DE4119306C2 - Organische Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte für die Ernährung und zur Verwendung für technische Zwecke, die Vitalstoffe enthalten - Google Patents

Organische Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte für die Ernährung und zur Verwendung für technische Zwecke, die Vitalstoffe enthalten

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Description

Die Erfindung betrifft organische Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte für die Ernährung und zur Verwendung für technische Zwecke, die Vitalstoffe in Form von Vitaminen, Enzymen, Coenzymen, Mineralstoffen, Spurenelementen und/oder Keimen enthalten.
Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte aus pflanzlichen und tierischen Ausgangsstoffen enthalten Bakterien, Keime, Vitamine, Enzyme, Coeznyme, Mineralstoffe und Spurenelemente. Diese Vitalstoffe sind für das Funktionieren von biokatalytischen Prozessen verantwortlich.
Die in der Industrie gängigen Verarbeitungsmethoden zielen darauf ab, möglichst bakterien- und keimarme Produkte zu erhalten, um die Haltbarkeit der Produkte mit möglichst geringen Konservierungszusätzen beeinflussen zu können. Die dabei verwendeten Wasch-, Blanchier-, Wärme-, Druck-, Mahl- und Granulierprozesse eliminieren nicht nur Bakterien, Keime und toxische Verbindungen, sowie Inhibitoren, sondern zerstören vor allem die hochkomplizierten Eiweißstoffe, die vorwiegend bei biokatalytischen Prozessen eine entscheidende Rolle spielen. Es war somit bisher nicht möglich, nach derartigen Verfahren die Vitalstoffe in ausreichend aktiver Form zur Auslösung biokatalytischer Prozesse beizubehalten.
Vitalstoffe erhalten zur Beeinflussung biokatalytischer Prozesse vermehrte Aufmerksamkeit. Es können nicht nur Stoffwechselvorgänge in vivo, sondern auch industrielle Prozesse in vitro ausgelöst und geführt werden. Bei der. Entsorgung organischer Produkte zur Weiterverwertung sind diese Prozesse von besonderer Bedeutung, da dadurch ein problemloser und gezielter Abbau ermöglicht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vitalstoffe wie Vitamine, Enzyme, Coenzyme, Keime, Mineralstoffe und Spurenelemente funktionsgetrennt zu schützen und in organische Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte einzuarbeiten, wobei die Aktivität der Vitalstoffe auch bei Wärme- und Druckschocks nach Verarbeitung, Formgebung und Gebrauch erhalten bleibt.
Gegenstand der Erfindung sind Vitalstoffe enthaltende organische Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte für die Ernährung und zur Verwendung für technische Zwecke, die Vitalstoffe in Form von Vitaminen, Enzymen, Coenzymen, Mineralstoffen, Spurenelementen und/oder Keimen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vitalstoff funktionsgetrennt in einer durch Feuchtigkeitsaufnahme in vivo und vitro biokatalytische Prozesse auslösenden Trägersubstanz eingebettet ist, die unter Verwendung von Natrium- und Kaliumsalzen der Kieselsäure oder nicht­ ionogenen Polysacchariden, insbesondere aus der Familie der Galaktomannane, herstellbar ist.
Von besonderer Bedeutung sind organische Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte für die Ernährung und zur Verwendung für technische Zwecke, in denen die funktionsgetrennt in Trägersubstanzen unter Ausbildung von Schutzfilmen eingebetteten Vitalstoffe in eine thermoplastisch verarbeitbare Komponentenmischung vegetabilen und/oder tierischen Ursprungs, deren mindestens eine Komponente aus einer für Lebensmittel verwendbaren Naturfaser besteht, eingebettet sind.
Die erfindungsgemäßen funktionsgetrennt geschützte Vitalstoffe enthaltenden Komponentenmischungen können durch thermoplastische Verarbeitung zu Nutzungs-, Gebrauchs- und Verpackungsgegenständen ausgeformt werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind organische Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte für die Ernährung und zur Verwendung für technische Zwecke, die Vitalstoffe in Form von Vitaminen, Enzymen, Coenzymen, Mineralstoffen, Spurenelementen und/oder Keimen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vitalstoff funktionsgetrennt in einer durch Feuchtigkeitsaufnahme in vivo und vitro biokatalytische Prozesse auslösenden Trägersubstanz eingebettet ist, die unter Verwendung von Natrium- und Kaliumsalzen der Kieselsäure oder nicht-ionogenen Polysacchariden herstellbar ist und daß diese Zusammensetzung in eine thermoplastisch verarbeitbare Komponenten-Mischung vegetabilen und/oder tierischen Ursprungs, deren mindestens eine Komponente aus einer für Lebensmittel verwendbaren Naturfaser besteht, eingearbeitet ist.
