EA011463B1

EA011463B1 - Способ выделения клейковины и крахмала

Info

Publication number: EA011463B1
Application number: EA200702385A
Authority: EA
Inventors: Сейид Хади Пейгхамбардоуст; Атзи Ян Ван-Дер-Гот; Роберт Ян Хамер; Ремко Марсел Бом
Original assignee: Карджилл Инк.
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2009-04-28
Also published as: AU2006248179A1; EP1881996B1; UA97467C2; US8221814B2; WO2006123932A3; EP1881996A2; NO20075952L; CN101223193B; BRPI0610790A2; WO2006123932A8; WO2006123932A2; CA2608331C; AU2006248179B2; US20090202689A1; EA200702385A1; CN101223193A; CA2608331A1; EG25650A

Abstract

В изобретении описан способ выделения клейковины и крахмала из пшеничной муки, в котором на первой стадии муку перерабатывают в тесто, обладающее влажностью, равной менее 50 мас.%, в пересчете на массу сухой муки. На следующей стадии муку приводят в состояние в основном простого сдвигового течения с помощью сдвигового усилия, равного не менее 1 кПа, при подаче удельной механической энергии, равной не менее 5 кДж/кг за 1 мин времени обработки, с получением обработанного теста. Предпочтительно, чтобы аппарат, использующийся для проведения этой стадии, представлял собой реактор с конусом и пластиной или реактор с двумя конусами, характеризующийся профилем абсолютной скорости вдоль конической щели. На конечной стадии обработанное тесто разделяют на обогащенную клейковиной фракцию и обогащенную крахмалом фракцию. Обогащенная клейковиной фракция является весьма подходящей для использования в хлебопечении.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу разделения пшеничной муки на клейковину и крахмал. Настоящее изобретение также относится к способу приготовления теста, обладающего улучшенными характеристиками, и к обогащенной клейковиной фракции и к полученной из нее клейковине, обладающей улучшенными характеристиками, в частности, увеличенными максимальным напряжением и растяжимостью.

Уровень техники

Разделение пшеничной муки на нативную клейковину и крахмал является важной промышленной технологией. Выделенные белки клейковины широко используются, например, в качестве текстурирующих или связывающих средств, в качестве улучшителей пшеничной муки в хлебопекарной промышленности, а полученный крахмал перерабатывают в сахарный сироп или используют в промышленности вообще и в пищевой промышленности в частности.

В промышленности такие технологии разделения клейковины и крахмала всегда включают по меньшей мере одну стадию мокрого разделения, такую как обычный процесс Мартина. В процессе Мартина пшеничную муку и воду замешивают в тесто и крахмал экстрагируют из теста путем вымывания водой.

Другим примером технологии, включающей стадию мокрого разделения, раскрыт в ЕР А 090533, где на первой стадии пшеничную муку смешивают с водой с получением теста. Затем агрегаты клейковины, образовавшиеся во время смешивания, вымывают при осторожном замешивании. Крахмал отделяют от взвеси с помощью этой стадии вымывания или путем центрифугирования с использованием декантаторов или гидроциклонов и нерастворимую клейковину извлекают из взвеси с помощью сита с последующей сушкой в циркуляционной сушилке с помощью воздуха, температура которого равна примерно 100-150°С. В случае мгновенного высушивания часто используют более высокие температуры, даже вплоть до 300°С. Сушка является критически важной стадией, поскольку при сильном нагревании клейковина может разрушиться и утратить свои функциональные характеристики. Обычно полученная таким образом клейковина обладает содержанием белка, равным 75-80% в пересчете на сухое вещество.

Недостатком этих технологий разделения является использование больших количеств воды, которую затем необходимо очищать. Во-вторых, клейковина всегда в определенной степени разлагается при воздействии тепла. В третьих, для современной технологии характерна потеря растворимых белков, которые вымываются, и потери за счет комплексов клейковина-крахмал и клейковина-НКП (некрахмалистые полисахариды), вероятно, образующихся во время замешивания. С помощью современных технологий эти комплексы клейковина-НКП невозможно очистить, так чтобы получить нативную клейковину. В четвертых, в технологиях предшествующего уровня техники известным затруднением является перемес и он часто приводит к уменьшению выхода. Кроме того, в непрерывных технологиях затруднительно предотвратить перемес и часто необходимо выбирать пшеницу высокого качества, что увеличивает затраты на сырье. Другими словами, поскольку в технологии предшествующего уровня техники очень важно оптимальное замешивание теста, стадию замешивания необходимо отрегулировать, чтобы компенсировать различия в качестве муки. Кроме того, технология предшествующего уровня техники, видимо, является менее подходящей (приводит к меньшему выходу) для использования муки плохого хлебопекарного качества.

