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Diese
Erfindung bezieht sich auf die Trennung von Getreidehydrokolloidverbindungen
von den Rohfaserbestandteilen von Hafer, Gerste oder Kombinationen
von Getreideprodukten. Getreidehydrokolloidverbindungen sind nützlich als
Konsistenzmittel und Nährstoffe
zur Verbesserung der gesundheitsfördernden Wirkung von Nahrungsmitteln.
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Ballaststoffe
sind lösliche
und unlösliche
Bestandteile von Zellwänden,
die gegen die innere Verdauung im oberen Verdauungstrakt des Menschen
beständig
sind [Am. J. Clin. Nutr. 25: 464–465 (1972)]. Diese Ballaststoffe
bestehen hauptsächlich
aus Cellulose, Hemicellulose, Pektinsubstanzen, Oligosacchariden,
Lignin, Gummi und Schleim.
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Ballaststoffe
gelten seit langem als wichtiger Nahrungsmittelbestandteil. Es ist
bekannt, dass eine ballaststoffreiche Ernährung den Verdauungsprozess
fördert.
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Burkitt
et al. (Lancet 2: 1408–1411)]
lehren, dass Ballaststoffe bei der Vorbeugung gegen bestimmte Dickdarmkrankheiten
wie Dickdarmkrebs und Divertikulitis eine Rolle spielen.
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Burkitt
et al. geben auch an, dass der Serumcholesterinspiegel steigt, wenn
Ballaststoffe in der Ernährung
fehlen und dass eine ballaststoffreiche Ernährung den Serumcholesterinspiegel
senkt. Trowell [Am. J. Clin. Nutr. 25: 464–465 (1972)] und Dreher (Handbook
of Dietary Fiber, An Applied Approach, Marcel Dekker, Inc., New
York, NY (1987)] haben über ähnliche
Schlussfolgerungen hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen Ballaststoffen
und gesundheitsfördernder
Wirkung berichtet.
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Es
ist heute bekannt, dass lösliche
und unlösliche
Fasern verschiedene gesundheitsfördernde
Eigenschaften haben. Zum Beispiel ist Weizenkleie sehr reich an
unlöslichen
Rohfasern (hauptsächlich
Cellulose und Hemicellulose) und bewirkt eine Senkung der Passagezeit
der Nahrungsmittel durch den Verdauungstrakt [Anderson et al., Am.
J. Clin. Nutr. 32: 346–363
1979)]. Es wird berichtet, dass manche löslichen Fasern, besonders Beta-Glucan,
den Gesamtplasmacholesterinspiegel senken [Behall et al., J. Am.
Colt. Nutr. 16: 46–51 (1997)].
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Ballaststoffe
bestehen üblicherweise
aus morphologisch intaktem Zellgewebe verschiedener Samenkleien,
Hülsen
und anderer landwirtschaftlicher Nebenprodukte, die einen hohen
Gehalt an Rohfasern haben [Dintzis et al., Cereal Chem. 56: 123–127 (1979)].
Werden diese Fasern Nahrungsmitteln zugesetzt, geben sie dem Endprodukt
eine körnige
Konsistenz. Eine Lösung
für dieses
Problem war es, diese Fasern zu mahlen, um feinere Pulver zu erhalten,
doch diese Pulver behalten trotzdem ihren hohen Rohfaseranteil.
Auch die alkalische oder alkalische/Peroxidbehandlung von landwirtschaftlichen
Nebenprodukten, wie von Gould (U.S. Patent Nr. 4,649,113 und 4,806,475),
Gould et al (U.S. Patent Nr. 4,774,098), Ramaswamy (U.S. Patent
Nr. 5,023,103) und Antrim (U.S. Patent Nr. 4,038,481) beschrieben,
entfernt die Rohfasern nicht.
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Morley
et al. (U.S. Patent Nr. 4,565,702) und Sharma (U.S. Patent Nr. 4,619,831)
lehren, dass unlösliche,
rohfaserreiche Ballaststoffe mit löslichen Fasern (Gummis) umhüllt werden
können,
um eine bessere Konsistenz und ein besseres Mundgefühl zu erreichen.
