DE3784919T2

DE3784919T2 - Diaetfaser und herstellungsverfahren.

Info

Publication number: DE3784919T2
Application number: DE8787119402T
Authority: DE
Inventors: Setlur Ranganna Ramaswamy
Original assignee: Opta Food Ingredients Inc
Current assignee: Opta Food Ingredients Inc
Priority date: 1987-01-27
Filing date: 1987-12-31
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2008-01-01
Also published as: AU601014B2; JPS63216451A; DK36488A; EP0283589A1; IE880100L; CA1319853C; EP0283589B1; AU1074088A; ATE87043T1; IE61710B1; DE3784919D1; DK36488D0; JP2664178B2

Description

Hintergrund der Erfindung

Diätetische Fasern sind diätetische Stoffe, die die Füllstoffe in der Fäzes erhöhen. Sie werden aus den Teilen von Pflanzenmaterial in Lebensmitteln gebildet, die gegenüber dem Abbau durch Sekrete im menschlichen Magen- und Darmtrakt resistent sind. Chemisch gesehen umfassen alle diätetischen Fasern Cellulose, Hemicellulose, Pektine, Gummen, Lignin und mucelagenes Material. Dies sind im wesentlichen die Fasern, die durch das Intestinum laufen, auf die jedoch im Magen- und Darmtrakt nicht eingewirkt wird.
Es hat sich gezeigt, daß geeignete Fasern in der menschlichen Diät aus unterschiedlichen gesundheitlichen Gründen wichtig sind, unter Einschluß der Minderung des Risikos für gewisse Krebsarten. Diätetische Fasern sind auch deswegen wichtig, weil sie es erlauben, die Füllstoffe bzw. den Ballast bei der Nahrungsaufnahme zu erhöhen, ohne daß der Kaloriengehalt erhöht wird.
Der Nahrung von Haustieren werden Pflanzenfasern zugesetzt. Tiere wie z.B. Kühe und Schweine und dergleichen haben die Fähigkeit, aus diesem Material einen gewissen Nährwert zu erhalten. Selbstverständlich geht es bei Tieren wie beispielsweise Kühen und Schweinen nicht um körniges Gefühl, Farbe und dergleichen. Das Fasermaterial erfordert, wenn überhaupt, wenig Vorbehandlung, um für diese Zwecke akzeptabel zu sein.
Samenspelzen, Stiele, Holz, Rinde und dergleichen sind vorgeschlagen worden als Quelle für Lignine, Hemicellulose und andere verwandte Produkte. Diese Chemikalien werden aus dem Pflanzenmaterial durch Extraktionsprozesse entfernt, die vermutlich faserartiges Material als Rückstand oder Nebenprodukt zurücklassen. Dieser entstehende unextrahierte faserartige Rückstand wird häufig verworfen oder in einem Papierprozeß oder als Nahrung für Tiere verwendet. Dementsprechend ist die Qualität der Rückstandsfasern kein Hauptanliegen, und es gibt sicher keinen Grund bei diesen Prozessen, ein Produkt zu erhalten, welches für den menschlichen Genuß geeignet ist.
Beispielsweise offenbaren Wolf et. al. (US 2 709 699) die alkalische Extraktion von Hemicellulose aus Pflanzensubstanzen. Die Hemicellulosen werden als Verdickungsmittel, Schutzkolloide und Inhaltsstoffe in Beschichtungszusammensetzungen verwendet. Dieses Patent offenbart nicht den Zustand des entstehenden nicht abgebauten, unextrahierten Materials, oder ob überhaupt nicht abgebautes Fasermaterial entsteht.
Gerrish et. al. (US 3 879 373) diskutiert die Extraktion von Pentosanen aus Weizenkleie. Wenn dabei überhaupt faserartiges Produkt erhalten wird, ist es weder offenbart noch gibt es irgendeinen Hinweis auf die Verwendung irgendeines der entstehenden faserartigen Materialien. Friese (US 3 970 712) offenbart ein vierstufiges Verfahren zum Hydrolisieren von Haferhülsen, um D-(+)-Xylose zu erhalten. Der feste Rückstand wird als "Cellulose von Lebensmittelqualität" beschrieben. Jedoch ergeben die in diesem Patent zum Sicherstellen einer angemessenen Xyloseausbeute offenbarten Verfahrensschritte eine Cellulose, die ein körniges Mundgefühl und ein schlechtes Absorptionsvermögen für Wasser aufweist. Weil das offenbarte Verfahren den Versuch unternimmt, die Xyloseausbeute zu maximieren, wird die Qualität des entstehenden Rückstandes bestenfalls in zweiter Linie betrachtet. Weiterhin hat der Rückstand eine Fehlfärbung, ein körniges Mundgefühl und ein schlechtes Absorptionsvermögen für Wasser. Die vielen Schritte, die zum Gewinnen des Rückstands erforderlich sind, sind auch prohibitiv teuer.
