DK171960B1 - Fremgangsmåde til ekstraktion af næringsfaktorer fra rå vegetabilske materialer under anvendelse af flydende biprodukter fra mælk - Google Patents

Description

i DK 171960 B1

Den foreliggende opfindelse angår ekstraktion af stabile, spiselige protein-lipid-næringsstoffer fra rå vegetabilske materialer under anvendelse af flydende biprodukter fra 5 mælk som det flydende ekstraktionsmedium. Opfindelsen angår også spiselige produkter, især emulgeringsmidler, som fremkommer ved ekstraktionsbehandling af hele sojabønner med ostevalle.

Inden for det landbrugskemiske område er der udviklet 10 teknikker til vandig ekstraktion af spiselige faktorer fra vegetabilsk materiale. Fra US-patentskrift nr. 2.928.821 kendes en fremgangsmåde til fremstilling af et protein-lipidkompleks ud fra vegetabilsk materiale ved findeling af det rå vegetabilske materiale med vand i en hammermølle 15 og udvinding af protein-lipidkomplekset ved syrefældning fra ekstraktionsmediet. Der er store forskelle på egenskaberne af et protein-lipidkompleks og egenskaberne af en simpel blanding af protein og lipid, idet førstnævnte ikke er fedtet eller vandafvisende og er meget stabilt og 20 modstandsdygtigt mod nedbrydning som følge af oxidation eller indvirkning af bakterier.

Fra US-patentskrift nr. 4.075.361 er det endvidere kendt at fremstille en spiselig ekstrakt med stort proteindhold af oliefrø, såsom sojabønner, ved anvendelse af varme 25 vandige basiske ekstraktionsmedier ved en pH-værdi over 8.

Den dannede ekstrakt neutraliseres med en sur opløsning og spraytørres. I US-patentskrift nr. 4.075.361 fremhæves det, at protein-lipidnæringsprodukter, hvori indholdet af komplekseret (bundet) lipid er større end 75%, er karak-30 teriseret ved høj stabilitet for det tørrede produkt ved opbevaring.

Food Technol (Chicago) 1984, 38(12), 97-106, refereret som Chem. Abs., bd. 102, nr. 5, s. 459, 44552k, beskriver fremstillingen af suspensioner af vegetabilsk materiale i 35 valle og den resulterende proteinberigelse. Dette skrift DK 171960 B1 2 beskriver anvendelsen af opløsninger eller suspensioner af proteinisolater, hvorfra lipider er blevet fjernet. Det nævner ikke dannelsen af protein-lipidkomplekser.

5 US-patentskrift nr. 4.204.008 beskriver fremstillingen af næringstilskud ud fra proteiner i frø - men ikke hele frø - og valle ved anvendelse af en Hobart-blander. Denne proces ville ikke være tilstrækkelig voldsom til at fremkalde dannelse af et lipid-proteinkompleks ud fra hele 10 frø og valle, og faktisk nævnes sådannne komplekser ikke i dette skrift.

Det har nu vist sig, at ovennævnte flydende biprodukter fra mælk med fordel kan anvendes som et opløsningsmiddel til ekstraktion af proteiner fra forskellige typer vegeta-15 bilske råmaterialer til fremstilling af nyttige nye produkter til fødevareindustrierne og/eller dyrefoderindustrierne. Ved udtrykket "flydende biprodukter fra mælk" skal her forstås kærnemælk, skummetmælk og sur eller sød ostevalle, såvel på fortyndet form som på koncentreret 20 form eller blandinger heraf.

Det har vist sig, at flydende biprodukter fra mælk, især ostevalle, er overraskende gode opløsningsmiddelsystemer til fremstillingen af stabile protein-lipidkomplekser sammenlignet med de ovenfor omtalte vandige medier. Ved 25 anvendelse af mælkebaserede ekstraktionsmidler opnås en udtalt forøgelse af komplekseringen af lipider, hvilket bevirker en forøget stabilitet mod udvikling af oxidativ og enzymatisk harskhed i produkterne fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Desuden bevirker 30 indføringen af lactose og mælkeproteiner fra det flydende ekstraktionsmedium på basis af mælkebiprodukter i disse produkter ikke blot større ernæringsværdi, men generelt en udtalt forbedring af produkternes smagsegenskaber ved formindskelse eller fjernelse af den "grønne” smag hos rå 35 vegetabilske næringsprodukter.

DK 171960 B1 3

En anden økonomisk fordel, som især er karakteristisk for anvendelsen af ostevalle til ekstraktion af proteiner og lipider fra vegetabilsk materiale ved fremgangsmåden 5 ifølge opfindelsen, skyldes den kendsgerning, at ostevalle i overvejende grad betragtes som et "spildprodukt" i mejeriindustrien. Ved fremstilling af ost og hytteost anvendes kun faststofdelen af såkaldt "industrimælk" (ca.

6,5% af den samlede vægt). Der er gjort mange og 10 omfattende forsøg på at finde økonomisk anvendelse for væskefraktionen, dvs. ostevalle. Blandt de fremkomne forslag kan nævnes anvendelse som dyrefoder og gødningsmiddel samt koncentrering, tørring og "fraktionering" af vallen i kulhydrat (lactose) og protein (lactalbumin og 15 (3-lactoglobulin). Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendes ostevallen, som den er, som et flydende ekstraktionsmedium for andre landbrugsprodukter. Blandingen af valle og vegetabilsk materiale behandles ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen til dannelse af mere værdifulde 20 produkter med minimal eller ingen bortskaffelse af affald.