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Lösliche Fasern
sind wasserlösliche
Polysaccharide wie pektinartige Obst- und Rote-Bete-Nebenprodukte
(Thibault et al., U.S. Patent Nr. 5,275,834). Es gibt eine Reihe
von Berichten über
die alkalische Extraktion von landwirtschaftlichen Stoffen wie Hülsen und
Kleien zur Gewinnung ihrer löslichen
Hemicellulosebestandteile (Wolf, U.S. Patent Nr. 2,709,699; Rutenberg
et al., U.S. Patent Nr. 2,801,955 und Gerrish et al., U.S. Patent
Nr. 3,879,373).
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Gould
et al., U.S. 4,497,840, beschreiben Nahrungsmittel, die aus Haferkleie
hergestellt werden, die mindestens 150% mehr Ballaststoffe enthalten
als Vollkornhafermehl. Auch Murtaugh et al., U.S. Patent Nr. 4,908,223,
zeigen, wie gemahlene Haferkleie und Reisprodukte zur Herstellung
von Tiefkühldesserts
ohne Trennung der Ballaststoffbestandteile verwendet werden. Rudel,
U.S. Patent Nr. 4,961,937, hat ebenfalls nichtgetrennte Haferprodukte
für Backwaren
verwendet.
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Die
lösliche
Haferfaser der Hafergrütze,
die auch Hafergummi oder Beta-Glucan genannt wird, wurde durch eine
lange Reihe von Trennungsschritten, die von Hohner und Hyldon, U.S.
Patent Nr. 4,028,468, beschrieben wird, als getrennter Bestandteil
fraktioniert. Ein anderer Nassmahlprozess von Hafer zur Herstellung verschiedener
Fraktionen wie Haferproteine wurde von Cluskey et al., Cereal Chem.,
50, 475(1973) beschrieben. Auch mit Beta-Glucan angereicherte cellulosehaltige
Fasern mit wenig Stärke
wurden von Lehtomaki et al., U.S. Patent Nr. 5,183,677, beschrieben.
Hafer-Beta-Glucan wurde von Wang et al. im U.S. Patent 5,512,287
mit Wasser aus Hafergrütze
extrahiert. Auch Gersten-Beta-Glucan
wurde von Bhatty (U.S. Patent 5,518,710) durch ein alkalisches Extraktionsverfahren
gereinigt.
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Inglett
(U.S. Patent Nr. 4,996,063) lehrt, dass wasserlösliche Ballaststoffverbindungen
durch Behandlung von gemahlenen Haferprodukten mit α-Amylase
und Entfernung von unlöslichen
Bestandteilen durch Zentrifugation hergestellt werden. In einer ähnlichen
Entwicklung lehrt Inglett (U.S. Patent Nr. 5,082,673), dass ein
Produkt, das lösliche
Ballaststoffe und Maltodextrin enthält, durch Hydrolyse von Getreidemehl
oder einer Mischung aus Getreidemehl und Stärke mit α-Amylase hergestellt wird. Diese Verbindung
mit löslichen
Ballaststoffen wurde für
die Verwendung in Fertiggetreideprodukten (Smith und Meschewski,
U.S. Patent Nr. 5,275,831) und fettarmen Hackfleischprodukten (Jenkins
und Wild, U.S. Patent Nr. 5,294,457 und 5,585,131) beschrieben.
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Der
Einsatz mechanischer Scherverfahren zur Verringerung der Viskosität von Getreidemehl
zur Herstellung von Fertiggetreidebreien wurde von Gantwerker und
Leong, U.S. Patent Nr. 4,438,150 und 4,485,120, beschrieben.
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In
diesen Patenten wird nicht gelehrt oder empfohlen, eine Trennung
der Bestandteile des gekochten Mehls vorzunehmen.
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Inhalt der
Erfindung
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Ich
habe nun eine neue Klasse von Hydrokolloidverbindungen entdeckt,
die aus der flüssigen
Fraktion gewonnen werden, die man erhält, indem man Hafer- oder Gerstensubstrate
einer Hochtemperaturscherbehandlung unterzieht. Diese Ver bindungen
sind reich an löslichen
Fasern, hauptsächlich β-Glucan,
und sind im Wesentlichen frei von unlöslichen Faserpartikeln. Hydrokolloidprodukte
haben eine geschmeidige Konsistenz und weisen nach der Rehydration
die Eigenschaften einer Milchcreme, Kokosnusscreme oder Fettimitation auf.
Sie werden mit einer Ausbeute von etwa 70–95% gewonnen.