Antrim (US 4 038 481) offenbart die Behandlung von Maisspelzen zum Erhalten unterschiedlicher Fraktionen. Wiederum gibt es keine Offenbarung, daß das verbleibende nicht abgebaute Material zur Verwendung als diätetische Faser geeignet ist.
Kickle et. al. (US 4 181 747) und Antrim (US 4 239 906) offenbaren das Herstellen von Cellulosederivat-Produkten aus Samenmaterialien.
Diätetische Fasern für den menschlichen Genuß müssen eine Reihe physikalischer Eigenschaften aufweisen, um handelsmäßig akzeptabel zu sein. Diese Eigenschaften spielen oft eine geringe oder keine Rolle, wenn die Faser für den tierischen Genuß verwendet wird oder das Nebenprodukt einer Extraktion darstellt. Selbstverständlich muß sie eine hohe Konzentration an diätetischen Fasern aufweisen. Anderenfalls würde das Produkt keinem Zweck dienen oder wäre in so hohen Konzentrationen zuzugeben, daß es impraktikabel wäre. Weil Hemicellulose diätetische Faser darstellt, ist es wichtig, daß diese beim Herstellen diätetischer Fasern nicht entfernt wird. Es wird angenommen, daß Hemicellulose dabei hilft, das Serumcholesterin herabzusetzen.
Das Gefüge und das Mundgefühl der diätetischen Fasern ist ebenfalls sehr wichtig. Wenn die diätetische Faser ein körniges Gefühl hat, neigt sie dazu, das Gefüge oder das Mundgefühl eines jeden Produkts zu ändern, dem sie zugesetzt wird. Dies begrenzt den Prozentanteil an diätetischen Fasern, die einem Produkt zugesetzt werden können.
Das Absorptionsvermögen für Wasser ist ebenfalls wichtig und hängt mit dem Gefüge zusammen. Eine Faser, die in hohem Ausmaß Absorptionsvermögen für Wasser aufweist, kann in einem Teigprodukt leicht gemischt und dispergiert werden. Dies gestattet den Zusatz höherer Konzentrationen an diätetischen Fasern. Weiter gestattet dies das Herstellen eines Produkts mit besserem Mundgefühl. Das Absorptionsvermögen für Wasser verbessert auch die Lebensdauer des fertiggestellten Produkts. In physiologischer Hinsicht ist die Wasserabsorption wichtig zum Erzeugen eines Weichmachereffekts bezüglich des Stuhls, der die Durchgangszeit herabsetzt und die Füllstoffe erhöht.
Thompson (US 4 599 240) offenbart ein Verfahren zum Herstellen von faserartigem Material aus Spelzen von Gemüsepflanzen wie beispielsweise Sojabohnenspelzen. Dieses Verfahren setzt einen komplexen Bleichprozeß unter Verwendung von Chlorgas mit nachfolgendern basischen Abbau ein. Die Druckschrift deutet an, daß dieses Verfahren auf einer praktischen Basis nicht anwendbar ist auf Holz, Strunkteile von Pflanzen oder auf die Hülsenteile einer Vielzahl von Zeralienkörnern.
Die Entfernung von Lignin und Siliciumdioxid aus Reisspelzen durch alkalischen Abbau bzw. Aufschluß ist als solche hauptsächlich im Zusammenhang mit der Papierherstellung bekannt aus US 1 570 389, US 1 588 335 und Abstract Bul. Inst. Paper Chem. 56(1986) S. 978, Abstract Nr. 8891.
Aufgrund ihrer Fähigkeit zum Erzeugen einer relativ weißen, nicht-körnigen Faser ist Holz augenblicklich die Hauptguelle für Ergänzungen mit diätetischer Faser. Weil Nahrungsmittelkomponenten häufig bei der Produktkennzeichnung angegeben werden müssen und weil Holzprodukte nicht als attraktives Nahrungsmittelprodukt angesehen werden, ist es bevorzugt, eine andere Quelle für diätetische Fasern als Holz zu verwenden. Daneben ist aus Holz erhaltene diätetische Faser so wenig wohlschmeckend, daß Mehl in Brot damit mit nicht mehr als 15 % ersetzt werden kann.
Beim Auffinden einer alternativen Quelle für diätetische Fasern gibt es zwei Hauptprobleme - die Auswahl eines geeigneten Pflanzenmaterials und die Auswahl eines geeigneten Extrationsverfahrens. Es wurden viele unterschiedliche Arten an Pflanzenmaterial als Quelle für diätetische Fasern vorgeschlagen, von Holz, welches am häufigsten verwendet wird, bis hin zu Samenpflanzenmaterialien unter Einschluß von Erbsenspelzen, Maisspelzen, Erdnußspelzen, Haferspelzen und -stielen und dergleichen. Im allgemeinen werden die weichen Pflanzenmaterialien, wie beispielsweise Erbsenspelzen und Maisspelzen als bessere Quellen betrachtet, weil sie leicht verarbeitet werden können. Diese Materialien führen jedoch nicht zu diätetischen Fasern, die in Farbe, Gefüge und Absorptionsvermögen für Wasser mit diätetischen Fasern vergleichbar sind, die von Holz abstammen.