Другим недостатком является требование о проведении стадии замешивания, для которой в данной области техники известно, что она влияет на количество важной фракции агрегатов глютенина, называющихся глютениновым макрополимером (ГМП). В то время как замешивание теста важно для проведения начального мокрого разделения, длительные времена замешивания нежелательно приводят к потере значительной части клейковины в виде непригодного для использования комплекса клейковинаполисахарид. Кроме того, следует отметить, что влияние длительности замешивания на качество продукта зависит от качества использующейся муки.

В ЕР А 010447 описана технология, при которой агломерация клейковины обеспечивается путем разбавления полностью созревшего теста, полученного замешиванием 0,6-1 частей воды на 1 мас.ч. муки с помощью обычного смесителя, последующего разбавления этого теста с помощью 0,5-3 частей воды на 1 мас.ч. теста с одновременным или последующим приложением к смеси сдвигового воздействия, вследствие чего клейковина агломерируется. Перерасчет показывает, что предложенное изобретателями тесто обладает влажностью в диапазоне 0,58-0,88 в пересчете на массу сухой муки. Сдвиговое воздействие прилагают, например, путем интенсивного размешивания и/или перекачки смеси теста с водой через узкую диафрагму. В публикации Т.Р.С. 1оидеи с1 а1. Сегеа1 Сйет. 80, 383-389 (2003), это размешивание немного неудачно названо сдвиговым, а в действительности оно включает комбинацию трех компонентов, т. е. сдвигового течения, вращательного течения и удлиняющего течения. В публикации 1оидеи е1 а1. введен скалярный параметр Ό для проведения различия между чисто вращательным течением (О = -1), чисто сдвиговым течением (О = 0) и чисто удлиняющим течением (О = +1), более подробно обсужденный ниже. Поэтому технология, предложенная в ЕР А 010447 - совместно с первой стадией замешивания для получения теста - не отличается от обычных технологий замешивания. Кроме того, полагают, что дополнительная стадия разбавления и относительно высокая температура воды, равная 4050°С, в еще большей степени снижает качество продукта.

- 1 011463

Кроме того, в ЕР А 282038 описана технология получения нерастворимого в воде модифицированного продукта из клейковины по методике, включающей (а) замешивание смеси пшеничной муки, Ьаскорбиновой кислоты, цистина и воды, (Ь) замешивание теста, полученного на стадии (а), при большом сдвиговом усилии, предпочтительно - в экструдере, мясорубке или в машине, в которой можно замешивать тесто при большом сдвиговом усилии (см. ЕР А 282038, стр. 5, строка 28), при которой клейковина механически разрывается на меньшие молекулы и содержание белков, растворимых в 0,05 н. водном растворе уксусной кислоты, увеличивается до 75-85 мас.% в пересчете на полное содержание белка в тесте, и (с) выделение нерастворимой в воде модифицированной клейковины из теста. Однако процедура замешивания, включающая сильное сдвиговое воздействие, включает комбинацию трех компонентов, сдвигового течения, вращательного течения и удлиняющего течения, как это описано выше. Однако способ, предлагаемый в настоящем изобретении, включает только сдвиговое течение, которое в настоящем документе определяется как простой сдвиг или простое сдвиговое течение. Кроме того, способ предлагаемый в настоящем изобретении, приводит к продуктам из клейковины, которые отличаются от продуктов из клейковины, известным из предшествующего уровня техники.

Краткое изложение сущности изобретения

В основу настоящего изобретения положена задача разработки способа выделения клейковины и крахмала из муки с более высокими выходами белка, улучшенным качеством белка и со значительным уменьшением потери растворимых белков.

Настоящее изобретение относится к способу выделения клейковины и крахмала из муки, указанный способ включает стадии:

(a) замешивания муки в водной жидкости с получением теста, обладающего влажностью, равной менее 50% в пересчете на массу сухой муки;

(b) приведения теста, полученного на стадии (а), в состояние в основном простого сдвигового течения с помощью сдвигового усилия, равного не менее 1 кПа, при подаче удельной механической энергии, равной не менее 5 кДж/кг, с получением обработанного теста; и (c) разделения обработанного теста на обогащенную клейковиной фракцию и обогащенную крахмалом фракцию.