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Gemäß dieser
Entdeckung ist es ein Ziel der Erfindung, Hydrokolloidgele herzustellen,
die eine geschmeidige Konsistenz haben, die reich an β-Glucan sind
und die sensorische Eigenschaften besitzen, die sie für eine große Auswahl
von Nahrungsmittelanwendungen geeignet machen.
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Es
ist auch ein Ziel der Erfindung, eine Methode für die Isolierung der vorgenannten
Hydrokolloide aus Hafer- und Gerstesubstraten zu liefern.
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Es
ist auch ein Ziel der Erfindung, die sensorischen Eigenschaften
der betreffenden Hydrokolloide zu erweitern, indem die Ausgangssubstrate
aus Hafer oder Gerste gemeinsam mit anderen Getreidesubstraten verarbeitet
werden.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, den Gehalt von Nahrungsmitteln
an löslichem β-Glucan zu
erhöhen,
ohne dass diese die Grobheit von unlöslichen Rohfasern erhalten.
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Andere
Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 stellt
die Ergebnisse der Geschmacksbewertung von Muffins dar, die mit
verschiedenen Stufen des erfindungsgemäßen Haferkleiehydrokolloids
hergestellt wurden.
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2 stellt
die Ergebnisse der Konsistenzbewertung von Muffins dar, die mit
verschiedenen Konzentrationen des erfindungsgemäßen Haferkleiehydrokolloids
hergestellt wurden.
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3 zeigt
eine Reihe von Viskogrammen, die die Klebeeigenschaften von erfindungsgemäß hergestelltem
Haferkleiehydrokolloid mit denen von hydrolysierter Haferkleie und
unverarbeiteter Haferkleie vergleichen.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die
in der Erfindung verwendeten Ausgangsstoffe können aus jeder beliebigen Quelle
von Hafer- oder Gerstenkleie oder -mehl stammen. Wahlweise können diese
Stoffe, wie in diesem Patent beschrieben, mit anderen Substraten
wie Getreidekleie, Getreidemehl, Sojamehl, Getreidestärke und
Knollenstärke
gemeinsam verarbeitet werden. Zu diesen wahlweise verwendbaren Substraten
gehören
zum Beispiel, ohne darauf beschränkt
zu sein, Reiskleie, Maiskeime, Weizenkeime, Getreidemehl, Sojamehl
und Getreide- oder Knollenstärke. „Mehl" wird in diesem Patent
als Substanz definiert, die beliebige nass- oder trockengemahlene
Fraktionen enthält,
die aus dem Endosperm des angegebenen Getreides oder Gemüses oder
der angegebenen stärkehaltigen
Knolle gewonnen werden.
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Im
Allgemeinen umfasst das erfindungsgemäße Verfahren das Hochtemperaturscheren
des Hafer- oder Gerstesubstrats (wahlweise in Kombination mit anderen
Getreidesubstraten) in einem wässrigen
Brei in einer Reihe von Behandlungen, die zur weitgehenden Auflösung der
Zellstrukturen führen,
um eine Verringerung der Breiviskosität von mehr als 90% zu erreichen.
Diese Behandlungen umfassen Temperatur- und Scherbedingungen, die
den Brei ausreichend fließfähig machen,
um die Poren eines Filters, zum Beispiel eines Siebes, zu passieren
oder, für
unlösliche
Rohfaserpartikel, deren Trennung vom Brei durch Zentrifugalkräfte. Die
jeweiligen Behandlungsbedingungen variieren in Abhängigkeit
von der Art des Ausgangssubstrats, von anderen, im Gesamtbehandlungsprozess
herrschenden Bedingungen und von der jeweiligen Trocknungsmethode.
Vorzugsweise wird das Substrat während
des mechanischen und hydraulischen Scherens erhöhten Temperaturbedingungen
unterworfen. Die mechanischen und hydraulischen Kräfte können gleichzeitig
oder nacheinander wirken. Nach der Entfernung der Rohfaserfeststoffe
aus dem Brei wird die gewonnene hydrokolloidhaltige Flüssigkeit
mit konventionellen Mitteln getrocknet.