Haferspelzen wären ein besonders gutes Material als Quelle für diätetische Fasern. Ihre Kosten sind gering, und sie werden im Moment hauptsächlich verwendet bei der Herstellung von Furfural, als Füllstoffe in Gußformen und als Reiniger mit Schleifwirkung. Es werden genügend Haferspelzen produziert, um die augenblickliche Nachfrage nach diätetischen Fasern zu befriedigen. Weiterhin gibt es eine ganzjährige Versorgung mit Haferspelzen.
Trotzdem ergaben Haferspelzen keine mit Holzfasern vergleichbare Quelle für diätetische Fasern. Ältere Verfahren zum Herstellen von diätetischen Fasern aus Haferspelzen waren ungeeignet zum Erzielen einer weißen diätetischen Faser, die auch nur vergleichbar wäre mit den momentan vermarkteten Holzfasern. Haferspelzen enthalten eine hohe Konzentration an Lignin, die schwer zu entfernen ist. Der Ligningehalt setzt die Wasserabsorption herab und ergibt eine Fehlfärbung. Haferspelzen enthalten Siliciumdioxidsplitter. Diese Splitter sind gerichtete Ausbildungen von Siliciumdioxid, die einen Teil der Haferspelze bilden. Das Siliciumdioxid setzt die Wasserabsorption herab und erhöht signifikant das körnige Gefühl der erhaltenen Faser. Trotz der Verfügbarkeit und der Kosten ist die Haferspelze aus diesen Gründen im Moment eine der ungeeignetsten Materialien zum Herstellen von diätetischen Fasern.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, daß man trotz der vorerwähnten Schwierigkeiten mit einem Verfahren zum Herstellen diätetischer Fasern aus gemahlenen Haferspelzen eine diätetische Faser erhalten kann, die den diätetischen Fasern aus Holz bezüglich einer Kombination von Weißgrad, Gefüge und Absorptionsvermögen von Wasser weit überlegen ist. Genauer gesagt ergibt das Auslaugen der Haferspelzen in einer wässrigen alkalischen Lösung bei einer Kombination von pH- Wert, Temperatur und Druck, die ein Entfernen des größten Teiles des Siliciumdioxid und des Lignins in den Haferspelzen bewirkt, ein Material mit einem hohen Gehalt an diätetischer Faser. Die Schärfe des alkalischen Auslaugens ergibt eine diätetische Faser mit hohem Absorptionsvermögen für Wasser und mit nicht-körnigem Mundgefühl.
Überraschend sind diese erzeugten Fasern gleichgut wie oder beser als diätetische Fasern, die aus Holz erhalten werden. Die erfindungsgemäßen Fasern haben einen hohen Gehalt an diätetischen Fasern, im allgemeinen von mehr als etwa 90 %. Das Mundgefühl dieser Fasern ist nicht körnig, wie es bei anderen Fasern der Fall ist, die aus Samenspelzen erhalten werden.
Diese Fasern haben ein überlegenes Absorptionsvermögen für Wasser von mehr als sechs und sogar sieben Gramm Wasser pro Gramm Haferfaser. Dies ist aus gesundheitlichen Gründen wichtig, weil es einen Weichmachereffekt in Bezug auf den Stuhl hat, die Durchgangszeit herabsetzt und die Füllstoffe erhöht. Das Absorptionsvermögen für Wasser ist auch deswegen wichtig, weil es die Qualität der Produkte verbessert, die diese Fasern aufnehmen. Beispielsweise kann eine Faser, die mehr Wasser absorbiert, leichter in Teigprodukte eingemischt werden. Besseres Mischen ist wichtig für das Gefüge, den Körper, das Mundgefühl, das Volumen (Dichte) und den Geschmack dieser Produkte. Dies verbessert auch die Lebensdauer des Endprodukts.
Ein Bleichen der erfindungsgemäßen Fasern beispielsweise mit einer Hypochloritbleiche, Bisulfitbleiche, Ozon oder Wasserstoffperoxid verbessert das Produkt noch mehr, indem es eine weiße Faser hervorbringt. Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach Maßgabe der nachfolgenden detaillierten Beschreibung weiterverstanden.