De ovenfor beskrevne fordele opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling af et stabilt protein-lipidkompleks med forøget oxidationsstabilitet og modstandsevne mod enzymatisk harskning ud fra fast, 25 vegetabilsk råmateriale, ved hvilken fremgangsmåde a) det vegetabilske materiale og flydende biprodukter fra mælk, i et forhold mellem fast stof og væske på fra 1:4 til 1:10 kg/1, ledes gennem et bearbejdningsapparatur med høj stød- eller slagvirkning til dannelse af en 30 opslæmning, b) opslæmningen adskilles i en flydende fase, som omfatter en opløsning af stabil protein-lipidekstrakt, og en fast remanensfase, og c) den flydende fase koncentreres og tørres til opnåelse 35 af en stabil protein-lipidekstrakt.

DK 171960 Bl 4

Ved en anden udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstilles et protein-lipidkompleks med forøget oxidationsstabilitet og modstandsevne mod 5 enzymatisk harskning ud fra rå oliefrø, ved hvilken fremgangsmåde a) rå oliefrø og et flydende biprodukt fra mælk i et forhold mellem fast stof og væske på højst 1:4 kg/1, fortrinsvis 1:4 til 1:10 kg/1 kontinuerligt ledes gennem 10 et bearbejdningsapparatur med høj stød- eller slagvirkning til dannelse af en opslæmning, og b) opslæmningen koncentreres og tørres til opnåelse af det stabiliserede mel.

Opfindelsen angår tillige emulgeringsmidler, som 15 indeholder produkter fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Opfindelsen angår endvidere fremstilling af et næringsadditiv ud fra fast vegetabilsk råmateriale.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under 20 henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er et strømningsdiagram, der skematisk illustrerer behandlingen af vegetabilsk materiale og ekstraktionsmedium af flydende biprodukter fra mælk til dannelse af proteinholdige produkter i 25 overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 2 er en kopi af to mikrofotografier af produktet fremstillet ved spraytørring af en opløsning af stabil protein-lipidekstakt fremstillet i over-30 ensstemmelse med fremgangsmåden ifølge opfin delsen, og fig. 3 er en kopi af to mikrofotografier af produktet fremstillet ved spraytørring af en opløsning af stabil protein-lipidekstrakt fremstillet ved 35 fremgangsmåden ifølge opfindelsen og efter- DK 171960 B1 5 følgende behandling af den tørrede ekstrakt ved ekstraktion i et Soxhlet-apparat til fjernelse af ubundet lipid.

5 I strømningsdiagrammet i fig. 1 ledes rene, vaskede vegetabilske råmaterialer og ekstraktionsopløsningsmidlet af flydende biprodukter fra mælk forvarmet til den ønskede temperatur i varmeveksleren 8 samtidigt til et formalingsapparat 10. Opslæmningen fra formalingsapparatet 10 op-10 samles i en stigetank 12, hvor der foretages kontrol af pH-værdien og temperaturen. Opslæmningen pumpes fra stige-tanken 12 til et opbevaringsrør 14, hvori opslæmningen forbliver i et passende tidsrum til at ekstraktionsprocessen forløber til ende, hvorefter opslæmningen ledes til 15 en anden stigetank 16, hvor der atter foretages kontrol af pH-værdien og temperaturen.

Opslæmningen fra stigetanken 16 kan enten tørres til et slutprodukt eller som vist i fig. 1 ledes til en centrifuge 18 (kontinuert centrifugalseparator med fast kurv), 20 hvor opslæmningen adskilles i en såkaldt "let fase" (klaret væske) og en såkaldt "tung fase" (remanens), som kan afkøles og opsamles med henblik på senere oparbejdning.

Til fremstilling af et pulverprodukt af letfaseekstrakten 25 udtages materialet, såfremt det er oplagret, fra lageret og koncentreres ved hjælp af en vakuuminddamper, hvorefter det ledes til et sprøjtetørreapparat (forbindelsesmæssigt angivet som tørretrin 20). Det foretrækkes, at der anvendes en homogeniseringspumpe til transport af den 30 koncentrerede flydende lette fase fra vakuuminddamperen til spraytørreren.

Den tunge remanensfase kan tromletørres eller tørres på en spraytørrer, som er forsynet med en centrifugalforstøver (tørretrin 22) i stedet for med en sprøjtedyse, der har DK 171960 B1 6 tendens til at tilstoppes. Der kan eventuelt anvendes konventionel tvungen lufttørring, tromletørring under vakuum osv. Produkterne fra den tørrede lette fase og fra 5 den tørrede tunge fase kan derefter emballeres hver for sig, mærkes og oplagres som færdige produkter.

Opslæmningen fra stigetanken 16 kan eventuelt tørres som den er, til et nyttigt pulverprodukt (tørretrin 24), i stedet for at adskilles i en let fase og en tung fase.

10 Sådanne produkter er kendetegnet ved et større lactose-indhold end den tørrede tunge fase og et større proteinhold end ekstraktfasen. Når der anvendes oliefrø som det vegetabilske råmateriale under ekstraktionen, kan det tørrede opslæmningsprodukt anvendes til alle formål, hvor 15 der kræves et stabiliseret oliemel med fuldt fedtindhold.

Som anført ovenfor omfatter det flydende biprodukt fra mælk, som kan anvendes til at ekstrahere næringsfaktorer ifølge opfindelsen, skummetmælk og ostevalle. Ostevalle er den mælkefraktion, hvorfra proteinbestanddele og/eller 20 smørfedt er blevet fjernet under fremstillingsprocessen for specifikke osteprodukter, såsom hytteost, cheddarost, mozzarellaost osv. En række biprodukter fra mælk, som kan anvendes til at ekstrahere protein og fedtstoffer fra vegetabilsk materiale, såsom skummetmælk, kan selv undergå 25 tørring og kan let rekonstitueres til væskeform ved tilsætning af vand. Sådanne rekonstituerede flydende biprodukter fra mælk kan også anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Vegetabilske råmaterialer, som kan anvendes ved fremgangs-30 måden ifølge opfindelsen, omfatter kerner af kornarter i forskellig bearbejdningstilstand, såsom hele frø eller "mel", hvorfra frøhus-, skal- eller bælgkomponenterne er helt eller delvis fjernet, og hvor endospermen foreligger på findelt form som følge af formaling eller lignende 35 proces. Kerner af kornarter, som kan anvendes, omfatter DK 171960 B1 7 hvede, havre, rug, byg, ris, majs og lignende samt "mel" fremstillet af disse materialer.