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Die
jeweiligen Bedingungen für
die Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden nachstehend beschrieben. Das Hafer- oder Gerstensubstrat
wird in einem Konzentrationsbereich von 5–25% (pH 4–9) und vorzugsweise in einem
Konzentrationsbereich von etwa 8 bis 18% mit Wasser zu einem Brei
verarbeitet. Der pH-Wert des wässrigen
Breis sollte etwa neutral gehalten werden, z. B. pH 4–8 und vorzugsweise pH
5–7, um
eine starke Auflösung
von Bestandteilen des Ausgangssubstrats zu vermeiden, die das gewonnene
Hydrokolloidprodukt verfärben
oder die gewünschten
Eigenschaften des Hydrokolloids anderweitig beeinträchtigen
würden.
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Die
Kräfte
für das
mechanische Scheren des Mehls oder der Kleie während oder nach dem Kochen werden
durch verschiedene Schergeräte
wie Dispergiergeräte,
Kolloidmühlen,
WaringTM-Mischer, Extruder, Homogenisierapparate
oder Ähnliches
bereitgestellt. In den meisten Fällen
werden die kochenden oder gekochten Getreidestoffe durch mechanisches
Scheren mit dem Gerät
behandelt. Nach dem Kochen mit mechanischem Scheren wird das breiige
Substrat dann vorzugsweise durch hydraulisches Hochtemperaturscheren behandelt,
zum Beispiel durch Dampfstrahlkochen [siehe R. E. Klem und D. A.
Brogley, Pulp & Paper.
Band 55, Seiten 98–103
(May 1981)]. Ein Dampfstrahlkocher kann verwendet werden, um entsprechendes
Hochtemperaturscheren ohne vorheriges mechanisches Hochtemperaturscheren
zu gewährleisten,
vorausgesetzt, dass der Brei zweimal oder mehrmals rezykliert wird.
Alternativ kann der Brei für
5 bis 30 min durch einen kontinuierlichen Dampfstrahlkocher geleitet
werden.
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Das
entscheidende Element des erfindungsgemäßen Prozesses ist die Einwirkung
entsprechender physikalischer Trennkräfte auf das Getreidesubstrat,
um die Zellstrukturen in einen fließfähigen, flüssigen Hydrokolloidbrei aufzulösen, der
in flüssige
und feste Bestandteile getrennt werden kann. Es ist wünschenswert, die
Behandlungen unter erhöhten
Temperaturbedingungen im Bereich von etwa 75–190°C und vorzugsweise im Bereich
von etwa 90–150°C durchzuführen. Die
erforderliche Behandlungszeit variiert natürlich in Abhängigkeit
vom Ausgangssubstrat und den anderen Behandlungsbedingungen, aber
beträgt üblicherweise
etwa 1–60
Minuten. Längere
Behandlungszeiten bei hohen Temperaturen führen zur Bräunung oder sonstigen Degradation
des Produkts. Niedrigere Temperaturen senken die Fließfähigkeit
des Breis und machen ihn ungeeignet für die Ab trennung der unlöslichen
Faserpartikel. Vorzugsweise wird eine Viskosität von unter 20 Poise (P) bei
Temperaturen über
90°C mit
Feststoffgehalten zwischen 5 und 25% angestrebt.
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Die
Viskosität
des gekochten Getreidebreis, der unter den vorgenannten Hochtemperaturscherbedingungen
hergestellt wird, wird auf weniger als 90% der Viskosität des Ausgangsbreis
vor der Behandlung verringert. Die nicht bei hoher Temperatur gescherten,
gekochten Produkte sind dicke, gallertartige, nichtfließfähige Stoffe,
die nicht für
die nachstehend beschriebene Abtrennung geeignet sind. Ferner trennen
sich Faserpartikel von einem dicken, gallertartigen Brei mit mehr
als 20 bis 50 P nicht in einem angemessenen Zeitraum, der als praktisch
zu betrachten ist. Wenn gewünscht
wird, die Viskosität
des Breis nach dem ersten Hochtemperaturscheren zu verringern, kann
das Hochtemperaturscheren wiederholt werden oder der Feststoffgehalt des
Breis angepasst werden, um die Fließfähigkeit zu verbessern.