Detaillierte Beschreibung

Erfindungsgemaß erhält man diätetische Fasern aus Haferspelzen durch wässriges alkalisches Auslaugen von gemahlenen Haferspelzen. Die Spelzen selbst sind ein unerwünschtes Abfallprodukt, welches bei einer Vielzahl von Verfahren des Mahlens von Hafer erhalten wird, wobei die unterschiedlichen inneren Gehalte des Hafersamens entfernt werden. Der jeweilige Typ der Haferspelze ist bezüglich der Erfindung ohne Bedeutung. Hafer gehört dem Genus Avena an. Die meisten Hafersorten sind Weiß- und Rothafer und hauptsächlich A. SATIVA und A. BYZANTINA. Jedoch sind andere Haferspezien für den erfindungsgemäßen Einsatz akzeptabel.
Die Haferspelzen selbst haben die folgende allgemeine Zusammensetzung (Trockengewicht):
Lignin 17-20%
Siliciumdioxid (gemessen als Asche) 7%
Hemicellulose 28-30%
Rohfaser 30-40%
Dies kann von Spezies zu Spezies variieren.
Trockene Haferspelzen werden so, wie sie als Abfallprodukt erhalten werden, zunächst auf 0,29 mm (30 mesh) oder kleiner gemahlen. Der Mahlschritt soll lediglich eine größere aktive Oberfläche für den Schritt des Auslaugens erzeugen. Er kann dementsprechend weggelassen werden.
Die gemahlenen Haferspelzen werden dann einem wässrigen, alkalischen Auslaugen unterworfen. Das alkalische Auslaugen wird durchgeführt in einem Autoklaven, der eine Auslaugflüssigkeit enthält, und bei erhöhter Temperatur und bei Sättigungsdrucken.
Die Auslaugflüssigkeit ist eine wässrige alkalische Lösung. Geeignete Alkalien für die Auslaugflüssigkeit sind beliebige Alkalimetallhydroxide wie beispielsweise Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid, welches aus Kostengründen bevorzugt wird. Hauptsächlich müssen Hydroxide eingesetzt werden, um den gewünschten pH-Wert zu erhalten und die Lignine und Silicate löslich zu machen.
Der pH-Wert der Auslaugflüssigkeit sollte mindestens etwa 11 betragen und bevorzugt etwas höher sein, wobei dies natürlich abhängt von der beabsichtigten Reaktionstemperatur, von Druck und Zeit, die alle einen Einfluß auf das Auslaugen haben. Bevorzugt liegt der pH-Wert im Bereich von 11 bis 14, mit einem bevorzugten Bereich von etwa 11 bis 13. Bei Natriumhydroxid erfordert dies eine Konzentration auf der Basis von Wasser und Haferspelzen kombiniert von etwa 4,5 bis 5,0 %. Man kann wesentlich höhere Konzentrationen einsetzen, wobei der begrenzende Faktor die Verschlechterung der Gesamtausbeute an diätetischen Fasern durch zunehmende Solubilisierung von Hemicellulosen ist. Um eine Ausbeute von mehr als 25 % der Haferspelzen zu erhalten, sollte die Konzentration des Natriumhydroxids bevorzugt weniger als etwa 10 % betragen, wenn die Auslaugtemperatur etwa 150 ºC beträgt.
Die Temperatur des Auslaugens variiert in Abhängigkeit von der gewünschten Reaktionszeit. Die Temperatur kann beliebig von etwa 100 bis zu 200 ºC variieren. Dies ergibt einen Sättigungsdruck von 0 N/mm² (0 psig) bis mehr als 1,7 N/mm² (250 psig), wobei der bevorzugte Bereich von etwa 0,1 N/mm² (15 psig) bis 1,0 N/mm² (150 psig) beträgt.
Die Reaktionszeit wird variiert in Kombination mit dem pH-Wert, der Temperatur und dem Sättigungsdruck, um ein wirksames Auslaugen zu ergeben. Das Auslaugen löst Teile der Haferspelzen auf und hinterläßt ein ungelöstes wasserartiges Produkt, welches von der Auslaugflüssigkeit abgetrennt und analysiert werden kann.
