverdaulich sind. Diese Tatsache hängt damit zusammen, daß die Saccharidreste durch p-glykosidische Bindungen miteinander verknüpft sind, die der menschliche Organismus nicht zu spalten vermag. Sämtliche Hemicellulosen sind demnach Ballaststoffe, welche die Tätigkeit der Darmflora anregen, auch ein Gefühl der Sättigung erzeugen, ohne aber zur Bildung von überflüssigen Fettpolstern zu führen. Da die Ernährungswissenschaft erkannt hat, daß eine Ballaststoff-arme Ernährung Zivilisationskrankheiten hervorruft, bevorzugt die moderne Ernährungsweise Ballaststoff-reiche, Joule-verminderte Lebensmittel. In diesem Bestreben wurde auch vorgeschlagen, einen Teil des Brotmehls durch pulverisierte Cellulose zu ersetzen. Cellulose hat den Vorteil, in großen Mengen billig zur Verfügung zu stehen, so daß 20 bis 30 % des Mehls ohne Mehrkosten durch diesen Ballaststoff ersetzt werden könnten. Die physiologischen Aspekte des Zusatzes von Cellulosepulver zu Lebensmitteln wurden in mehreren Berichten der Weltgesundheitsorganisation untersucht, z.B. in WH0 Food Additives, Series No. 8, Toxicological Evaluation of some Foodcolours Genf, 1975 b. Man vermutet, daß die Cellulose-Kristallite durch die Darmwand dringen, in den Blutkreislauf gelangen und in den Blutgefäßen Mikroembolien auslösen können. Man nennt diesen Vorgang auch Persorption. Ein weiterer Nachteil der Cellulose ist, daß sie im Gegensatz zur Hemicellulose in Wasser nicht quillt. Cellulosepulver enthaltendes Brot hat daher auch nicht die Eigenschaft, aufgrund eines höheren Wassergehaltes länger frisch zu bleiben.The task is to make bread, especially white and fine bread, which stay fresh longer than normal due to a higher pentosan content. Another advantage of a high pentosan content in bread is that the hemicelluloses are indigestible. This fact is related to the fact that the Saccharide residues are linked by p-glycosidic bonds, which the cannot split the human organism. All hemicelluloses are accordingly Dietary fiber, which stimulates the activity of the intestinal flora, also a feeling of satiety without leading to the formation of superfluous fat deposits. Since the Nutritional science has recognized that a low-fiber diet is the disease of civilization the modern diet prefers fiber-rich, joule-diminished Food. In this endeavor it was also suggested to use part of the bread flour to replace it with powdered cellulose. Cellulose has the advantage of being large in size Quantities are available cheaply, making 20 to 30% of the flour at no extra cost replaced by this fiber could become. The physiological Aspects of adding cellulose powder to foods have been discussed in several reports of the World Health Organization, e.g. in WH0 Food Additives, Series No. 8, Toxicological Evaluation of some Foodcolours Geneva, 1975 b. It is believed that the cellulose crystallites penetrate the intestinal wall and enter the bloodstream and can trigger microembolisms in the blood vessels. This process is also called Persorption. Another disadvantage of cellulose is that it is in contrast to hemicellulose does not swell in water. Bread containing cellulose powder therefore does not have that either Ability to stay fresh longer due to a higher water content.
Demgegenüber erfüllt der erfindungsgemäße Vorschlag, Getreidemehl, insbesondere Weizenmehl, bei der Bereitung eines Backwarenteiges durch erfindungsgemäß hergestelltes Hemicellulosepulver zu ersetzen, alle gestellten Forderungen. Diese Zusatzstoffe binden Wasser, ohne gummiartige Gele zu bilden, sie stellen Ballaststoffe dar und bewirken eine verlängerte Frischhaltezeit. Sie sind in großen Mengen zu einem Preis verfügbar, der die Herstellungskosten der Broterzeugung nicht erhöht, und sie sind geschmacklich völlig indifferent.In contrast, the proposal according to the invention, cereal flour, in particular wheat flour, in the preparation of a baked goods dough according to the invention to replace manufactured hemicellulose powder, all demands made. These Additives bind water without forming rubbery gels; they provide fiber and cause a longer freshness time. They are in large quantities too available at a price that does not increase the cost of making bread, and they are completely indifferent to taste.