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Die
fließfähigen Hydrokolloidprodukte
der Erfindung sind nach der Trennung der Rohfaserpartikel aus dem
gekochten, bei hoher Temperatur gescherten Brei in der heißen flüssigen Fraktion
enthalten. Diese Trennung erfolgt durch Zentrifugation oder Filtration,
zum Beispiel mit Sieben mit entsprechenden Porengrößen, falls
notwendig, mit Waschen der Faserfeststoffe. Am besten geeignet sind
Zentrifugalkräfte
(RZK) zwischen 50 und 15.000 x g. Die Ergebnisse der Beispiele 2
und 8 lassen darauf schließen,
dass es einen Zusammenhang zwischen der relativen Zentrifugalkraft
(RZK) und der Menge der nach dem Scheren gewonnenen unlöslichen
Stoffe gibt. Am besten geeignet für die Abtrennung der Rohfaserpartikeln
mit Sieben sind Porengrößen zwischen
etwa 0,4 mm und 0,04 mm. Falls gewünscht, können Mehrfachsiebe verwendet
werden, um Partikelmengen für
die Siebabtrennung zu staffeln. Ein Vibrationsseparator ist eine
effiziente Methode der Abtrennung der unlöslichen Partikel. Die Produktausbeute
wird verbessert, indem die Hydrokolloidflüssigkeit aus dem Separator
mit dem Heißwaschwasser
der Faserpartikel kombiniert wird. Die Konzentration der Flüssigkeit
hinsichtlich des Feststoffgehalts kann zwischen etwa 5 und 25% variieren.
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Die
aus der Zentrifugation oder Filtration gewonnene Hydrokolloidflüssigkeit
wird mit konventionellen Methoden wie Walzentrocknung, Sprühtrocknung,
Gefrier trocknung, Heißluft
und Ähnliches
getrocknet. Die getrockneten Produkte sind leicht in Wasser dispergierbar
und ergeben eine hochviskose cremige Flüssigkeit.
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Die
Produkte der Erfindung sind thermo-strukturviskose Gele oder Hydrokolloide.
Der Begriff „thermo-strukturviskos" wird in diesem Patent
in der Bedeutung verwendet, dass wässrige Dispersionen von Gelen bei
erhöhten
Temperaturen (mindestens bis etwa 95°C) im Vergleich zur Viskosität bei Umgebungstemperatur eine
erheblich verringerte Viskosität
aufweisen (eine Verringerung von mindestens 50%). Zum Beispiel,
erreichen die Hydrokolloide der Erfindung, wenn sie bei 10% Feststoffen
in Wasser dispergiert werden, bei 25°C eine Viskosität von über 5 Poise
und zeigen bei Erwärmung
auf 95°C
eine Verringerung der Viskosität
von über 50%,
vorzugsweise über
75%, und in manchen Fällen
95% oder mehr. Ausgangssubstrate, die dem in diesem Patent beschriebenen
Hochtemperaturscherprozess nicht unterzogen wurden, weisen diese
Eigenschaft nicht auf.
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Üblicherweise
zeichnen sich die Hydrokolloidprodukte durch einen niedrigen Rohfaseranteil
aus. Sie haben β-Glucan-Gehalte
im Bereich von 1–15%
des Trockengewichts in Abhängigkeit
vom Ausgangssubstrat und den jeweiligen Behandlungsbedingungen.
Zum Beispiel kann der β-Glucan-Gehalt
des Endprodukts bei Gerstenmehl als Ausgangssubstrat bis zu 15%
des Trockengewichts betragen und vorzugsweise zwischen 5–15%. Bei
Hafermehl beträgt
der β-Glucan-Gehalt üblicherweise
zwischen 1–6%,
vorzugsweise 2–6%.
Haferkleie ergibt gewöhnlich
Hydrokolloide mit einem β-Glucan-Gehalt
zwischen 6–12%,
vorzugsweise 7–12%. Der β-Glucan-Anteil
wird vollkommen aufgelöst,
da er sich in der löslichen
Fraktion befindet. Die Rohfaseranteile betragen üblicherweise etwa 0,1–1% und
vorzugsweise 0,1–0,5%.
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Die
Hydrokolloide mit einer geschmeidigen Konsistenz sind als Zutaten
für die
Herstellung von β-Glucan-reichen
Nahrungsmitteln geeignet, ohne dass ihnen dadurch ein unerwünschtes
watteartiges oder trockenes Mundgefühl oder eine sandige, massige,
kreidige oder körnige,
für Rohfasern
charakteristische Konsistenz verliehen wird. Die Hydrokolloide der
Erfindung können
als Zutaten für
eine Vielzahl von Nahrungsmittelprodukten verwendet werden, besonders
für Backwaren
und Desserts. Sie sind besonders geeignet als Ersatzstoffe für Milch-
oder Kokoscremes. Bei Backwaren führt der Ersatz eines Teils
des Fettes und/oder eines Teils des Mehls durch Hydrokolloidprodukte
zu einer Erhöhung
des löslichen β-Glucan-Gehalts
und einer Verbesserung der Konsistenzeigenschaften wie Feuchte.