Die Analyse des wasserartigen Produkts, d.h. der ausgelaugten Haferspelzenfasern, ergibt eine einfache Bestimmung darüber, ob das Auslaugen wirksam gewesen ist. Es ist wichtig, daß die ausgelaugten Haferspelzenfasern auf Trockenbasis weniger als etwa 1 Gew.-% Lignin und weniger als etwa 2 Gew.-% Siliciumdioxid enthalten (gemessen als Aschegehalt). Wenn diese zwei Komponenten erst einmal in definiertem Umfang entfernt worden sind, ist das ausgelaugte Produkt erfindungsgemäß geeignet, und der gewünschte Grad an Auslaugen ist erreicht worden. Die Observation der ausgelaugten Haferfasern gibt ebenfalls einen Hinweis auf ein wirksames Auslaugen. Wenn die Haferspelzenfasern nach dem Bleichen ein nicht-körniges Mundgefühl und ein hohes Absorptionsvermögen für Wasser aufweisen (mindestens etwa 6 und bevorzugt mehr als 6 Gramm Wasser pro Gramm Faser), ist das Auslaugen wirksam gewesen.
Im bevorzugten Bereich wird das Auslaugen bei etwa 150 bis 175 ºC durchgeführt, was einen Sättigungsdruck von mehr als 0,4 N/mm² (65 psig) für etwa 2 Stunden ergibt.
Bevorzugt werden die ausgelaugten Haferspelzen weiterverarbeitet, um ein Produkt zu erhalten, welches in gewissen Märkten handelsmäßig besser akzeptiert wird.
Die ausgelaugten Haferspelzen werden auf etwa 65 ºC abgekühlt und durch Vakuumfiltration von der Auslaugflüssigkeit abgetrennt. Man erhält eine Matte aus ausgelaugten Haferspelzen, und es wird dann heißes Wasser durch die Mattenfasern gepumpt, die wieder abfiltriert werden. Diese Fasern werden dann einmal oder mehrere Male mit Wasser gewaschen und filtriert und gebleicht, um eine noch weißere Faser zu erhalten.
Die Zusammensetzung der ausgelaugten Fasern vor dem Bleichen ist die folgende:
Lignin 0,4-0,7 %
Siliciumdioxid 1,3-1,5 %
diätetische Faser 92-95 %
Hemicellulose 11-13 %
Die Farbe der ausgelaugten Fasern ist ein helles Braun. Dies wird vom Restlignin verursacht.
Der Bleichschritt ist wahlweise, verbessert jedoch die Weißheit des Produkts in signifikanter Weise und ergibt somit ein handelsmäßig besser akzeptables Produkt. Die Fasern werden gebleicht, indem man die ausgelaugten Fasern einer Umgebung aussetzt, die ein Weißmachen der Fasern bewirkt. Geeignete Bleichumgebungen sind beispielsweise eine wässrige Lösung von Hypochloriten, beispielsweise NaClO&sub2;, eine wässrige Lösung von Sulfit, wie beispielsweise Na&sub2;SO&sub3;, eine wässrige Lösung eines Peroxids, wie beispielsweise H&sub2;O&sub2; oder Ozongas. Bevorzugt werden die filtrierten Fasern in den Bleichlösungen aufgeschlämmt. Die Konzentration muß so sein, daß sie die Fasern weiß macht, wie beispielsweise eine Natriumhypochloritlösung mit einer Konzentration von 0,1 %.
Wenn man als Bleichlösung eine wässrige Hypochloritlösung (0,1 %) verwendet, werden die Fasern der Lösung etwa 6 Stunden lang bei 25 ºC ausgesetzt. Im allgemeinen werden 4542,5 l (1200 Gallonen) dieser Bleichlösung für 450 kg Fasern (1000 pounds) eingesetzt.
Die gebleichten Fasern werden mit einer Säure, beispielsweise Salzsäure, neutralisiert und wiederholt mit Wasser gewaschen und filtriert und getrocknet. Das Trocknen wird in einem Fluidbetttrockner oder einer beliebigen geeigneten Vorrichtung bei 150 ºC durchgeführt.
Das gewaschene/getrocknete Material wird dann auf eine gewünschte Siebgröße gemahlen. Eine geeignete gewünschte Siebgröße kann variieren von 100 %, die ein 0,17 mm-Sieb (50 mesh) passieren bis 98 %, die ein 0,045 mm-Sieb (200 mesh) passieren.
Die Erfindung wird nach Maßgabe der folgenden Beispiele weiter verständlich.