Coenzyme enthalten Elektrolyte, Mineralstoffe und Spuren­ elemente mit beispielsweise Aluminium, Eisen, Kobalt, Kupfer, Magnesium, Mangan, Phosphor und Zink. Ausgewogene, auf die Bedürfnisse abgestimmte Mischungen sind im Handel erhältlich.
Es sind einige tausend Enzyme bekannt, wobei über hundert in kristalliner Form vorliegen und einige davon synthetisch hergestellt werden.
Die Empfindlichkeit dieser hochkomplizierten Polypeptid­ komplexe lassen es angezeigt erscheinen, quantitativ getrennt und qualitativ geschützt Holoenzyme, Apoenzyme, Coenzyme und dergleichen, für biokatalytische Prozesse zur Verfügung zu haben. Dabei sind sechs Enzymgruppen in ihren Funktionen zu beachten: Hydrolasen, Isomerasen, Ligasen und Lyasen, Oxidoreduktasen und Transferasen, wobei einige wichtige Enzyme Amylasen, Bromeline, Chymotripsin, Entero­ kinase, Erepsin, Hyaluronidase, Katalase, Kathepsin, Lipasen, Pankreatin, Papain, Pepsin, Proteasen und Trypsin sind.
Es sind sowohl defizitäre Enzymgehalte in Lebens- und Futtermitteln als auch vorzeitig ausgelöste biokatalytische Prozesse bekannt, denen man erfindungsgemäß durch die Aus­ bildung des funktionsgetrennten Schutzes der verschiedenen Vitalstoffe begegnen kann.
Gemäß der Erfindung werden daher Vitalstoffe wie beispiels­ weise Keime, Enzyme, Coenzyme, Elektrolyte mit Mineral­ stoffen und Spurenelementen durch Ausbildung von Schutz­ schichten getrennt voneinander geschützt, die zusammen erst bei bestimmter Feuchtigkeitsaufnahme biokatalytische Pro­ zesse auslösen.
Zum Schutz der Coenzyme eignen sich vorzugsweise Natrium- und Kaliumsalze der Kieselsäure, während Polysaccharide, insbesondere Guarkernendospermmehl und Johannisbrotkern­ endospermmehl sich besonders zum Schutz von Polypeptidkom­ plexen als Enzyme eignen. Das Eindringen von Feuchtigkeit kann durch den ausgebildeten Schutzfilm wirksam verzögert werden.
Die Einbettung der zu schützenden Vitalstoffe in einen Schutzfilm erfolgt in der Regel durch Vermischung der Vitalstoffe mit dem Schutzstoff unter anschließender schonender Trocknung. Die Ausbildung des Schutzfilms kann in Gegenwart von Wasser beispielsweise im Wirbelstrombett durchgeführt werden.
Durch Zusatz wäßriger Fett- und/oder Ölemulsionen unter Verwendung ungesättigter Öle während der Ausbildung der Schutzschicht kann die Hydrophobizität des Schutzfilms noch gesteigert werden.
Die gemäß der Erfindung funktionsgetrennt unter Ausbildung von Schutzfilmen in Trägersubstanzen eingebetteten Vitalstoffe sind lagerfähig, können in organische Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte für die Ernährung und zur Verwendung für technische Zwecke einverleibt werden und können durch übliche Verarbeitungseinrichtungen wie Extruder und Spritzgußmaschinen zu Nutzungs-, Gebrauchs- und Verpackungsgegen­ ständen verarbeitet werden, wie beispielsweise zu Behältern und Gebinden für feste, breiige und flüssige Medien, Verpackungsmaterialien und Folien, die eßbar, verfütterbar, enzymatisch und bakteriell abbaubar sind und als Lebensmittel und/oder Futtermittel verwendet werden können. Die Wirksamkeit der Vitalstoffe bleibt erhalten und kann nach der Verarbeitung bei genügender Feuchtigkeit in gewünschter Weise ausgelöst werden. Man wird natürlich darauf achten, daß zur Vermeidung molekularer Veränderungen der Mischungen mit Vitalstoffen während der Endverarbeitung zu Gebrauchsformen schonende diskontinuierliche und kontinuierliche Verarbeitungsmethoden angewendet werden, damit auch ernährungsphysiologisch wirksame Inhaltsstoffe wie z. B. Proteine (Aminosäure), ungesättige Fettsäuren und dergleichen nicht geschädigt werden.