Der vollständige
Ersatz von Milch- oder Kokoscreme in Speiseeis und anderen Desserts
durch die erfindungsgemäßen Stoffe
ist möglich,
insbesondere wenn das Hydrokolloid aus Haferkleie gewonnen wird.
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Die
folgenden Beispiele werden nur aufgeführt, um die Erfindung weiter
zu veranschaulichen und dienen nicht dazu, den Anwendungsbereich
der Erfindung einzuschränken,
der durch die Ansprüche
definiert wird.
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Beispiel 1
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Haferkleiehydrokolloid
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5100
ml entionisiertem Wasser in einem 19 l-Behälter wurden 900 g Haferkleiekonzentrat
(Quaker Oats
®)
zugesetzt und mit einem Dispergiergerät (PMC
® Modell
90, Hochviskositätskopf,
etwa 10.000 UpM) gemischt, um eine Temperatur im Bereich von 80–95°C zu erzeugen.
Es wurde eine kontinuierliche Scherkraft eingesetzt, um diese Temperatur
für 30
min zu aufrecht zu erhalten, bevor 6 l kochendes Wasser hinzugefügt wurden.
Der Brei wurde bei 138–141°C und 2758–3103 hPa
(40–45
Pfund pro Quadratzoll) dampfstrahlgekocht. Der heiße Brei
aus dem Kocher wurde sofort in einen Sweco
®-Separator
mit Stahlsieben mit einer Siebweite von 50 und 80 gegeben, um die
Hydrokolloidflüssigkeit
zu gewinnen. Die nassen Faserfeststoffe aus den Sieben wurden gesammelt,
mit kochendem Wasser wieder aufgeschlämmt und wieder in den Sieben
gesammelt. Die Waschflüssigkeit
wurde vor der Walzentrocknung der Flüssigkeit mit der Hydrokolloidflüssigkeit
gemischt und ergabt 536 g Haferkleiehydrokolloid. Die gemischten
nassen Faserfeststoffe wurden in einem Trockenofen getrocknet und
ergaben 175 g. Die Analyse der Produkte wird im Folgenden dargestellt:
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Beispiel 2
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Haferkleiehydrokolloid
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Ein
4 l-Plastikbehälter
wurde in einen 10 l-Plastikkübel
gestellt und als Dampfbad isoliert. Ein Polytron®-Homogenisierapparat
mit einem PT-DA-6060/2WEC-Aggregat
wurde verwendet, um 270 g Haferkleie (Grain Millers) und 1,8 l kochendes
Wasser (13% Feststoffe) mit Dampfhitze zu mischen. Der Polytron® wurde auf
30-minütiges
Rühren
bei 5000 UpM eingestellt, bevor 1,5 l kochendes Wasser hinzugegeben
wurden, um einen Feststoffgehalt von 7,6% zu ergeben. Der Brei wurde
in einer Mikrowelle bis zum Kochen erhitzt, bevor die Viskosität mit einem
Cannon®-LV2000-Viskosimeter
unter Verwendung der Spindel Nr. 2 bei 82°C gemessen wurde.
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Die
Flüssigkeit
wurde in Zentrifugenflaschen gefüllt,
in einer Mikrowelle auf etwa 90°C
erhitzt und bei 4 verschiedenen Werten der relativen Zentrifugalkraft
(RZK) 20 min bei etwa 45°C
in einer Beckman
®-Zentrifuge, Modell J2-21,
zentrifugiert. Die oberste Flüssigkeitsschicht
wurde dekantiert, als Hydrokolloidflüssigkeit gewonnen und gefriergetrocknet.
Die unteren Feststoffe wurden entsorgt.
- a Die Ausbeute war aufgrund von Verlusten
bei den kleinen Mengen gering.