Foruden kerner af kornarter kan der anvendes bælgfrugter, 5 såsom, linser, tørrede bønner, markærter og oliefrø, enten alene eller i forbindelse med kerner af kornarter som det rå vegetabilske materiale, som skal ekstraheres. Ved "oliefrø" forstås de afgrøder, som indeholder en betydelig mængde lipider, og som anvendes kommercielt som kilde for 10 vegetabilske olier til anvendelse i menneskeføde, dyrefoder og industriolier. De mest almindelige oliefrøsafgrøder omfatter sojabønner, jordnødder, solsikke, raps, sesam, safflower, bomuldsfrø og majskim.

Oliefrø, især sojabønner, foretrækkes som de vegetabilske 15 materialer på grund af deres væsentlige indhold af såvel lipid- som proteinbestanddele. Hidtil har mel fremstillet ved formaling eller knusning af oliefrø haft relativ kort opbevaringstid. I ovennævnte US-patentskrifter omtales forøget stabilitet for sojabønnemel, hvori lipidbestand-20 delen er komplekseret med protein i en udtrækning på ca.

75%. Effektiviteten ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen tilskrives den overraskende overlegenhed ved flydende biprodukter fra mælk, især ostevalle, til frembringelse af denne kompleksering af lipider sammenlignet med vandige 25 eller basisk-vandige opløsningsmiddelsystemer.

Ved en foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen opvarmes sød ostevalle eller en blanding af sød og sur ostevalle først til en temperatur på mellem 85°C og kogepunktet, og pH-værdien indstilles 30 mellem 7 og 8 ved tilsætning af en stærk vandig natrium-hydroxidopløsning. Både opvarmningen af vallen og indstillingen af pH-værdien kan være såkaldte "in-line"-operationer, i hvilke ostevallen opvarmes i en varmeveksler, og pH-værdien af den opvarmede valle derpå 35 indstilles ved indsprøjtning af baseopløsningen i den DK 171960 B1 8 flydende strøm af valleopløsningsmiddel, som forlader varmeveksleren på vej til bearbejdningsapparaturet med høj stød- eller slagvirkning. Opvarmningen af ostevallen kan 5 eventuelt foretages portionsvis, hvorved vallen opvarmes in bulk, og der foretages justering af pH-værdien efter eller under opvarmningen.

Sojabønner og den opvarmede valle føres samtidig i et passende forud bestemt forhold på højst 1 kg sojabønner 10 pr. 4 liter valle til et bearbejdningsapparatur med høj stød- eller slagvirkning, såsom en Fitzpatrick-hammermølle eller en Reitz-disintegrator. Ved forhold mellem fast stof og ekstraktionsmiddel større end 1:4 opnås sædvanligvis blandinger, som ikke er tilstrækkeligt flydende til at 15 ekstraktionsprocessen kan gennemføres effektivt. Bearbejdningsapparaturet med høj stød- eller slagvirkning er forsynet med en sigte med åbninger med en diameter på ca.

0,1 cm. Denne størrelse for åbninger i sigten giver tilsyneladende en praktisk balance mellem effektivitet ved 20 ekstraktion af proteiner i løbet af et meget kort tidsrum og let efterfølgende separation af protein-lipidekstrakt fra den uopløselige rest.

Sojabønnerne og valleopløsningsmidlet har ingen væsentlig opholdstid i disintegratoren, udover hvad der er tilstræk-25 keligt for at den dannede opslæmning kan passere ud gennem sigten til en stigetank. Opslæmningen i stigetanken pumpes derefter til et opbevaringsrør, hvor opholdstiden kan vare fra næsten 0 til ca. 2,5 minutter, hvorefter den opsamles i en opsamlingsbeholder, hvorfra den pumpes til 30 en centrifugalseparator. Der foretrækkes en kontinuert centrifugalseparator med fast skål til behandling af opslæmningen, men der kan anvendes en slamfjerner (desludger) eller andet adskillelsesapparatur.

Produkterne fra denne proces er en klaret emulgerings-35 middelekstrakt (let fase) og en uopløselig rest (tung DK 171960 B1 9 fase). Den tunge fase kan tørres direkte eller kan først vaskes en eller flere gange med frisk ostevalle og gencentrifugeres til dannelse af yderligere noget letfase-5 produkt.

Letfasen og de eventuelle vaskevæsker koncentreres under vakuum og pumpes derpå, fortrinsvis ved hjælp af en homogeniseringspumpe, til et konventionelt spraytørringsanlæg, hvor produktet tørres under betingelser, som ikke 10 bevirker svidning under tørroperationen.

Den tørrede ekstrakt har generel anvendelighed til fødevarer og foderprodukter på grund af dens indhold af fedt, protein og lactose. Den har en udtalt bedre smag i forhold til den grønne, bønneagtige smag ved det anvendte 15 sojabønnemel og indeholder tillige mælkeproteiner af høj kvalitet, som er blevet indført ved valleekstraktionen. Ekstrakten er imidlertid særlig anvendelig som middel til stabilisering af olie/vand-kombinationer i supper, salatdressinger, farmaceutiske præparater, kosmetiske 20 præparater osv. Ekstrakten er også velegnet som bærer for fedtopløselige organiske forbindelser, som insekticider og herbicider.

