DK142853B - Fremgangsmåde til ekstrahering af vanduopløselige pentosaner til anvendelse som tilsætningsmiddel ved fremstilling af brød. - Google Patents

Description

142853

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til ek-strahering af pentosaner til anvendelse som tilsætningsmiddel ved fremstilling af brød fra planter tilhørende græsfamilien. Fremgangsmåden er af den art, ved hvilken man 5 fjerner det meste af udgangsmaterialets vandopløselige bestanddele, ekstraherer de vanduopløselige pentosaner fra remanensen og, eventuelt efter behandling af den vundne opløsning, tørrer denne.

Adskillige forfattere har allerede tidligere anført, at 10 hvede og rug indeholder vandopløselige pentosaner. Nogle af disse forfattere har fundet, at disse vandopløselige pentosaner kunne have visse gavnlige virkninger på visse funktioner i forbindelse med brøddannelse ud fra hvede- og rugmel. Andre forfattere har fremført let divergerende syns-15 punkter desangående. Ved opsummering af disse forskellige synspunkter kunne man muligvis konkludere, at vandopløselige pentosaner har en gavnlig virkning på visse funktioner i forbindelse med brøddannelse ved fremskyndelse af hævning, tilbageholdelse af vand eller en gavnlig indfly-20 delse på selve det færdige produkts struktur, d.v.s. hvede- eller rugbrødet, endskønt det bør gentages, at meningerne desangående er betydeligt divergerende.

I "Getreide und Mehl", 17.årg.(1967)» hæfte å,er beskrevet ekstraktion af vanduopløselige pentosaner fra rug og hve<3e; 25 de vundne pentosaner angives at give et forøget brødvolumen, når de anvendes i en mængde på f.eks. 1% som tilsætningsmiddel ved fremstilling af brød. Ved den beskrevne fremgangsmåde fjernes det meste af udgangsmaterialets vandopløselige bestanddele, de vanduopløselige pentosaner eks-50 traheres fra remanensen, og efter behandling af den vundne opløsning tørres denne.

Ekstraktionen er overordentlig langvarig, idet den varer mindst én måned, hvilket er uacceptabelt for en industriel anvendelse. Desuden er den med de fremstillede pentosaner 2 U2853 opnåede forøgelse af brødvolumenet så ringe, at anvendelsen næppe har praktisk betydning.

I'Chemisches Zentralblatt", M. 137, 1966, hæfte 4, referat 3054, er endvidere beskrevet den volumenforøgende virk-5 ning på brød af ved dialyse fremstillede hvedemel-pentosaner (opløst mel).

Til grund for den foreliggende opfindelse ligger et indgående studium af pentosaner. Det er herunder fastslået,at et stort antal planter tilhørende græsfamilien indeholder 10 ikke alene vandopløsellge pentosaner, men også betydelige mængder vanduopløselige pentosaner, (fer, når de er fremstillet efter en særlig fremgangsmåde, har en betydelig indflydelse på brøddannelsen, idet, alt andet lige, f.eks. muliggør en fremstilling af absolut spiseligt, velsmagende 15 brød ud fra ren stivelse. Dette er overraskende i betragtning af den kendte teknik, idet man ikke havde forventet, at anvendelse af de opnåede vanduopløselige pentosaner ved fremstilling af brød ud fra mel, såsom de forskellige bløde hvedemeler, cassavamel, kartoffelmel, majsmel og rismel, 20 og principielt ud fra en hvilken som helst stivelsesholdig dyrket plante, ville være så gunstig, at man som nævnt kunne fremstille brød på basis af ren stivelse eller opnå et brødvolumen, der er væsentlig større end de med de i førstnævnte tidskrift beskrevne pentosaner fremstillede brød.

25 Den særlige fremgangsmåde, ved hvilken man opnår de nævnte fordelagtige pentosaner, er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at man udfører ekstraktionen af remanensen med 0,1 li opløsning af en stærk base ved en temperatur i nærheden af, men ikke over 55°C, hvorunder pH-værdien holdes 30 på mellem 8 og 13, og derefter elektrodialyserer ekstrakten og tørrer.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er i modsætning til den i ovennævnte første tidsskrift beskrevne fremgangsmåde in-35 dustriel gennemførlig, idet ekstraktionen kan ske i løbet af 24 til 48 timer. Desuden viser det sig overraskende, at de vanduopløselige pentosaner kan ekstraheres fra en lang 3 142853 række græsagtige planter, uden at den i udgangsmaterialet foreliggende stivelse bliver opløselig.

Ved udtrykket "planter" forstås hele planter eller dele af planter tilhørende græsfamilien, som f.eks. hele plan-5 ter, deres frøkorn, stilke, blade, rødder eller avner.

Den basiske ekstrakt giver overraskende ved tilsætning af ethanol eller acetone hvide fibre bestående af vandopløselig pentosan, idet denne opløselighed dog er relativt ringe.