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Beispiel 3
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Haferkleiehydrokolloid
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5,1
l entionisiertem Wasser in einem 19 l-Behälter wurden 900 g Haferkleiekonzentrat
(Quaker Oats
®) unter
Verwendung eines Dispergiergeräts
(PMC
® Modell
90, Hochviskositätskopf,
10.000 UpM) zugesetzt, um einen Brei mit geschmeidiger Konsistenz
zu erhalten. In den Brei wurden 6 l kaltes Wasser gegeben, bevor
er in einen Recyclingstrahl- kocher gepumpt wurde. Der Brei wurde
10–15
min bei 138–141°C und einem
Druck von 2758–3103
hPa (40–45
Pfund pro Quadratzoll) recycelt. Nach der Senkung des Dampfdrucks
im Recyclingtank wurde der Brei in die Kübelzentrifuge (Alpha deLaval
® B.B.
EOM, Klärapparat)
gepumpt. Die Flüssigkeit
wurde gesammelt und in einem Walzentrockner getrocknet, was 2000
g (73% Ausbeute) Haferkleiehydrokolloid ergab. Die Feststoffe aus
der Zentrifuge wurden in einem Trockenofen getrocknet und ergaben
743 g. Das Haferkleiehydrokolloid hatte die folgende Zusammensetzung:
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Beispiel 4
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Viskosität des Haferkleiehydrokolloids
und gekochte Haferkleieproben
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Das
Haferkleiehydrokolloid wurde gemäß dem Verfahren
aus Beispiel 1 hergestellt, außer
dass ein einzelnes Stahlsieb mit einer Siebweite von 70 anstelle
der übereinander
angeordneten Stahlsiebe mit einer Siebweite von 50 und 80 verwendet
wurde. In getrennten 300 ml-Bechergläsern wurden 25 mg-Proben des Hydrokolloids
und der gekochten Haferkleie mit 225 ml entionisiertem Wasser gemischt,
mit einem Spatel vermischt, in einer 900 Watt-Mikrowelle bis zum
Kochen erhitzt und dann 5 min (Stufe eins) bei etwa 90 Watt erhitzt.
Unter Verwendung von Eis wurden die Proben nach und nach auf niedrigere
Temperaturen gekühlt;
die Viskosität
wurde auf drei Temperaturniveaus gemessen.
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Die
rheologischen Eigenschaften der gleichen Stoffe wurden unter Verwendung
eines CarriMed® CSL2 500 Regelspannungsrheometers mit einer
Kegel-Platten-Befestigung
gemessen. Das erfindungsgemäße Haferkleiehydrokolloid
zeigte sein strukturviskoses Verhalten bei einem Schergrad von 1–200 s-1 bei 25°C
und 80°C
mit einer sinkenden Viskosität
von jeweils 200 P auf 16 P und 42 P auf 7 P.
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Beispiel 5
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Haferkleie-/Sojamehlhydrokolloid
[1:1] gemeinsam verarbeitet
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In
einem 19 l-Behälter
wurden 8 l kochendes Wasser und 950 g Haferkleiehydrokolloid (hergestellt
wie in Beispiel 3) mit einem Dispergiergerät (PMC® Modell
90, Hochviskositätskopf)
gemischt, um einen geschmeidigen Brei zu ergeben, bevor 950 g Sojamehl
(Bunge/Lauhoff®)
hinzugegeben wurden. Der Brei wurde gemischt, bis eine geschmeidige
Konsistenz entstand. Dann wurde eine kleine Menge Wasser hinzugegeben, um
ihn fließfähig zu machen.
Der Brei mit einem Walzentrockner getrocknet und ergab 1650 g Haferkleie-/Sojamehlhydrokolloid
mit einem Rohfasergehalt von 0,42%.