Den tunge fase (remanensen) har stadig et væsentligt proteinindhold på 25% eller derover og kan anvendes som 25 næringsadditiv i mel til bagning og i dyrefoder.

Opfindelsen illustreres nærmere ved hjælp af de efterfølgende eksempler.

Eksempel 1♦

Hele sojabønner og ekstraktopløsning ledes kontinuert til 30 en hammermølle (Fitzpatrick) med tilførselsrater på henholdsvis 0,74 kg/min. og 7,4 1/min. Som ekstraktopløsning anvendes forvarmet, neutraliseret ostevalle, som for 70%'s vedkommende stammer fra fremstillingen af cheddarost DK 171960 B1 10 (sød valle), og for 30%'s vedkommende stammer fra fremstillingen af hytteost (sur valle). Den flydende valle, som har været opbevaret under afkøling til ca. 3°C, ledes 5 gennem en varmeveksler umiddelbart inden anvendelsen, hvorved den opvarmes til 80eC. Den opvarmede vallestrøm neutraliseres ved tilsætning af vandig natriumhydroxidopløsning (20 g/1) i en mængde på 6 1/time.

Hammermøllen er forsynet med en 0,1 cm sigte, og 10 pH-værdien i opslæmningen kontrolleres ofte for at sikre opretholdelse af en værdi på ca. 7. Opslæmningen holdes i 2,5 minutter ved 75°C i et opbevaringsrør, hvorefter den pumpes til en kontinuerlig centrifugalseparator med fast skål i en mængde på 24 kg/min. Separatoren drives ved 5000 15 omdr./min., hvorved der opnås separation af en opløselig og en uopløselig fase.

Den lette fase (indeholder opløselige bestanddele) koncentreres under vakuum i en APV-inddamper i en mængde på lidt over 91 1 pr. time til formindskelse af væskerumfanget fra 20 ca. 205 1 til 77 1.

Den koncentrerede lette fase tørres derefter på et sprøj-tetørreapparat (Proctor Schwartz) ved en fødehastighed på 73 1 pr. time med en indgangslufttemperatur på 250°C og en udgangslufttemperatur på 85eC.

25 Den tørrede ekstrakt (let fase) indeholder 34% protein og 13,3% lipid. Størsteparten af restmængden består af lactose fra ostevallen. Det er bemærkelsesværdigt, at 93% af lipidindholdet i ekstrakten ikke kan ekstraheres med petroleumsether, dvs. ca. 93% af lipidindholdet i produk-30 tet har dannet kompleks med protein.

Den tørrede remanens (tung fase) har et proteinindhold på 28,2%.

DK 171960 B1 11

Eksempel 2.

Der anvendes samme driftsbetingelser som i eksempel 1, bortset fra at der anvendes større tilførselshastigheder 5 (sojabønner 1,7 kg/min. og ostevalle 18,7 1/min.) og en højere temperatur af ekstraktionsmidlet på 85°C. Der anvendes samme forhold mellem sojabønner og ostevalleopløs-ningsmiddel som i eksempel 1 på ca. 1:10.

Proteinudbyttet beregnet på udgangssojabønnerne er 71%, 10 beregnet på den totale mængde opløselige faste stoffer i den klarede ekstrakt. Proteinindholdet i den tørrede ekstrakt og i den tørre tunge fase bestemmes til at være henholdsvis 30 og 27%.

Proteinet ekstraheret med vallen går hovedsagelig enten i 15 den lette fase eller den tunge fase afhængigt af den valgte behandlingstemperatur. Ved temperaturer på 90eC eller derover danner ostevalle et bundfald, og proteinmængden i den tunge fase stiger på bekostning af den lette fase.

Selv om valle kan anvendes som ekstraktionsmedium ved en 20 højere temperatur, vil mælkeproteinerne under de betingelser, gå over i remanensen eller den tunge fase og ikke i den tørrede ekstrakt.

Eksempel 3.

Der gås frem på samme måde som beskrevet ovenfor i eksem-25 pel 1, idet der dog anvendes en tilførselshastighed på 1,76 kg/min. for sojabønner og 10,8 1/min. for ostevalle, dvs. et forhold på 1:6, og den opvarmede ostevalle har en temperatur på 95°C. Proteindelen af opløselige bestanddele i den tørrede ekstrakt udgør 30% og lipidindholdet 14,2%.

30 Ved ekstraktion med petroleumsether konstateres det, at kun 61% af lipidet har dannet kompleks under disse betingelser.

DK 171960 B1 12

Eksempel 4.

I tabel 1 og 2 anføres sammenligningsdata opnået med tørrede opslæmninger af hele sojabønner. Den venstre kolonne 5 i hver tabel angiver data opnået ved behandling med vandigt basisk opløsningsmiddel, hvor der dannes en opslæmning ved pH-værdien 8,5, som neutraliseres til pH-værdien 7 inden tørring. I den højre kolonne er anført sammenligningsværdier opnået ved behandling med ostevalle 10 (70% sød valle fra cheddarost + 30% sur valle fra hytteost), som neutraliseres med en tilstrækkelig mængde base til dannelse af en sojabønneopslæmning med pH-værdi 7. Opløseliggjorte proteiner i opslæmningen dannet med ostevalle ekstraheres således under neutrale og ikke 15 basiske betingelser.

De i tabel 1 anførte data er opnået med et forhold mellem sojabønner og ekstraktionsmiddel på 1:6, og i tabel 2 foretages sammenligning af den basiske ekstraktion med ostevalleekstraktion ved et forhold mellem sojabønne og 20 opløsningsmiddel på 1:10.