Besonders bevorzugte Produkte der Erfindung bestehen aus thermoplastisch verarbeitbaren Komponentenmischungen vege­ tabilen und/oder tierischen Ursprungs, deren mindestens eine Komponente aus einer für Lebensmittel verwendbaren Naturfaser besteht, wobei in diese Mischungen, die funk­ tionsgetrennt in Trägersubstanzen unter Ausbildung von Schutzfilmen eingebetteten Vitalstoffe in Form von Vita­ minen, Enzymen, Coenzymen, Mineralstoffen, Spurenelementen und/oder Keimen eingearbeitet sind. Dabei werden er­ findungsgemäß Komponentenmischungen aus Samen, Getreide, Gemüse, Obst, Früchten einschließlich Bodenfrüchten und Knollen und deren Ballaststoffen (Nahrungsfasern) und/oder tierischen Produkten gegebenenfalls zusammen mit Gewürzen und Zusatzkomponenten mit den funktionsgetrennt geschützten Vitalstoffen vereinigt. Das die geschützten Vitalstoffe enthaltende Gemisch kann dann in verfahrenstechnischen Zwischenschritten oder einem Schritt in plastifizierbare Gemische überführt werden und durch bekannte Verarbeitungs­ einrichtungen zu Nutzungs- und Gebrauchsgegenständen unter Erhalt der Wirksamkeit der Vitalstoffe geformt werden.
Gemäß der Erfindung bleiben somit Vitalstoffe wie Vitamine, Enzyme, Enzymgemische, Keime, Coenzyme, Mineralstoffe und Spurenelemente in getrennter und geschützter Form in Roh­ stoffen, Zwischen- und Endprodukten funktionsbereit. Mit entsprechenden Dosierungen der geschützten Vitalstoffe las­ sen sich gezielte und differenzierte biokatalytische Pro­ zesse führen.
In der Ernährung, Medizin und Entsorgung (Weiterverwertung gebrauchter Güter) werden geschützte und gezielt auszu­ lösende Wirkungsmechanismen für biokatalytische Prozesse immer wichtiger.
Die besonderen Eigenschaften von nicht-ionogenen Poly­ sacchariden, mit Stärken und Cellulosen Assoziationen und Wasserstoffbrücken einzugehen und zu bilden, prädestinieren deren Verwendung als Schutzkolloide und Emulgatoren in be­ sonderem Maße. Das außerordentlich hohe rasche Wasser­ bindungsvermögen blockiert und verzögert die Wasseraufnahme im Verbund mit der Dichtigkeit der Korngrößen der Coenzym- und Enzympulver.
Beispiel 1
Coenzyme (Metallsalze, Mineralstoffe und Spurenelemente) werden in handelsüblicher Form in Natriumwasserglas (Na- Salz der Kieselsäure) dispergiert und anschließend über Walzen oder Sprühtrockner getrocknet. Das anfallende, in einem Schutzfilm eingebettete Coenzympulver wird gesichtet und bis zur Weiterverarbeitung zwischengelagert.
Das Coenzympulver ist spröde und kann deshalb gut in die Mischungen eingearbeitet werden. Unmittelbar vor der End­ verarbeitung können die Wasserglassuspensionen auch ohne Zwischentrocknung eingesetzt werden. Im Lebensmittel- und Futtermittelbereich werden relativ geringe Mengen an Aktiv­ substanzen im Coenzympulver benötigt. Der Tagesbedarf liegt zwischen 20 bis 2000 mg. Die Kieselsäure bzw. deren Natrium- oder Kaliumsalz in Form von Wasserglas kann bis zu 90% mit Aktivsubstanzen beladen werden.