Um für die Broterzeugung günstige Verhältnisse bei der Reifung des T.eiges sicherzustellen, kann nach einer bevorzugten Ausführungsform dem Teig ein Stärke abbauendes Enzym und/oder ein Emulgator auf Basis von Diacetylweinsäure und Lecithin zugesetzt werden.In order to have favorable conditions for the ripening of the bread To ensure some of the dough can, according to a preferred embodiment, a Starch degrading enzyme and / or an emulsifier based on diacetyltartaric acid and Lecithin can be added.
Die unter erfindungsgemäßer Verwendung der Hemicellulose hergestellten Backwaren zeigten bei Lagerversuchen wesentlich verbesserte Eigenschaften gegenüber in konventioneller Weise hergestellten Backwaren. So haben Lagerversuche in Raumluft ergeben, daß Brote, welche ohne Hemicellulose hergestellt wurden, schon nach eineinhalb Tagen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 20 z ausgetrocknet sind. Bei einem Zusatz von 20 % Hemicellulose bezogen auf die gesamte Festsubstanz betrug die so definierte Lagerzeit viereinviertel Tage.Those produced using hemicellulose according to the invention Baked goods showed significantly improved properties in storage tests baked goods produced in a conventional manner. Have so Storage tests in room air show that breads made without hemicellulose do after a day and a half have dried out to a moisture content of 20z. With an addition of 20% hemicellulose based on the total solid substance the so defined storage time four and a quarter days.
Der Wert des erfindungsgemäßen Vorschlages wird besonders deutlich, wenn man das Hemicellulosepulver mit Weizenkleie vergleicht, dem Stoff also, der normalerweise zur Erzeugung von Ballaststoff-angereicherten Broten verwendet wird. Bei Weizenkleie handelt es sich um ein braun gefärbtes und faseriges Material, das man nur speziellen Brotsorten wie z.B. Graham-Brot zusetzen kann. Auch Vollkornbrote sind reich an Ballaststoffen, doch sie weisen eine grobkörnige Textur auf, welche von vielen Konsumenten abgelehnt wird. Demgegenüber ist erfindungsgemäß hergestelltes Hemicellulosepulver von feinstem Weizenmehl äußerlich nicht zu unterscheiden. Die Korngröße liegt zu über 95 % unter 60 p, die Reflexion bei 75 %. Zum Vergleich hat Weizenmehl der Type W 700 einen Korndurchmesser von ca. 50 P und eine Reflexion von 73 %. Hieraus folgt, daß man Hemicellulosepulver auch für die Bereitung von feinstem Weißbrot und Toastbrot verwenden kann, ohne Textur und Erscheinungsform der Backwaren in irgendeiner Weise zu beeinträchtigen.The value of the proposal according to the invention is particularly clear, if you compare the hemicellulose powder with wheat bran, the substance that is normally used to make high-fiber breads. Wheat bran is a brown colored and fibrous material that you can only add special types of bread such as graham bread. Whole grain breads too are high in fiber, but they have a grainy texture, which is rejected by many consumers. In contrast, according to the invention is produced Outwardly, hemicellulose powder is indistinguishable from the finest wheat flour. the Grain size is over 95% below 60 p, the reflection at 75%. Has for comparison Wheat flour of the type W 700 has a grain diameter of approx. 50 P and a reflection of 73%. It follows that hemicellulose powder can also be used for the preparation of Finest white bread and toasted bread can be used without texture or appearance affect the baked goods in any way.