Tabel 1

Basisk Valle

Opløselige faste stoffer i opslæmning i % 62 72 25 Opløseligt protein i opslæmning i % af totalindhold i sojabønner 75 65

Protein i opløselige faste stoffer i % 46 30

Protein (tørbasis) i % 41 31 30 Lipid (tørbasis) i %

Total (sur hydrolyse) 17,2 14,2

Ekstraherbar med petroleumsether 15,8 5,5

Komplekseret lipid i % af totallipid 8 61 DK 171960 B1 13

Tabel 2

Basisk Valle

Opløselige faste stoffer i opslæmning 5 i % 66 74

Opløseligt protein i opslæmning i % af total 68 65

Protein i opløselige faste stoffer i % 47 27

Protein (tørbasis) i % 40 29 10 Lipid (tørbasis) i %

Total (sur hydrolyse) 19,6 13,5

Ekstraherbar med petroleumsether 12,2 2,1

Komplekseret lipid i % af total lipid 38 84 * Forskellen mellem numeriske værdier skyldes bidrag af 15 faste stoffer fra ostevalle, som svarer til ca. 1/3 af totalen.

Ved begge tilførselsforhold, men især ved et ekstraktionsforhold mellem sojabønner og opløsningsmiddel på 1:10, er ostevalle et langt bedre opløsningsmiddelsystem til kom-20 plekseringen af lipider fra oliefrø i forhold til vandig basisk opløsning. Oliefrø-"mel" med højt fedtindhold fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen har derfor en længere opbevaringstid og giver færre problemer ved opbevaring.

25 Eksempel 5.

Fremstilling og egenskaber ved emulgeringsmidler

Der gennemføres et forsøg med henblik på at undersøge de funktionelle, kemiske, sansemæssige og opbevaringsmæssige egenskaber ved to prøver på emulgeringsmidler fremstillet 30 ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Letfaseemulgerings-middelproduktet (opløseligt protein-lipidkompleks) beteg- DK 171960 B1 14 nes i det følgende som "Melpro 1", og produktet bestående af den tørrede tunge fase (remanens fra fremgangsmåden) betegnes som "Melpro 2". Melpro 1 og Melpro 2 fremstilles 5 på følgende måde:

Hele sojabønner og ostevalle opvarmet til 90°C og indstillet på pH-værdien 7,5 føres til en Rietz-disintegrator model RAZ-12K122 forsynet med en sigte nr. 0.032 og med en håndgrebsindstilling på 9-1/8. Sojabønnerne tilføres i en 10 rate på 0,97 kg/min., og ostevallen tilføres med en strømningsrate på 10 1/min. Vallen er fremkommet som et biprodukt ved fremstillingen af mozzarellaost og har en begyndelses-pH-værdi på ca. 6,3. Vallen opvarmes til 90°C i en varmeveksler, og den varme opløsning opsamles i en 15 500 liter rustfri ståltank. pH-Værdien indstilles på 7,4-7,5 ved tilsætning af 300 ml 50%’s natriumhydroxidopløsning pr. 500 liter ostevalle.

Opholdstiden for blandingen af sojabønner og ostevalle i disintegratoren er mindst mulig, netop tilstrækkelig lang 20 til at materialerne ledes ind foroven og ud forneden.

Den dannede varme opslæmning opsamles i en lille stigetank og pumpes direkte til en 500 liter lagertank af rustfrit stål, hvorfra den under omrøring udtages og ledes til en Sharpies P660-centrifuge (skålhastighed 6000 omdr./min.) i 25 en rate svarende til den, hvormed opslæmningen dannes i Rietz-disintegratoren. Der opnås en emulgeringsmiddelekstrakt (let fase) og en uopløselig remanens (tung fase) i et v/v-forhold på fra 3:1 til 4:1.

Den lette fase ledes til en 500 liter tank forsynet med 30 kappe, hvor den enten opbevares natten over under afkøling med henblik på anvendelse den efterfølgende dag eller pumpes direkte til en APV-inddamperenhed, type JPE, hvor opløsningen koncentreres under vakuum til et faststofindhold på 36-37%. Koncentratet pumpes derefter til et DK 171960 B1 15

Niro-spraytørringsapparat under anvendelse af en homogeni-seringspumpe med en tilførselshastighed på ca. 50 liter pr. time. Indgangstemperaturen i tørreapparatet er 190eC, 5 og udgangstemperaturen er 90eC. Melpro 1 er det dannede tørre emulgeringsmiddelprodukt.

Den tunge fase (remanens), som indeholder 24% fast stof, tørres under anvendelse af et bakketørreapparat, hvor der ledes varm luft (80®C) hen over materialet, der ofte 10 omrøres i bakken. Det tørre produkt formales derefter, hvorved man får emulgeringsmiddelproduktet Melpro 2.

I tabel 3 er anført sammenligningsanalysedata for Melpro 1 og Melpro 2 med hensyn til fedt, protein, kulhydrat og fiberindhold.

15 Tabel 3

Melpro 1 Melpro 2

Aske (%) 8,2 4,8

Vand (%) 12,2 5,5

Fedt (%) (sur hydrolyse) 12,8 14,2 20 Fedt (%) (Soxhletekstraktion) 0,94 14,5

Protein (%) 30,1 30,5

Fructose (%) <0,5 <0,5

Glycose (%) <0,5 <0,5

Saccharose (%) 2,6 1,4 25 Maltose (%) <1,0 <1,0

Lactose (%) 28,5 14,1

Kulhydrat (%) 36,7 45,0

Kalorier (pr. 100 g) 382 430

Totalmængde ernæringsfibre (%) 14,4 31,7 30 Det totale proteinindhold og totale fedtindhold i de to produkter er stort set det samme. Melpro 1 indeholder imidlertid ca. 93% bundet fedt, hvilket fremgår af DK 171960 B1 16

Soxhlet-ekstraktionen, hvorimod Melpro 2 overhovedet ikke indeholder noget bundet fedt. Lactoseindholdet er væsentligt højere i Melpro 1 end i Melpro 2, medens 5 indholdet af ernæringsfibre er væsentligt mindre i Melpro 1 end i Melpro 2.