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Beispiel 6
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Haferkleie-/Weizenkeimhydrokolloid
(entfettet) [1:1] gemeinsam verarbeitet
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4
l entionisiertem kochendem Wasser in einem 19 l-Plastikbehälter wurden
1000 g entfettete Weizenkeime (Bunge®) zugesetzt
und mit einem Dispergiergerät
(PMC® Modell
90, Hochviskositätskopf,
10.000 UpM) 15 min bei Höchstgeschwindigkeit
gemischt, um eine Temperatur von etwa 95°C aufrecht zu erhalten. Dem Brei
wurden 5 l kochendes Wasser zugegeben, und die Feststoffe wurden
in Stahlsieben mit einer Siebweite von 50 und 80 (Sweco®-Separator)
gesammelt. Die Feststoffe wurden mit 3 l kochendem Wasser gewaschen, aus
den Sieben entfernt und bei 100°C
in einem Trockenofen getrocknet. Die Siebflüssigkeit wurde in zwei gleiche
Teile aufgeteilt. Teil A wurde mit einem Walzentrockner getrocknet
und ergab (entfettetes) Weizenkeimhydrokolloid mit einem Rohfasergehalt
von 0,82%. Teil B wurde gemischt, indem 300 g des Haferkleiehydrokolloids
(siehe Beispiel 1 für
die Herstellung) mit der (entfetteten) Weizenkeimhydrokolloidflüssigkeit
gemischt wurde. Diese wurde dann getrocknet und ergab (entfettetes)
Haferkleie-/Weizenkeimhydrokolloid mit einem Rohfaseranteil von
0,59%.
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Beispiel 7
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Hafermehlhydrokolloid
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2040
ml entionisiertem Wasser in einem 10 l-Behälter wurden 360 g Hafergrützemehl
(Quaker Oats
®) zugesetzt
und mit einem Dispergiergerät
(PMC
® Modell
90, Hochviskositätskopf,
etwa 10.000 UpM) bei Höchstschergeschwindigkeit
gemischt, um eine Temperatur im Bereich von 80–95°C zu erzeugen. Die Temperatur
wurde durch kontinuierliche Scherkraftgeschwindigkeit für 30 min
aufrechterhalten, bevor 2 l kochendes Wasser hinzugegeben wurden.
Der Brei wurde vor dem Strahlkochen bei 138–141°C und 2758–3013 hPa (40–50 Pfund
pro Quadratzoll) gemischt. Der heiße Brei aus dem Kocher wurde
sofort in einen Separator mit Stahlsieben mit einer Siebweite von
70 und 200 gegeben. Die nassen Faserfeststoffe wurden mit kochendem Wasser
gewaschen und ergaben eine getrocknete Faserfeststofffraktion von
29g mit einem Rohfaseranteil von 13,2%. Die Waschflüssigkeit
wurde mit der Hydrokolloidflüssigkeit
gemischt und in einem Walzentrockner getrocknet und ergab 264 g
Hafermehlhydrokolloid mit einem Rohfasergehalt von 0,12%. Die Produktanalyse wird
im Folgenden dargestellt:
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Beispiel 8
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Hafermehlhydrokolloid
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In
einem tarierten 4 l-Plastikbehälter
in einem isolierten Dampfbad wurde ein Polytron®-Homogenisierapparat
mit einem Schredderaggregat (PT-DA-6060/2WEC) verwendet, um 300
g Hafermehl (Quaker Oats®) mit 1,2 l kochendem
Wasser (20% Feststoffe) mit Dampfhitze zu mischen. Die Drehzahl
wurde auf maximales Rühren
(etwa 5000 UpM) eingestellt. Der Brei wurde 30 Minuten bei hoher
Geschwindigkeit gerührt.
In den Behälter
wurde Wasser gegeben, um Verdampfungsverluste auszugleichen und
das ursprüngliche
Gewicht wieder herzustellen. Die Viskosität wurde unter Verwendung eines
Cannon® LV2000-Viskosimeters,
Spindel Nr. 2, bei einer Temperatur von 93°C gemessen.
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Der
Brei wurde in 4 gleiche Teile aufgeteilt.
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Teil
A: Der Brei wurde auf etwa 90°C
erhitzt und 20 min bei 1000 UpM zentrifugiert. Die an der Oberfläche schwimmende
Flüssigkeit
wurde dekantiert und gefriergetrocknet.
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Teil
B: Der Brei wurde auf etwa 90°C
erhitzt, die Viskosität
wurde gemessen, und dann wurde der Brei 20 min bei 8000 UpM zentrifugiert.
Die an der Oberfläche
schwimmende Flüssigkeit
wurde dekantiert und gefriergetrocknet; die Feststoffe wurden entsorgt.
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Teil
C: Der Brei wurde auf etwa 30°C
abgekühlt,
die Viskosität
wurde gemessen, und dann wurde der Brei 20 min bei 1000 UpM zentrifugiert.
Die an der Oberfläche
schwimmende Flüssigkeit
wurde dekantiert und gefriergetrocknet; die Feststoffe wurden entsorgt.