Die Coenzyme, Mineralstoffe und Spurenelemente sind in sich selbst vernetzender Kieselsäure eingebettet und werden erst bei entsprechender Feuchtigkeitsaufnahme unter Ionenfluß wirksam verfügbar.
Beispiel 2
In diesem Beispiel werden Enzyme in einem nicht-ionogenen Polysaccharid (Guarkernendospermmehl) eingebettet.
Enzyme oder Enzymgemische werden in feines Guarkernendo­ spermmehl eingemischt und im Wirbelstrombett mit Wasser bei Raumtemperatur besprüht, bis ein Schutzfilm aufgebaut ist und Verkleisterung entsteht. Die Partikel mit dem kol­ loidalen Schutzfilm werden im Warmluftstrom schonend ge­ trocknet, wobei die Ablufttemperatur 60°C nicht über­ schreiten sollte. Der Feuchtigkeitsgehalt pendelt sich zwi­ schen 4 bis 7% ein. Das Enzympulver wird gesichtet und bis zur Weiterverarbeitung zwischengelagert.
Im Wirbelstrombett kann die Granulierung mit der Einsprüh­ geschwindigkeit und der Wahl der Einsprühdüse beeinflußt werden. In relativ engen Korngrößenbereichen fallen die Enzympulver nach der Trocknung an. Bei Endverarbeitung unter hohen Drücken sind die Korngrößen der Enzympulver und Dichte wichtig.
Beispiel 3
Dieses Beispiel zeigt, daß Enzyme oder Enzymgemische in ei­ nem sich nur heißwasserloslichem Polysaccharid (Johannis­ brotkernendospermmehl) eingebettet sind und daß die Schutz­ filmbildung durch das Einsprühen einer wäßrigen Poly­ saccharidlösung wirksam unterstützt wird.
Enzyme oder Enzymgemische werden in feines Johannisbrot­ kernendospermmehl eingemischt und mit einer in heißem Wasser gelösten 1 bis 2%-igen Johannisbrotkern­ endospermmehllösung im Mischer besprüht, bis Verkleisterung auftritt. Bei schonender Trocknung bildet sich ein kol­ loidaler Schutzfilm um die Partikel aus. Das Enzympulver wird gesichtet und bis zur Weiterverarbeitung zwischen­ gelagert.
Durch die Verwendung heißlöslicher Polysaccharide wird die Barriere gegen die Feuchtigkeit verstärkt, und deren Ein­ bringung kann wesentlich verzögert werden.
Beispiel 4
In diesem Beispiel werden wäßrige Ölemulsionen verwendet, welche die Hydrophobizität beeinflussen.
Enzyme oder Enzymgemische werden in Öl eingearbeitet und mit einer 1 bis 2%-igen wäßrigen Guarkernendospermmehl­ lösung im Emulgator emulgiert und in feines Guarkernmehl unter Mischen eingesprüht, bis Verkleisterung erfolgt und sich bei Trocknung ein kolloidaler Schutzfilm ausbildet. Das Trockengut wird gesichtet und zwischengelagert.
Beispiel 5
Dieses Beispiel zeigt, daß bei Verwendung eines nur heiß­ wasserlöslichen Polysaccharids zusammen mit Ölemulsionen die Hydrophobizität verstärkt ausgeprägt wird.
Angereicherte Keime werden in feines Johannisbrotkernendo­ spermmehl eingearbeitet und mit einer 1 bis 2%-igen wäßrigen Johannisbrotkernendospermmehl-Ölemulsion besprüht bis die Benetzung zur Verkleisterung neigt. Das Trockengut wird gesichtet und zwischengelagert.
Beispiel 6
Enzyme oder Enzymgemische werden in Guarkernendospermmehl in einem Mischer homogenisiert. Auf einen Teil Trocken­ mischgut werden 1,6 Teile Wasser über Brause mit einer Dosierleistung von 10 l/s eingetragen. Das Feuchtgut wird maximal 5 min nachgemischt und dann über einen Granulator in einen Wirbelschichtstromtrockner eingetragen. Die schonende Trocknung erfolgt im Warmluft­ strom, wobei nach Erreichen einer Ablufttemperatur von 60 bis 62°C der Trocknungsprozeß beendet wird. Der Feuchtig­ keitsgehalt beträgt ca. 4 bis 6%. Das Trockengut wird ge­ sichtet und zwischengelagert.