I den efterfølgende tabel 4 foretages sammenligning af de funktionelle egenskaber ved Melpro 1 og Melpro 2, som har betydning for deres bedømmelse som emulgeringsmidler, 10 bortset fra sammenligningen af "skumbarhed" (foamability), som er anført i tabel 5. I nogle tilfælde er de i tabel 4 og 5 anførte data sammenlignet med casein og æggehvide som kontrolprøver, afhængigt af den målte egenskab.

Rumvægt 15 Prøven hældes med konstant hastighed gennem en tragt til et 100 ml måleglas. Vægten af de 100 ml prøve anvendes til beregning af rumvægten i g/ml.

Skumbarhed

Der fremstilles en 1% (v/r) prøveopløsning i vand med en 20 hårdhed på 150 mg ækvivalent CaC03/liter, og 100 ml opløsning hældes i et 250 ml måleglas. Glasset lukkes med en prop, og prøven rystes i 30 sekunder med et udsving på 30 cm. Efter henstand i 30 sekunder gentages rystningen.

Det dannede skumrumfang (skumekspansion) over vandet måles 25 som funktion af tiden. Efter henstand i 60 minutter måles det resterende skumrumfang igen, og resultatet betegnes som "skumstabilitet".

Gelatinering

Der anvendes en let modificeret udgave af den af Circle et 30 al. i Cereal Chem. 1964, 41:157 beskrevne metode: Prøverne og en caseinkontrol svarende til 40 g protein afvejes.

DK 171960 B1 17

Deioniseret vand tilsættes til dannelse af en dispersion til ca. 700 ml-mærket i et bægerglas. Blandingerne omrøres, og pH-værdien indstilles på 7,0 med 4 M NaOH.

5 Blandingerne tilsættes derpå deioniseret vand op til 800 ml-mærket i et inddelt cylinderglas, hvorved man får 5%'s (v/r) proteindispersioner. For at sikre fuldstændig blanding dispergeres prøverne i 1 minut under anvendelse af en Polytron ved 1000 omdr./min. Derefter foretages 10 centrifugering i ca. 5 minutter ved 2500 omdr./min. for at fjerne eventuelt tilstedeværende luftbobler. Dispersionerne opvarmes til 80eC i 30 minutter, hvorpå de straks afkøles i et isbad og bringes i ligevægt ved 25eC. Den fremkomne blanding bedømmes visuelt, og viskositeten måles 15 ved hjælp af et Brookfield-viskometer, model RVF ved 20 omdr./min. med spindler nr. 2 og nr. 5.

Emulgeringsvirkning

Der anvendes en modifikation af fremgangsmåden ifølge Yasumatsu et al., Agr. Bio. Chem. 1972, 36:719. Til 7,00 g 20 prøve og caseinkontrol sættes 100 ml deioniseret vand, som indeholder den nødvendige forudbestemte mængde 1 N NaOH til indstilling af dispersionen på pH-værdien 7. Blandingen blandes i 10 sekunder ved 10.000 omdr./min. under anvendelse af en Polytron, hvorpå der tilsættes 100 ml 25 jordnøddeolie uden indhold af konserveringsmidler. Blandingen emulgeres ved 10.000 omdr./min. i 1 minut. Den dannede emulsion fordeles ensartet i fire 50 ml centrifugerør, og der centrifugeres ved 1300 G i 5 minutter. Emulgeringsvirkningen udtrykkes som den procentvise mængde 30 af blandingens samlede rumfang, som er emulgeret. Emulgeringsvirkningen er et udtryk for graden af emulgering af et produkt med olie.

DK 171960 B1 18

Emulslonsstabilitet

Emulsionsstabiliteten er et mål for bestandigheden af en emulsion, når den er dannet. Emulsionen fremstillet ved 5 den ovenfor beskrevne metode til måling af emulgeringsvirkning opvarmes i 30 minutter ved 80°C, afkøles med ledningsvand i 15 minutter og centrifugeres ved 1300 G i 5 minutter. Emulgeringsstabiliteten udtrykkes som procentdelen af det totale emulgerede rumfang, som findes efter 10 opvarmning.

Olieemulgeringskapacitet

Der anvendes fremgangsmåden ifølge Marshall et al., J. of Food Science, 1975, 40:896. Til 0,5 g prøve og casein- kontrol sættes 50 ml deioniseret vand, som indeholder den 15 nødvendige mænde NaOH-opløsning til indstilling af dispersionens pH-værdi på 7. Dispersionen blandes i 60 sekunder på et Osterizer-blandeapparatur under anvendelse af den højeste hastighed. Farvet majsolie tilsættes fra en burette gennem et hul på 6 mm i låget på Osterizer-behol-20 deren, indtil emulsionen bryder sammen (slutpunkt). Olieemulsionskapaciteten udtrykkes som det rumfang olie, som kræves for, at emulsionen bryder sammen for 1 g protein.