10 Ved en udførelsesform af fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse udføres ekstraktionen af remanensen ved hjælp af NaOH-opløsning ved temperaturer på fra ca.53 til 55°C, hvorunder man nøje kontrollerer, at opløsningens pH— værdi konstant ligger mellem 11 og 12,5· Efter et passende 15 tidsrum fjernes basen ved elektrodialyse, hvorved man på den ene side vinder det ønskede tilsætningsmiddel og på den anden side eventuelt en base til fornyet brug.

Det har vist sig, at elektrodialytisk separering giver den væsentlige fordel fremfor andre fremgangsmåder, såsom an-20 vendelse af ionbytter, at den ikke forringer pentosanernes kvalitet, som således bliver bedst mulig. Det har vist sig, at pentosanerne, som vindes ved elektrodialysen, besidder egenskaber som brøddannelsesmiddel, der mindst er fem gange så gode som egenskaberne af pentosaner, der er vundet 25 ved hjælp af en ionbytter.

Ekstraktionen med opløsning af en stærk base kan omfatte gentagen ekstraktion med NaOH-opløsninger, der eventuelt har aftagende koncentrationer. Ekstraktionen kan i dette tilfælde udføres i et tidsrum på fra 24 til 48 timer.

30 Ekstraktionen ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan udføres på en remanens, der forud er ekstraheret med et opløsningsmiddel, såsom f.eks. formaldehyd, ethanol, die-thylether, hexan eller acetone. Derved fjernes de vandopløselige bestanddele og enzymer deaktiveres.

142853 å

Forud for elektrodialysen kan man behandle den vundne opløsning med en NaOH-opløsning under en indifferent atmosfære og ved stuetemperatui· og om nødvendigt kan man efter elektrodialysen tørre ved udfældning af pentosanerne ved 5 hjælp af et egnet organisk opløsningsmiddel, frafiltrering af pentosanerne og tørring af filterkagen.

Den ved ekstraktion vundne opløsning kan forud for elektrodialysen behandles med en UaOH-opløsning ved en temperatur på op til 85°C og i et tidsrum på fra f.eks. 2 til 8 timer.

10 Derved sker en nedbrydning af indeholdte proteiner.

Udover pentosanerne indeholder det efter fremgangsmåden opnåede tilsætningsmiddel også stivelse, som det ofte vil være en fordel at fjerne. Med henblik herpå kan man før elektrodialyseringsfasen foretage en centrifugering eller 15 filtrering. Filtrering udføres med fordel gennem et adsor-berende materiale, såsom aktivt kul, som muliggør fremstillingen af et farveløst slutprodukt.

Under elektrodialysen holdes den vundne opløsningstemperatur fortrinsvis på fra 20 til 100°G og dens pH-værdi på 20 over 6.

I det følgende er der beskrevet nogle praktiske udførelseseksempler på fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse

Eksempel I

25 1- Plantemateriale ekstraheres først med en 2 til 3%'s opløsning af formaldehyd i ca. 8 timer ved en temperatur på 50°0 for at deaktivere enzymerne i plantematerialet og ekstrahere vandopløselige komponenter. Denne operation er sædvanligvis gennemført i 2 eller 3 successive vasknings-30 trin under anvendelse af vand af ca. 50°C, idet hvert vaskningstrin varer ca. 8 timer. Formaldehyd behandlingen 5 142853 kan eventuelt erstattes af en ekstraktion ved høj temperatur med ethanol, ether, hexan, acetone eller andre egnede opløsningsmidler.

2. Remanensen behandles ved stuetemperatur med en NaOH-op-5 løsning (N/10), eventuelt i en Ng-atmosfære, hvorunder pH- værdien nøje kontrolleres med det formål at holde denne mellem de omtrentlige grænseværdier 11 og 12,5· 3. Basen fjernes derefter ved elektrodialyse. Under denne del af fremgangsmåden er det vigtigt, at det elektrodialy- 10 serede materiales pH-værdi er over 6.

4·. Det derved fremkomne pastaagtige produkt tørres derefter til et pulver, dette slutprodukt kan som sådant anvendes som tilsætningsmiddel til fremme af brøddannelse eller som gelatineringsmiddel.

15 Eksempel II

Man går frem som beskrevet i eksempel I, idet den vundne opløsning dog før elektrodialysen behandles med N/10 NaOH-opløsning i en indifferent atmosfære (f.eks. i en ^-atmosfære) ved 20°C i fra 2 til 3 dage for i det mindste delvis 20 at hydrolysere proteiner, som måtte være til stede i opløsningen, og som eventuelt er bundet til pentosanerne. Proteinerne kan om nødvendigt helt undgås ved efter elektrodialysen at bundfælde pentosanerne i form af hvide fibre ved hjælp af ethanol eller andre egnede organiske opløs=-25 ningsmidler, idet de hydrolyserede proteiner herved forbliver i opløsningen, der fjernes fra de udfældede pentosaner.

Eksempel III

1. Plantematerialet neddyppes i N/10 NaOH, og der hen-30 stilles i en halv dag ved stuetemperatur (20 til 30°C).

6 142853

Efter dette tidsrum fjernes ekstrakten.