Durch die rasche Zugabe von Wasser erfolgt eine enorme Ver­ dichtung ohne Druckbeaufschlagung. Die Körnung der an­ fallenden Granulate kann mit den verschiedenen Lochsieb­ einsätzen eingestellt werden. Es können Fraktionen in engen Korngrößenbereichen hergestellt werden. Die Feuchtigkeits­ aufnahme kann besonders gut gesteuert werden. Darüberhinaus können hochempfindliche Substanzen besonders gut einge­ bettet werden. In geringen Mengen können wirksame Körper gut verteilt und genau zudosiert werden. Beladungen bis 90% sind möglich.
Beispiel 7
Weichweizenvollkornmehl wird im Mischer mit berechneten Mengen an durch Einbettung in nicht-ionogenen Polysacchari­ den geschütztem Coenzympulver und Enzympulver gemischt und mit Wasser angefeuchtet bis bei Handballenverpressung Ver­ ballung eintritt. In der Regel werden bis 50% Wasser­ anteile benötigt. Auf einer Presse oder Einspritzmaschine erfolgt die gewünschte Verformung. Die noch feuchten Form­ linge werden im Laufstrom unterhalb 60°C getrocknet.
Dieses Beispiel zeigt, daß in nicht-ionogenen Poly­ sacchariden eingebettete. Coenzym- und Enzympulver auf in­ dustriellen Einrichtungen wie z. B. Pressen, Extrudern oder Einspritzpressen in Roh-, Zwischen- und Endprodukten ver­ arbeitet werden können. Wärme und Druckbeaufschlagungen zerstören dabei nicht die in den nicht-ionogenen Poly­ sacchariden eingebetteten Aktivsubstanzen.
Beispiel 8
Es wurde entsprechend Beispiel 7 gearbeitet, wobei jedoch anstelle von Weichweizenvollkornmehl andere Getreidemehle in Verbindung mit Proteinen und Nahrungsfasern kombiniert mit z. B. Gemüse-, Früchte-, Fleisch- und Fischpulver ver­ wendet werden. Der Feuchtigkeitsgehalt der jeweiligen Zu­ sammensetzungen muß vor der Endverarbeitung zu Gebrauchs­ formen eingestellt werden. Die Gebrauchsformen können zur Aufnahme verschiedener Körper angepaßt sein.

Claims (6)

1. Organische Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte für die Ernährung und zur Verwendung für technische Zwecke, die Vitalstoffe in Form von Vitaminen, Enzymen, Coenzymen, Mineralstoffen, Spurenelementen und/oder Keimen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vitalstoff funktionsgetrennt in einer durch Feuchtigkeitsaufnahme in vivo und vitro biokatalytische Prozesse auslösenden Trägersubstanz eingebettet ist, die unter Verwendung von Natrium- und Kaliumsalzen der Kieselsäure oder nicht-ionogenen Polysacchariden herstellbar ist.
2. Organische Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte für die Ernährung und zur Verwendung für technische Zwecke, die Vitalstoffe in Form von Vitaminen, Enzymen, Coenzymen, Mineralstoffen, Spurenelementen und/oder Keimen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vitalstoff funktionsgetrennt in einer durch Feuchtigkeitsaufnahme in vivo und vitro biokatalytische Prozesse auslösenden Trägersubstanz eingebettet ist, die unter Verwendung von Natrium- und Kaliumsalzen der Kieselsäure oder nicht-ionogenen Polysacchariden herstellbar ist und daß diese Zusammensetzung in eine thermoplastisch verarbeitbare Komponenten-Mischung vegetabilen und/oder tierischen Ursprungs, deren mindestens eine Komponente aus einer für Lebensmittel verwendbaren Naturfaser besteht, eingearbeitet ist.
3. Organische Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Riech-, Geschmacks-, Würz- und Farbstoffe enthalten sind.
4. Organische Endprodukte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endprodukte durch thermoplastische Verarbeitung zu Nutzungs-, Gebrauchs- und Verpackungsgegenständen ausgeformt sind.
5. Organische Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht­ ionogenen Polysaccharide Galaktomannane sind.
6. Organische Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägersubstanzen wäßrige Fett- und/oder Ölemulsionen unter Verwendung ungesättigter Fettsäuren enthalten.
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