In diesem Zusammenhang soll auch hervorgehoben werden, daß bis heute keine sinnvolle Verwertung für die in der Alkalisierläuge enthaltene Hemicellulose gefunden werden konnte. Es existieren lediglich zwei Vorschläge, diese technischen Hemicellulosen in der Papierindustrie als Zusatz zum Papierstoff zu verwenden (Das Österreichische Papier, Jänner 1978, 31 (Kurzmitteilung des finnischen Zellstoff- und Papierforschungsinstitutes), Poppel E., Petrovici, V., Cellul. Chem. Technol. 1976, 101). Diese Vorschläge wurden bisher jedoch nicht industriell realisiert, weil Farbe und Festigkeit des Papiers durch den Zusatz an Hemicellulose verschlechtert werden.In this context it should also be emphasized that until today no meaningful utilization for the hemicellulose contained in the alkalizing liquor could be found. There are only two proposals, these are technical ones To use hemicelluloses in the paper industry as an additive to paper stock (Das Österreichische Papier, January 1978, 31 (short message from the Finnish pulp and paper research institutes), Poppel E., Petrovici, V. Cellul. Chem. Technol. 1976, 101). However, these proposals have not yet become industrial Realized because of the color and strength of the paper thanks to the addition of hemicellulose be worsened.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert: Beispiel 1: Buchensulfitzellstoff mit einem Gehalt an &-Cellulose von 91 % wurde in einer kontinuierlich'arbeitenden Maischebütte im Verhältnis 1 : 37 bei einer Temperatur von 500C mit Natronlauge der Konzentration 225 g Na0H/l alkalisiert. Nach Abpressen der Alkalicellulose erhielt man eineFiltratlauge, die 40 g/l Hemicellulose enthielt. Sie wurde'auf 600C erwärmt und unter einem Druck von 15 bar im Kreislauf umgepumpt, wobei sie ständig an einer porösen Polysulfonmembran vorbeifloß. Infolge des Uberdruckes von 15 bar strömten 80 % der Flüssigkeit durch die Membran. Dieses Filtrat enthielt 20 g/l Hemicellulose mit einem Molekulargewicht von 44 - 5.000. In dem Kreislauf reicherten sich die Hemicellulose-Fraktionen mit einem Molekulargewicht von über 4 - 5.000 bis auf eine Konzentration von 120 g/l an. Bei diesem Hemicellulosegehalt wurde das Konzentrat kontinuierlich abgezogen und im Verhältnis 1 : 1 mit einem Gemisch aus 3 Teilen Methanol, 2 Teilen Äthanol und 1 Teil Isopropanol verrührt. Dabei fielen 70 % der in dem Konzentrat enthaltenen Hemicellulose als fester Niederschlag aus und wurden in einer Vollmantelzentrifuge abzentrifugiert. Das Zentrifugensediment wurde zweimal mit der jeweils 10-fachen Menge des Alkoholgemisches aufgerührt und wieder abzentrifugiert. Das soweit vorgereinigte, rohe Fällungsprodukt wurde in 80 %igem, wässerigen Methanol im Verhältnis 1 : 10 suspendiert und mit konzentrierter Salzsäure auf einen pH-Wert von 2 angesäuert. Nach einstündigem Rühren wurde der Feststoff abermals abzentrifugiert und nunmehr in 60 %igem wässerigem Methanol suspendiert. Der Suspension wurde unter starkem Rühren 5 % bezogen auf den Feststoffgehalt 30 %ige Wasserstoffperoxid-Lösung zugesetzt und anschließend soviel Magnesiumhydroxid, daß der pH-Wert auf 7 anstieg. Nach einstündigem Rühren wurde der 0 Niederschlag abermals abzentrifugiert und bei 70 C in einem Umlufttrockenschrank getrocknet. Der getrocknete Kuchen wurde mit einer Kugelmühle so lange gemahlen, bis nur noch 5 % des Pulvers durch ein Sieb mit der Maschenweite 60 M zurückgehalten wurde. Der Geschmack dieses Pulvers war neutral. Die Reflexion lag bei 72 und nach 0 10-minütigem Erhitzen auf 220 C bei 40 %.The invention is illustrated in more detail by the following examples: Example 1: Beech sulphite pulp with a & -cellulose content