2. Plantematerialet neddyppes i NaOH (E/10), og der opvarmes til ca. 53°0 .og 'ekstraheres med E/10 EaOH-opløsning i 48 timer eller om nødvendigt mere, idet opløsningens pH-5 værdi holdes på mellem 11 og 12,5· 5· Den vundne opløsning skilles fra og fortyndes, såfremt dens viskositet er meget stor.

4. Opløsningen centrifugeres for at fjerne stivelsen.

5· Opløsningen elektrodialyseres ved en temperatur på fra 10 20°G til 100°C, idet der sørges for, at opløsningens pH- værdi ikke falder under 6.

6. Der tørres ved f.eks. spray-tørring.

Eksempel IV

Man går frem som beskrevet i eksempel III med undtagelse 15 af, at man forud for elektrodialysen bringer ekstraktens EaOH-konc entr at ion op på 1 til 5% i et givet tidsrum, som f.eks. 2 til 8 timer, ved 80 til 85°C og under Eg for at fremkalde en delvis nedbrydning af proteinerne. Disse elimineres i det mindste delvis ved elektrodialyse eller 20 ved udfældning som anført i eksempel II.

Eksempel 7

Man går frem som anført i eksempel III med den undtagelse, at stivelsen fjernes ved filtrering, fortrinsvis gennem aktivt kul samt eventuelt Bock-Wool, før eller efter elek-25 trodialysen og i et svagt alkalisk eller neutralt medium.

7 142853

Eksempel VI

Man går frem som angivet i eksemplerne III, IV eller V, idet man dog straks begynder med ekstraktion under anvendelse af NaOH-opløsning ved en temperatur på 53°C; ekstrak-5 tionen gentages kontinuerligt med NaOH-opløsning,eventuelt med faldende koncentrationer, indtil alt stof er ekstraheret, hvorunder opløsningens pH-værdi til stadighed holdes mellem 11 og 12,5·

Kombination af eksemplerne III, V og VI giver en frem-10 gangsmåde som tilsyneladende er mest favorabel med henblik på industriel anvendelse.

Praktiske forsøg har vist, at pentosaner, som er fremstillet på denne måde, har en gunstig indflydelse på dejens strukturelle karakteristika, på hævningen og brødets hold-15 barhed.

Volumenet af en brødmasse, som er fremstillet ud fra blød hvede, kan gennemsnitligt forøges med 17%, såfremt man først erstatter 1% af melet med rug-pentosan, som er opnået ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindel-20 se. Ved erstatning af 2% af melet med sådanne pentosaner fås en volumen forøgelse på ca. 54%.

Brødets kvalitative index-værdi (Wertzahlen-Dallmann "Die Porentabelle" - Verlag Moritz Shaefer, Detmold) er ligefrem proportional med pentosantilsætningen. Således be-25 virker tilsætning af 2% pentosaner, som er ekstraheret fra rug, en ca. 125%'s forøgelse af den karakteristiske index-værdi for et fint hvedebrød.

Det bør bemærkes, at den karakteristiske index-værdi beregnes på grundlag af mange forskellige faktorer, så-50 som volumenforøgelsen, poredannelsen, porernes regelmæs-

Claims (9)

1. Fremgangsmåde til ekstrahering af vanduopløselige pentosaner til anvendelse som tilsætningsmiddel ved 23 fremstilling af brød fra planter tilhørende græsfamilien, ved hvilken man fjerner det meste af udgangsmaterialets vandopløselige bestanddele, ekstraherer de vanduopløselige pentosaner fra remanensen og, eventuelt efter behandling af den vundne opløsning, tørrer denne, k e n-30 detegnet ved, at man udfører ekstraktionen af remanensen med 0,1 IT opløsning af en stærk base ved en temperatur i nærheden af, men ikke over 55°0, hvorunder pH-værdien holdes på mellem 8 og 13, og derefter elektro-dialyserer ekstrakten og tørrer. 142853

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den nævnte ekstraktion omfatter gentagen ekstraktion med NaOH-opløsninger, der eventuelt har aftagende koncentrationer. 5

3· Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at nævnte ekstraktion udføres i et tidsrum på fra 24 til 48 timer.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man udfører ekstraktionen på en remanens, der forud er 10 ekstraheret med et opløsningsmiddel, såsom f.eks. formaldehyd, ethanol, diethylether, hexan eller acetone.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man forud for elektrodialysen behandler den vundne opløsning med en NaOH-opløsning under en indifferent atmo- 13 sfære og ved stuetemperatur, og om nødvendigt efter elektrodialysen tørrer ved udfældning af pentosanerne ved hjælp af et egnet organisk opløsningsmiddel, frafiltrering af pentosanerne og tørring af filterkagen.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, 20 at den vundne opløsning, forud for elektrodialysen, behandles med en NaOH-opløsning ved en temperatur på op til 85°C og i et tidsrum på fra f.eks. 2 til 8 timer.

7- Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den vundne opløsning centrifugeres før elektrodialyse 25 for at fjerne stivelse derfra.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den vundne opløsning filtreres før elektrodialyse,

9. Fremgangsmåde ifølge krav 7i kendetegnet ved, at filtreringen foretages gennem et adsorberende materiale, 30 såsom aktivt kul.