Описание чертежей

На фиг. 1 представлены определенные при большой деформации характеристики разрушения клейковины, полученной по двум разным методикам, т. е. способом, предлагаемым в настоящем изобретении, и обычным способом замешивания с замешиванием мешалкой с ζ-образными лопастями.

На фиг. 2 приведены данные по содержанию ГМП в тесте, приготовленном из муки 8рппд способом, предлагаемым в настоящем изобретении.

На фиг. 3 приведены данные по содержанию ГМП в тесте, приготовленном из муки δοίδδοηκ способом, предлагаемым в настоящем изобретении.

Подробное описание изобретения

В настоящем документе и в формуле изобретения глагол включать и его формы используют в неограничивающем значении, указывающем, что следующие за ним объекты включены в рассмотрение, но особо не указанные объекты не исключены из рассмотрения. Кроме того, указание на элемент в единственном числе не означает, что исключена возможность присутствия более одного такого элемента, если из контекста ясно не следует, что содержится один и только один из элементов. Поэтому указание на один элемент обычно означает указание не менее чем на один элемент.

Важным для настоящего изобретения является то, что следует понимать, что при обычных технологиях замешивания, т. е. технологиях, включающих стадии замешивания и/или перекачки насосом, которые известны в предшествующем уровне техники, происходят деформации всех трех типов: (1) одноосное растяжение, (2) простой сдвиг и (3) вращение твердого тела. В публикации Т.К..О. 1опдеп с1 а1. Сегеа1 С11ст. 80, 383-389 (2003), включенной в настоящее изобретение в качестве ссылки, проведено теоретическое исследование различных конфигураций месильной машины, включая спиральные мешалки фаринограф, Оо-еогбег. миксограф и Эберхарта. В публикации ввели параметр течения Ό, который можно использовать для проведения различия между вращательным, простым сдвиговым и удлиняющим течением, т. е. Ό = -1 для чистого вращательного течения, Ό = 0 для чистого простого сдвигового течения и Ό = +1 для чистого удлиняющего течения. 1опдеп е1 а1. установили, что мешалка фаринограф обеспечивает удлинение, сдвиг и вращение примерно в одинаковой степени, что, видимо, приводит к значению Ό (близкому к нулю), приведенному в табл. I. Мешалка Эо-согбег обеспечивает значительное удлинение и незначительное вращение, мешалка миксограф обеспечивает значительный сдвиг и незначительное вращение и мешалка Эберхарта обеспечивает существенное вращение. Также представляется, что смесители обеспечивают существенное сдвиговое течение преимущественно вблизи от движущихся частей и стенок. Тем не менее во всех исследованных мешалках происходят все три типа деформации, т. е. вращение, простой сдвиг и удлинение. Следует отметить, что вращение в действительности не приводит к деформации.

Однако в способе, предлагаемом в настоящем изобретении, в основном происходит деформация только одного типа, т.е. простой сдвиг. Термин простой сдвиг хорошо известен в данной области тех- 2 011463 ники и означает, что плоские слои материала скользят друг по другу только в одном направлении (см. публикацию С.XV. Масокко, К.йео1оду, Рг1пс1р1сз, Меакигетеп!к аиб Аррйсабоик, УСН РиЬНкйегк, 1пс., №\ν Уогк (1994). в особенности стр. 27-29, 40 и 70-75; которая включена в настоящее изобретение в качестве ссылки). Поэтому способ, предлагаемый в настоящем изобретении, осуществляют в режиме простого сдвигового течения, которое в настоящем изобретении определяется, как деформация, при которой скорость удлинения ε меньше чем 10 с^-1. В этом способе содержание ГМП уменьшается до значений, составляющих не менее 70% (предпочтительно - не менее 80, более предпочтительно - не менее 90%) от исходного содержания ГМП в муке.

Термин удельная механическая энергия (УМЭ) также известен в данной области техники и ее рассчитывают по данным устройства с конусом и пластиной по методике, предложенной в публикации 8.Н. РещПатЬагбоиЛ е! а1., Сегеа1 СНет. 81, 714-721 (2004), которая включена в настоящее изобретение в качестве ссылки. В действительности, поскольку во время замешивания непрерывно регистрируется момент вращения, удельную механическую энергию можно рассчитать по зависимостям момента вращения от времени обработки для использующегося замешивающего устройства и скорости вращения лопастей мешалки замешивающего устройства по следующей формуле:

где ω - скорость вращения (с^-1), т - масса материала, находящегося в устройстве (кг), М(!) - момент вращения в момент времени ! (Н.м), который является мерой силы, действующей на деформируемый материал, и его измеряют и регистрируют непрерывно, и !_г - длительность обработки или сдвигового воздействия (с). Удельную механическую энергию выражают в кДж/кг и ее можно рассчитать в любой момент времени !.