DK 171960 B1 19

Tabel 4

Forsøg Melpro 1 Melpro 2 Casein (kontrol- 5 prøve)

Hydratationskapacitet 1,2 5,6

Nitrogenopløselighed

Index (%) 83,6 23,4

Rumvægt (g/cc) 0,262 0,562 10 Emulgeringsvirkning (%) 43,8±1,4 41,2±0,7 58,4±7

Emulsionsstabilitet (%) 44,2±1,4 43,9±1,3 56,1±1,9

Emulgeringskapacitet (ml olie pr. g protein) 396±7 243±6 194±3

Gelatinering - visuel flyden- halv- flyden- 15 de størknet de - viskositet (cP) 801 12202 <201

spindel nr. 2, 20 omdr./min., RVF

2

spindel nr. 5, 20 omdr./min., RVF

DK 171960 B1 20

Tabel 5

Tid _Skumrumfana (cc) for:__ (min.) 1%'s opløsning 1%'s opløsning 1%'s opløsning .f Melpro 1 af Melpro 2 af ' (kontrol) 0 53,0 ± 2,8 7,0 ± 1,4 16,0 ± 1,4 5 47,0 ± 2,8 4,5 ± 0,7 13,5 ± 0,7 10 43,0 ± 0,0 3,0 ± 0,0 11,0 ± 2,8 20 38,0 ± 4,2 2,5 ± 0,7 10,5 ± 2,1 30 35,0 ± 2,8 2,5 ± 0,7 8,0 ± 1,4 40 32,5 ± 4,9 2,0 ± 0,0 7,5 ± 0,7 50 30,0 ± 4,2 2,0 ± 0,0 7,0 ± 0,0 60 36,5 ± 2,1 2,0 ± 0,0 6,5 ± 0,7 % skumtab efter 60 min. 50% 71% 59%

Det konstateres, at proteinerne i Melpro 1 er væsentlig mere opløselige ved pH-værdien 7 end proteinerne i Melpro 2. Selv om Melpro 2 har lavere nitrogenopløselighedsindex 5 (NSI), er dets vandbindingsevne og geldannelsesegenskaber bedre end for Melpro 1.

Det fremgår af tabel 5, at den største gennemsnitsværdi for skumekspansion opnås med Melpro 1, som også har det største lactoseindhold, det næststørste i æggehvidesy-10 stemet, og det mindste i Melpro 2, som har et større indhold af kostfibre end Melpro 1. Samme tendens konstateres ved skumstabiliteten. Melpro 2 har den dårligste stabilitet blandt de tre undersøgte prøver. Melpro 1 har den bedste stabilitet, som dog kun er lidt bedre end ægge- DK 171960 B1 21 hvide. Den høje skumekspansion for Melpro 1 stemmer godt overens med nitrogenopløselighedsindexet, da et stort NS er en forudsætning for høj skumekspansion.

5 Melpro 1 og Melpro 2 har stort set lige stor emulgerings-virkning (EA) og emulsionsstabilitet (ES). Selv om deres EA- og ES-værdier er af samme størrelsesorden som værdierne for casein, er Melpro-prøvernes emulgeringsfunktioner faktisk bedre end caseins, når man tager hensyn 10 til proteinindholdet. Melpro-prøverne indeholder 30% protein, medens casein indeholder rundt regnet 90% protein, og EA- og ES-værdierne er nøje forbundet med proteinindholdet. Melpro 1 har en bedre olieemulgeringsevne end Melpro 2 eller casein.

15 Disse resultater viser, at Melpro 1 har bedre opskumnings-egenskaber end æggehvide og bedre olieemulgeringsevne end casein eller Melpro 2. Melpro 2 har den laveste opskum-ningsevne. Melpro 1 og Melpro 2 har stort set samme emulgeringsvirkning og emulsionsstabilitet, som er bedre end 20 caseinsystemet. Hvad angår gelatineringsegenskaber har Melpro 2 bedre gelegenskaber end Melpro 1 eller casein.

Til bedømmelse af de sansemæssige egenskaber opbevares prøver af Melpro 1 og Melpro 2 under accelererede betingelser (30°C ± 2, 30-40% relativ fugtighed) i 92 25 dage, hvorpå prøverne bedømmes af et bedømmelsespanel på tre personer. Prøverne har ikke udviklet nogen uheldig (off) lugt sammenlignet med prøver opbevaret ved standardbetingelser med hensyn til relativ fugtighed og temperatur.

30 Bedømmelsespanelet bedømmer prøverne i form af en opslæmning (25 g pulver til 100 ml kogt, destilleret vand) hvad angår udseende, smag, følelse i munden og eftersmag over en 3 måneders periode. Melpro 1 beskrives som havende en kogt kornagtig/mælkeagtig/mejeriagtig smagskarakter med DK 171960 B1 22 meget lav intensitet, hvorimod Melpro 2 har en udtalt papir/pap-smag.

Generelt er den mest bemærkelsesværdige ændring i begge de 5 accelererede Melpro-prøver en formindskelse af smagsintensiteten sammenlignet med de oprindelige prøver.

Desuden bemærkes det, at smagsegenskaben ved kontrol-Melpro 1 har udviklet en meget svag malt/melasse-smag, som ikke findes i den accelererede prøve eller ved 10 begyndelsestidspunktet.

Eksempel 6.

Letfaseproduktets struktur

Scanning-elektronmikroskopi anvendes til opnåelse af strukturinformationer vedrørende morfologien af den lette 15 fase (Melpro 1) og indirekte opbygningen af lipid- og proteinfaser. En prøve fremstillet på samme måde som Melpro 1 i det foregående eksempel og en prøve underkastet fedtekstraktion i et Soxhlet-apparatur, bedømmes visuelt ved hjælp af et mikroskop. Repræsentative billeder af 20 disse to letfasepræparationer er vist i henholdsvis fig. 2 og 3.