Beispiel 1

Herstellen von Faser

Die folgende Reaktion wurde durchgeführt in einem Druckreaktor, der ein Volumen von 2839 l (750 Gallonen) aufwies. In den Reaktor wurden 1893 l (500 Gallonen) Wasser und 170 l (45 Gallonen) einer 50-prozentigen Natriumhydroxidlösung gegeben. Nachdem das Natriumhydroxid vollständig dispergiert war, wurden der Natriumhydroxidlösung 454 kg (1000 pounds) rohe Haferspelzen zugesetzt, die auf eine Größe von 0,29 mm (30 mesh) gemahlen waren. Die Analyse der nicht ausgelaugten Haferspelzen war die folgende:
Feuchtigkeit 10 %
Protein 3%
Asche 5,5 %
Kohlenhydrate 80,4 %
Der Reaktor wurde abgeschlossen und die Lösung 2 Stunden lang auf 150 bis 160 ºC aufgeheizt. Dies erzeugte einen Sättigungsdruck von etwa 0,4 N/mm² (65 psig). Nach diesem zweistündigen Auslaugen wurde die Auslaugflüssigkeit auf 65 ºC abgekühlt, und die ausgelaugten Haferspelzenfasern wurden durch Vakuumfiltration gesammelt. Dies ergab eine Matte aus Fasern, die dann gereinigt wurde, indem heißes Wasser über die Matte geleitet wurde. Dies wurde dann filtriert, mit Wasser gewaschen, erneut filtriert und in 3785 l (1000 Gallonen) einer 0,1-prozentigen Natriumhypochloritbleiche bei 25 ºC aufgeschlämmt. Nach einer Zeitdauer von 8 Stunden wurden die Fasern erneut durch Filtration abgetrennt und mit Salzsäure (Konzentration 35 %) auf einen pH-Wert von 6,5 bis 7,5 neutralisiert. Die Fasern wurden dann durch Filtration gesammelt, mit kaltem Wasser gewaschen und 15 Minuten lang in einem Fluidbetttrockner bei 150 ºC getrocknet. Die getrockneten Fasern wurden dann auf 0,17 mm (50 mesh) oder feiner gemahlen.
Das Endprodukt ist eine diätetische Faser mit 91,4 % mit einem Rohfasergehalt von 69,2 %. Die Menge an Pentosanen beträgt 12,5 %, der Aschegehalt 1,46 %, die Lignine 0,6 %.

Beispiel 2

Wasserabsorption von weißen Haferfasern

Es werden 5 Gramm gemäß Beispiel 1 erhaltener weißer Haferfasern in 50 Gramm destiliertem Wasser eingeweicht und durch ein Whatman Nr. 4 (# 4)-Filterpapier mit einem Durchmesser von 12,7 cm (5 inches) unter Verwendung von leichtem Unterdruck filtriert, um freies Wasser herauszusaugen. Das gesammelte Filtrat wurde genau gewogen. Die Gewichtsdifferenz zwischen 50 Gramm und dem Filtrat ist das von 5 Gramm der weißen Haferfaser absorbierte Wasser. Die Wasserabsorption wurde zu 6,9 Gramm Wasser pro Gramm Faser berechnet.
Durch Anwenden der vorliegenden Erfindung unter Einsatz eines alkalischen Auslaugens, welches im wesentlichen alles Lignin und alles Siliciumdioxid oder Splitter in den Haferfasern entfernt, kann man somit eine Faser erhalten, die einen sehr hohen Gehalt an diätetischer Faser aufweist, die eine weiße Farbe hat, sehr viel Wasser absorbiert und einen niedrigen Siliciumdioxidgehalt, einen niedrigen Ligningehalt und einen hohen Gehalt an Hemicellulose hat. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch kontinuierlich durchgeführt werden. Bei dieser Ausführungsform führt man das alkalische Auslaugen in einem geheizten druckbeaufschlagten Schraubenreaktor oder kontinuierlichen Auger-Reaktor durch. Die Geschwindigkeit der Bewegung durch den Reaktor wird relativ zum pH-Wert, der Temperatur, dem Druck und der Reaktorlänge eingestellt, damit sich ein wirksames Auslaugen ergibt. Der Faserrückstand wird auf einem kontinuierlichen Bandfilter abgelegt, wo die Auslaugflüssigkeit von dem Haferfasern-Rückstand entfernt wird. Der Faserrückstand wird wiederholt gewaschen und getrocknet, während er sich auf dem Band befindet. Die gewaschenen und getrockneten Fasern werden durch das Band in eine Bleichvorrichtung gebracht, die kontinuierlich sein kann oder bevorzugt einfach ein Bottich ist. Die Schritte des Bleichens, der Neutralisation, des Trocknens und des Mahlens sind die gleichen wie beim Batchbetrieb.
Die erfindungsgemäßen diätetischen Fasern können auf viele unterschiedliche Arten verwendet werden. Hauptsächlich würden sie eingesetzt beim Backen von Produkten, insbesondere von gebackenen Teigprodukten wie beispielsweise Brot. Aufgrund ihres weichen Gefüges und ihres hohen Absorptionsvermögens für Wasser können sie Teigprodukten in Mengen von 1 bis 50 % oder mehr und bevorzugt etwa 15 bis etwa 50 %, bezogen auf das Mehlgewicht, zugesetzt werden, ohne dem fertiggestellten Produkt ein körniges Gefühl oder Beigeschmack zu verleihen. Dies ist aus dem nachfolgenden detaillierten Beispiel weiterzuerkennen.