of 91% in a continuously working mash chest in a ratio of 1: 37 for one At a temperature of 500C, alkalized with sodium hydroxide solution with a concentration of 225 g NaOH / l. After squeezing off the alkali cellulose, a filtrate liquor containing 40 g / l hemicellulose was obtained contained. It was heated to 60 ° C. and under a pressure of 15 bar in the circuit pumped around, constantly flowing past a porous polysulfone membrane. As a result at an overpressure of 15 bar, 80% of the liquid flowed through the membrane. This The filtrate contained 20 g / l hemicellulose with a molecular weight of 44-5,000. In the cycle, the hemicellulose fractions with a molecular weight accumulated from over 4 - 5,000 up to a concentration of 120 g / l. With this hemicellulose content the concentrate was drawn off continuously and in a ratio of 1: 1 with a Mixture of 3 parts of methanol, 2 parts of ethanol and 1 part of isopropanol stirred. 70% of the hemicellulose contained in the concentrate fell as a solid precipitate and were centrifuged in a full-wall centrifuge. The centrifuge sediment was stirred up twice with 10 times the amount of the alcohol mixture each time and centrifuged off again. The crude precipitation product, which has been pre-cleaned to this extent, was in 80% aqueous methanol in a ratio of 1:10 suspended and acidified to pH 2 with concentrated hydrochloric acid. After an hour Stirring, the solid was centrifuged off again and now in 60% aqueous Suspended methanol. The suspension was based on 5% with vigorous stirring the solids content of 30% hydrogen peroxide solution was added and then so much magnesium hydroxide that the pH rose to 7. After stirring for one hour the 0 precipitate was centrifuged off again and at 70 C in a circulating air drying cabinet dried. The dried cake was ground with a ball mill for so long until only 5% of the powder is retained by a sieve with a mesh size of 60M became. The taste of this powder was neutral. The reflectance was 72 and after 0 10 minutes heating to 220 C at 40%.
Beispiel 2: Dieses Beispiel dient zu Vergleichszwecken. Es wurde dieselbe Prozedur wie im Beispiel 1 vollzogen, nur mit dem Unterschied, daß die letzte Suspension nicht mit Magnesiumhydroxid neutralisiert wurde. Diesem Produkt wurde von den Testpersonen ein unangenehm säuerlicher Geschmack attestiert. Die Reflexion lag bei 69 und nach 10-minütigem Erhitzen bei 29 %.Example 2: This example is for comparison purposes. It became the same Procedure carried out as in Example 1, only with the difference that the last suspension has not been neutralized with magnesium hydroxide. This product was used by the test subjects attested an unpleasantly sour taste. The reflectance was 69 and after Heat at 29% for 10 minutes.
Beispiel 3: Auch dieses Beispiel diente Vergleichszwecken. Das Pulver wurde in derselben Weise hergestellt, wie in Beispiel 1 beschrieben, nur mit dem Unterschied, daß die letzte Suspension weder mit Wasserstoffperoxid noch mit Magnesiumhydroxid versetzt wurde. Der Geschmack dieses Pulvers war bitter. Die Reflexion lag bei 59 und nach 10-minütigem Erhitzen auf 2200C bei 34 %.Example 3: This example was also used for comparison purposes. The powder was prepared in the same way as described in Example 1, only with the The difference is that the last suspension contains neither hydrogen peroxide nor magnesium hydroxide was moved. The taste of this powder was bitter. The reflection was 59 and after 10 minutes heating at 2200C at 34%.
Beispiel 4: Dieses und die folgenden Beispiele behandeln die Be- reitung von Toastbrot.Example 4: This and the following examples deal with the riding of toasted bread.