Prøven af den lette fase med fuldstændigt fedtindhold og den affedtede prøve af den lette fase viser begge sfæriske strukturer. Disse sfærer eller kugler kan være indesluttet 25 i hinanden eller de kan i meget få tilfælde være helt udfyldt. Diameteren af disse strukturer varierer mellem 10 og 50 μτη. Der kan ikke iagttages nogen væsentlig forskel på de affedtede prøver og prøverne med fuldstændigt fedtindhold. Dette er normalt, da, som det fremgår af 30 resultaterne i ovenstående eksempler, kun 1% eller mere af det samlede fedtindhold kan ekstraheres fra den lette fase ved ekstraktion i et Soxhlet-apparatur. De sfæriske eller DK 171960 B1 23 kugleformede strukturer, som Iagttages i elektronmikroskopet, synes således 1 alt væsentligt at bestå af protein, og fedtet må være indesluttet i proteinover-5 trækket.

Når produktet fra den lette fase dispergeres i vand, ekstraheres fedtet let, når proteinovertrækket først er fjernet, som det almindeligvis gøres ved Mojonnier-frem-gangsmåden til opløseliggørelse af proteinovertræk.

10 Fedtkugler bliver derefter tilgængelige for ekstraktionsopløsningsmidlet. Ligeledes kan fedtstoffet fra et emulgeringsmiddel af Melpro 1-typen let ekstraheres ved sur hydrolyse af proteinet for at gøre fedtet tilgængeligt for det hydrofobe ekstraktionsopløsningsmiddel.

15 De ovenfor anførte eksempler illustrerer en foretrukket udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og der kan naturligvis også anvendes andre udførelsesformer.

Især når der anvendes et oliefrø med meget højt fedtindhold, såsom rapsfrø, kan tilsætning af et andet 20 agrikulturelt produkt, fortrinsvis et, som har et rimeligt proteinindhold og et relativt lavt olieindhold, såsom bælgmaterialer, tilvejebringe det nødvendige protein udover det, der findes i frøene til kompleksering af den fri olie. Selektive kombinationer af materialer med lavt 25 og stort lipidindhold kan ekstraheres til fremstilling af produkter med en bred sammensætning med hensyn til protein, fedtstof og kulhydrat.

Claims (13)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et protein-lipidkompleks med forøget oxidationsstabilitet og mod- 5 standsevne mod enzymatisk harskning ud fra fast vegetabilsk råmateriale, kendetegnet ved, at a) det vegetabilske materiale og et flydende biprodukt fra mælk i et forhold mellem fast stof og væske på højst 1:4 kg/1 kontinuert ledes gennem et bearbejdningsapparatur med 10 høj stød- eller slagvirkning til dannelse af en opslæmning, b) opslæmningen adskilles i en flydende fase omfattende en opløsning af stabilt protein-lipidkompleks og en fast remanensfase, og 15 c) den flydende fase koncentreres og tørres til dannelse af et stabilt protein-lipidkompleks.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det flydende biprodukt fra mælk først opvarmes til en temperatur på mellem 80°C og kogepunktet, og pH-værdien 20 indstilles selektivt ved basetilsætning, således at opslæmningen har omtrentligt neutral reaktion.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at opslæmningen holdes ved en temperatur på mindst 75eC i mindst ca. 2 minutter umiddelbart inden adskil- 25 lelse af den flydende fase fra den faste fase.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert foregående krav, kendetegnet ved, at det vegetabilske råmateriale omfatter oliefrø.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 30 trinnet med adskillelse af væskefasen og den faste fase i opslæmningen gennemføres i en kontinuert centrifugalseparator med fast kurv. DK 171960 B1 25

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert foregående krav, kendetegnet ved, at den faste remanensfase tørres til dannelse af et pulver til anvendelse som et nærings- 5 middeladditiv.

7. Fremgangsmåde til fremstilling af et protein-lipidkompleks med forøget oxidativ stabilitet og modstandsevne mod enzymatisk harskhed ud fra rå oliefrø, kendetegnet ved, at 10 a) de rå oliefrø og et flydende biprodukt fra mælk i et fast stof:væskeforhold på højst 1:4 kg/1 kontinuert ledes gennem et bearbejdningsapparatur med høj stød- eller slag-virkning til dannelse af en opslæmning omfattende materialer i en fast fase dispergeret i en opløsning af et 15 stabilt protein-lipidkompleks, og b) opslæmningen koncentreres og tørres til dannelse af et stabiliseret mel.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 4 eller 7, kendetegnet ved, at oliefrøene omfatter sojabønner.

9. Fremgangsmåde ifølge ethvert foregående krav, kendetegnet ved, at det flydende biprodukt fra mælk omfatter ostevalle.

10. Fremgangsmåde ifølge ethvert foregående krav, kendetegnet ved, at bearbejdningsapparaturet med høj stød- 25 eller slagvirkning er en hammermølle forsynet med en afgangssigte, der tillader gennemgang af opslæmning med en partikelstørrelse på mindre end 0,1 cm.

11. Emulgeringsmiddel, kendetegnet ved, at det omfatter det stabile protein-lipidkompleks fremstillet ved 30 fremgangsmåden ifølge krav 9 som afhængigt af ethvert af kravene 1 til 4. DK 171960 B1 26

12. Emulgeringsmiddel, kendetegnet ved, at det omfatter materialet fremstillet ved tørring og pulverisering af den faste remanensfase dannet ved fremgangsmåden 5 ifølge krav 9 som afhængigt af ethvert af kravene 1 til 4.

13. Fremgangsmåde til fremstilling af et næringsadditiv ud fra fast vegetabilsk råmateriale, kendetegnet ved, at a) det vegetabilske materiale og et flydende biprodukt fra 10 mælk i et forhold mellem fast stof og væske på højst 1:4 kg/1 kontinuert ledes gennem et bearbejdningsapparatur med høj stød- eller slagvirkning til dannelse af en opslæmning, b) opslæmningen adskilles i en flydende fase omfattende en 15 opløsning af stabilt protein-lipidkompleks og en fast remanensfase, og c) den faste fase tørres til dannelse af et næringsadditiv.