Beispiel 3

Brot

Es wurde ein Vorteig hergestellt durch Vereinigen von Mehl, Wasser, Hefe und mineralischer Hefenahrung in folgenden Anteilen: Bäcker-% Gewicht Mehl Wasser Hefe mineralische Hefenahrung
Der Vorteig wurde gemischt und vier Stunden lang fermentieren gelassen. Die anfängliche Temperatur des Vorteigs betrug 20 ºC (68 ºF), die Endtemperatur des Vorteigs 23 ºC (73 ºF).
Der Teig hatte die folgenden Inhaltsstoffe: Bäcker-% Gewicht Mehl Wasser Hefe Salz Zucker Milchpulver Backfett Emulgiermittel Haferfasern "Vital Wheat Gluten"-Mehl
Alle der Inhaltsstoffe des Teigs mit Ausnahme der Haferfasern wurden gemischt, bis alle Inhaltsstoffe gemischt waren. Dann wurden die Haferfasern und der Vorteig zugesetzt. Dies wurde 1 Minute lang bei niedriger Geschwindigkeit und 9 Minuten lang bei mittlerer Geschwindigkeit gemischt. Nach dem Mischen betrug die Teigtemperatur 27 ºC (80 ºF). Es wurde keine Teigruhe zugelassen. Der Teig wurde zu 550 Gramm geteilt, und es wurde eine Zwischengare von 20 Minuten zugelassen. Nach der Zwischengare wurde der Teig geformt und 39 Minuten lang bei 36 ºC (97 ºF) am Stück gegart. Danach wurde er 29 Minuten lang in einen Dreh-Brotofen mit 220 ºC (430 ºF) gegeben. Der Laib wurde abkühlen gelassen und verpackt. Das Backgewicht betrug 484 Gramm.
Das geformte Brot hatte ein ausgezeichnetes Aussehen in Bezug auf Bruch, Zerkleinerung, Volumen und Gefüge. Es ergab sich kein Beigeschmack und kein körniges Mundgefühl.