Zunächst wurde aus folgenden Bestandteilen ein Brotteig hergestellt: 730 g Weizenmehl, Type W 700 300 g Hemicellulosepulver, hergestellt entsprechend Beispiel 1 20 g Diastase (stärkeabbauendes Enzym) 10'g Emulgator aus Diacetylweinsäure und Lecithin 35 g Kochsalz 80 g Bäckerhefe 1 1 Wasser Das Verhältnis von Mehl zu Wasser betrug 100 : 97, entsprechend einem Wassergehalt des Teiges von 49,2 %. Nach einer Teigruhe von 30 min wurden aus dem Teig Brote geformt, welche einer Teiggare von ebenfalls 30 min ausgesetzt wurden. Nach einer Backzeit von 40 min bei 2400C wurde ein Backverlust von 9 % festgestellt. Nach vollständigem Auskuhlen der Brote wurde der Wassergehalt der Brote durch 24-stündiges Trocknen bei 1100C bestimmt.First, a bread dough was made from the following ingredients: 730 g wheat flour, type W 700 300 g hemicellulose powder, manufactured accordingly Example 1 20 g of diastase (starch-degrading enzyme) 10 g of emulsifier from diacetyltartaric acid and lecithin 35 g table salt 80 g baker's yeast 1 1 water The ratio of flour to The water was 100: 97, corresponding to a water content of 49.2% in the dough. To If the dough was left to rest for 30 minutes, breads were formed from the dough, which had a dough fermentation were also exposed for 30 minutes. After a baking time of 40 minutes at 2400C a baking loss of 9% was found. After the bread has cooled completely the water content of the bread was determined by drying it at 110 ° C. for 24 hours.
Er betrug 46,4 %. Nach einer Lagerzeit von fünfeinhalb-Tagen lang der Wassergehalt bei 20 %, und das Brot fühlte sich hart an.It was 46.4%. After a storage period of five and a half days the water content was 20% and the bread was hard to the touch.
Beispiel 5: Es wurde ein Brotteig aus folgenden Bestandteilen hergestellt: 481 g Weizenmehl, Type W 700 474 g Weizenmehl,.Type W 1600 244 g Hemicellulose, entsprechend Beispiel 1 40 g Diastase 20'g Emulgator aus. Diacetylweinsäure und Lecithin 35'g Salz 80 g Hefe 1 1- Wasser Die Teigausbeute betrug 100 : 83,3, entsprechend einem Wassergehalt des Teiges von 45 %. Nach der normalen Teig-0 ruhe und Teiggare wurden die Brote 29 min bei 240 C gebacken. Der Backverlust lag bei 6 %, der Wassergehalt des Brotes bei 43,1 %. Nach einer Lagerzeit von dreieinhalb Tagen wurde ein Feuchtigkeitsgehalt von 20 % ermittelt Beispiel 6: Es wurde ein Brotteig aus folgenden Bestandteilen hergestellt: 1.042 g Weizenmehl, Type W 700 267 g Hemicellulose, entsprechend Beispiel 1 40 g Diastase 30 g Emulgator aus Diacetylweinsäure und Lecithin 35 g Kochsalz 80 g Hefe 1 1 Wasser Die Teigausbeute wurde zu 100 : 76,5 bestimmt, entsprechend einem Wassergehalt des Teiges von 43,5 %.Example 5: A bread dough was made from the following ingredients: 481 g wheat flour, type W 700 474 g wheat flour, type W 1600 244 g hemicellulose, according to Example 1, 40 g of diastase 20 g of emulsifier. Diacetyl tartaric acid and Lecithin 35 g salt 80 g yeast 1 1- water The dough yield was 100: 83.3, corresponding to a water content of 45% in the dough. According to the normal Dough rest and dough fermentation, the breads were baked at 240 ° C. for 29 minutes. The loss of baking was 6%, the water content of the bread was 43.1%. After a storage time of three and a half Days a moisture content of 20% was determined. Example 6: It was a Bread dough made from the following ingredients: 1,042 g wheat flour, type W 700 267 g hemicellulose, corresponding to Example 1 40 g diastase 30 g emulsifier from diacetyltartaric acid and lecithin 35 g table salt 80 g yeast 1 1 water The dough yield was 100: 76.5 determined, corresponding to a water content of the dough of 43.5%.
Der Backverlust lag bei 10 %, der Wassergehalt des fertigen Brotes bei 41,5 %.Der Feuchtigkeitsgehalt von 20 % stellt sich nach einer Lagerzeit von viereinviertel Tagen in einem Innenraum ein.The baking loss was 10% and the water content of the finished bread at 41.5%. The moisture content of 20% is achieved after a storage time of four and a quarter days in an indoor space.
Beispiel 7: Dieses Beispiel diente Vergleichs zwecken. Der Teig wurde ohne Verwendung von Hemicellulosepulver hergestellt und setzte sich wie folgt zusammen: 1.750 g Mehl, Type W 700 40 g niastase 35 g Kochsalz 80 g Hefe 1 1 Wasser Die Teigausbeute lag bei 100 : 57, entsprechend einem Wassergehalt des Teiges von 36,4 %. Als Zeiten für die Teigruhe und Teiggare wurden wiederum je 30 min eingehalten. Auch die Backzeit bei 2400C lag bei 30 min.Example 7: This example was for comparison purposes. The dough became made without the use of hemicellulose powder and is composed as follows: 1,750 g flour, type W 700 40 g niastase 35 g table salt 80 g yeast 1 1 water the Dough yield was 100: 57, corresponding to a water content of the dough of 36.4 %. The times for dough resting and dough proofing were again 30 minutes each. The baking time at 2400C was also 30 minutes.
Der Backverlust wurde zu 10 % bestimmt. Der Wassergehalt der so hergestellten Brote lag bei 34,9 %. Schon nach 1 1/3 Tagen Lagerzeit hatte sich ein Wassergehalt von 20 % eingestellt. Alle Lagerversuche wurden mit halbierten Broten durchgeführt, so daß das Wasser sowohl direkt aus der Brotkrume wie auch durch die Rindenschicht entweichen konnte.The baking loss was determined to be 10%. The water content of the so produced Breads was 34.9%. After only 1 1/3 days of storage there was a water content set of 20%. All storage experiments were carried out with halved bread, so that the water both directly from the breadcrumb and through the layer of bark could escape.
In den fertigen, mit Ballaststoffen angereicherten und Joule-reduzierten Backwaren können entsprechend dem Backverlust und dem verbleibenden Wassergehalt 2 bis 50 z an den erfindungsgemäß hergestellten Hemicellulosen enthalten sein, wobei diese Hemicellulosai hauptsächlich aus Xylan neben Araban, Glucan und Lignocellulose bestehen.In the finished, fiber-enriched and joule-reduced Baked goods can be sorted according to the baking loss and the remaining water content 2 to 50 z of the hemicelluloses produced according to the invention may be included, with these hemicellulosai mainly consist of xylan in addition to araban, glucan and lignocellulose exist.
Eine weitere Verwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäß hergestellten Hemicellulosepulvers ist die als Stärkeersatzmittel. Stärke wird in umfangreicher Weise als Verdickungsmittel und Geliermittel von wässerigen Zubereitungen, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, aber auch in der Textilindustrie zum Appretieren, als Schlichte u.ä. verwendet, weiters als Füll- bzw. Trägermittel in der Pharmakologie. Das erfindungsgemäß hergestellte Hemicellulosepulver kann in den meisten Fällen und insbesondere bei der Herstellung von Joule-reduzierten Lebensmittelzubereitungen Stärke ersetzen, wobei etwa 4 bis 5 Gewichtsteile Hemicellulose etwa 1 Gewichtsteil Stärke entsprechen.Another possible use of the manufactured according to the invention Hemicellulose powder is used as a starch substitute. Strength becomes more extensive Way as a thickener and gelling agent of aqueous preparations, in particular in the food industry, but also in the textile industry for finishing, as a plain, etc. is also used as a filler or carrier in pharmacology. The hemicellulose powder produced according to the invention can in most cases and especially in the manufacture of reduced Joule food preparations Substitute starch, with about 4 to 5 parts by weight hemicellulose about 1 part by weight Strength match.
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- 1983-02-24 AT AT0064483A patent/AT377679B/en not_active IP Right Cessation
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