Beispiel 4

Brot

Es wurde ein Vorteig aus den folgenden Inhaltsstoffen hergestellt: Bäcker-% Gewicht Mehl Wasser Hefe mineralische Hefenahrung
Der Vorteig wurde gemischt und 3 Stunden lang fermentieren gelassen. Die Anfangstemperatur des Vorteigs betrug 21 ºC (70 ºF), die Endtemperatur des Vorteigs 24 ºC (75 ºF).
Der Teig hatte die folgenden Inhaltsstoffe: Bäcker-% Gewicht Wasser Hefe Salz Zucker Milchpulver Backfett Emulgiermittel Haferfasern "Vital Wheat Gluten"-Mehl
Alle Inhaltsstoffe des Teigs mit Ausnahme der Haferfasern wurden 2 Minuten lang gemischt, und es wurden dann die Haferfasern zugesetzt. Nach Zugabe der Haferfasern wurde der Vorteig zugesetzt und 1 Minute lang bei kleiner Geschwindigkeit und 12 Minuten bei mittlerer Geschwindigkeit gemischt. Nach dem Mischen betrug die Teigtemperatur 26 ºC (78 ºF). Es wurde keine Teigruhe zugelassen. Der Teig wurde zu 550 Gramm geteilt, und es wurde eine Zwischengare von 23 Minuten zugelassen. Nach der Zwischengare wurde der Teig geformt, in Tiegel gegeben und 27 Minuten lang bei 36 ºC (97 ºF) am Stück gegart. Danach wurde er 37 Minuten lang in einen Dreh-Fächerbackofen mit 220 ºC (430 ºF) gegeben. Der Laib wurde abkühlen gelassen und dann verpackt. Das Backgewicht betrug 480 Gramm.
Obwohl das gebildete Brot kein gutes Aussehen hatte, hatte es weder einen Beigeschmack noch ein körniges Mundgefühl. Dementsprechend können die erfindungsgemäßen Haferfasern bis zu etwa 50 Bäcker-% verwendet werden.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Fasern stammen nicht von Holz und sind ein weißes, hochdiätetisches Faserprodukt und haben eine sehr fuselige Qualität, ein hohes Wasserabsorptionsvermögen und ein wünschenswertes Mundgefühl. Sie können in anderen Worten zum Backen von Produkten mit sehr hohen Konzentrationen verwendet werden, ohne daß sie zu körnigem Gefühl, Beigeschmack oder Fehlstruktur führen. Weil sie auf Haferspelzen aufbauen, gibt es kein Problem mit der Verfügbarkeit wie es bei Verwendung von diätetischen Fasern wäre, die aus anderen Quellen erhalten werden, wie beispielsweise gelbe Erbsenfasern. Die hohe Wasserabsorption dieses Produkts erlaubt auch seinen Einsatz in Nicht-Backprodukten wie beispielsweise kalorienarmen Getränken, Getränken auf Milchbasis, Suppen, Joghurts, Tofu, Pasta, Fleischfüllungen, Pharmazeutika, Frühstückszeralien, Soßen und dergleichen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen diätetischer Fasern, bei dem man Haferspelzen in einer wäßrigen, alkalischen Lösung zum Herstellen von ausgelaugten Haferspelzen auslaugt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Haferspelzen in der Lösung bei einer Kombination von Zeit, Druck, Temperatur und pH-Wert auslaugt, die ein Herabsetzen des Siliciumdioxidgehalts der Fasern auf weniger als etwa 2 Gew.-% und ein Herabsetzen des Ligningehalts der Fasern auf weniger als etwa 1 Gew.-% bewirkt, wobei die ausgelaugten Fasern ein nicht-körniges Mundgefühl und Absorptionsvermögen für Wasser aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei man die Haferspelzen einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallhydroxids aussetzt, die einen pH-Wert von etwa 11 bis etwa 14 aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zeit etwa 15 Minuten bis etwa 5 Stunden beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Temperatur etwa 100 bis etwa 200 ºC beträgt und der Druck Sättigungsdruck ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei man weiter die Fasern aus der alkalischen Lösung sammelt und die gesammelten Fasern bleicht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei man die Haferspelzen über einen Zeitraum von etwa 15 Minuten bis etwa 5 Stunden bei einer Temperatur von etwa 100 bis etwa 200 ºC bei Sättigungsdruck in einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallhydroxids mit einem pH-Wert von etwa 11 bis etwa 13 untertaucht, um ein Herabsetzen des Ligningehalts der ausgelaugten Haferspelzenfasern auf weniger als etwa 1 Gew.-% und ein Herabsetzen des Siliciumdioxidgehalts der ausgelaugten Haferspelzenfasern auf weniger als etwa 2 Gew.-% zu bewirken.

7, Verfahren nach Anspruch 1, wobei man die Haferspelzen außerdem mahlt.

8. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der pH-Wert etwa 11 bis etwa 13 beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Alkalimetallhydroxid Natriumhydroxid ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperatur etwa 100 bis 200 ºC und der Sättigungsdruck etwa 0,1 bis etwa 1,7 N/mm² (15 bis 250 psig) beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 5, wobei man bei dem Bleichen die gesammelten Fasern einer Umgebung aussetzt, die ein Bleichen des Lignins in den Fasern zum Erzeugen eines weißeren Produkts bewirkt, wobei die Umgebung ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus einer wäßrigen Hypochloritlösung, einer wäßrigen Sulfitlösung, einer wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung und einer Ozonatmosphäre.

12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Auslaugen das Entstehen von ausgelaugten Haferspelzenfasern bewirkt, die ein Adsorptionsvermögen für Wasser von mehr als etwa 6 Gramm Wasser pro Gramm Haferfasern aufweisen.

13. Diätetische Faser, enthaltend einen aus Haferspelzen extrahierten Faserrückstand, gekennzeichnet durch einen Ligningehalt von weniger als etwa 1 %, einen Siliciumdioxidgehalt von weniger als etwa 2 % und einen Gehalt an diätetischer Faser von mindestens etwa 90 %.

14. Diätetische Faser nach Anspruch 13, wobei die diätetische Faser eine gebleichte diätetische Faser ist.

15. Teigprodukte, enthaltend Mehl und etwa 15 bis etwa 50 Bäcker-% der in Anspruch 13 oder 14 beanspruchten diätetischen Faser.