Разные образцы пшеничной муки различаются по составу. Агломерацию и выделение клейковины можно выполнять для твердой или мягкой пшеницы. Однако предпочтительно, чтобы влажность муки составляла менее 20 мас.% и зольность составляла менее 1 мас.% в пересчете на полную массу муки.

Влажность теста, полученного на стадии (а), оставляет менее 50%, более предпочтительно - менее 45% в пересчете на массу сухой муки. Обнаружено, что можно поддерживать относительно низкую влажность теста.

Тесто, полученное на стадии (а), может, например, представлять собой тесто нулевой степени созревания (НС-тесто). НС-тесто можно приготовить по методике, описанной в публикации Ό.Τ. Сатрок е( а1., Сегеа1 Сйетщйу 73, 105-107 (1996), с изменениями, описанными в публикации 8.Н. Ре1дйатЬагбоик! е! а1., Сегеа1 СНетщЬу 81, 714-721 (2004), которые включены в настоящее изобретение в качестве ссылки. В этой методике порошкообразный лед, который просеян с получением частиц размером около 700 мкм, в необходимых массовых соотношениях смешивают с мукой при низкой температуре, предпочтительно при температуре, равной примерно -25°С, в смесителе Χνηπηβ и мука равномерно распределяется при пониженной скорости. Смесь необязательно можно хранить в закрытых контейнерах при низкой температуре. Смешивание этих ингредиентов необходимо проводить при низких значениях УМЭ, предпочтительно менее 5 кДж/кг и более предпочтительно менее 2,5 кДж/кг, поскольку предпочтительно, чтобы количество энергии, поступающей в клейковину, было как можно меньшим. Поэтому НС-тесто в контексте настоящего документа определяется, как тесто, полученное замешиванием по меньшей мере муки и воды в массовом соотношении, составляющем от 1:9 до 9:1 в пересчете на полную массу теста, при поступлении механической энергии, выраженной в УМЭ, составляющем менее 5 кДж/кг, предпочтительно менее 2,5 кД ж/кг.

Другой методикой приготовления теста, получаемого на стадии (а), может являться методика ΚΑΡΙΌΟΙΕΤ, в которой используется струя воды высокого давления, которая захватывает падающие в воздухе частицы муки (см. \\л\лг.гар|бо)е1.бе; Όγ. В. Ыо11, Ргекеи!а!1ои о£ (Не ΚΑΡΙΌΟΙΕΤ-ргосебиге: Рак!, епегду каушд апб бик! !гее боидН ргерагабоп Ьу икшд а Ιιφίι ргеккиге \га1ег)е1; см. также И8 2004/0022917, которые включены в настоящее изобретение в качестве ссылки).

В контексте настоящего изобретения предпочтительно, чтобы сдвиговое усилие, использующееся на стадии (Ь), составляло не менее 1 кПа, более предпочтительно не менее 2, еще более предпочтительно не менее 5 кПа и наиболее предпочтительно не менее 10 кПа. Максимальное значение сдвигового усилия, которое можно использовать, не установлено, однако обычно предпочтительно, чтобы сдвиговое усилие составляло не более 100 кПа, предпочтительно не более 75 кПа.

Поступление удельной механической энергии (УМЭ) составляет не менее 5 кДж/кг, предпочтительно не менее 5,5 кДж/кг, более предпочтительно не менее 10,0 кДж/кг, еще более предпочтительно не менее 25,0 кДж/кг и наиболее предпочтительно 50,0 кДж/кг. Хотя представляется, что верхнее предельное значение поступающей УМЭ не является критически важным, рекомендуется, чтобы оно не превышало 500 кДж/кг.

Водная композиция, использующаяся на стадии (а) настоящего изобретения предпочтительно представляет собой воду или разбавленный раствор соли, предпочтительно - обладающий ионной силой, рав

- 3 011463 ной от 0,05 до 5. Использующейся солью предпочтительно является хлорид натрия.

В предпочтительном варианте осуществления способа, предлагаемого в настоящем изобретении, тесто, полученное на стадии (а), до стадии (Ь) подвергают отпуску при температуре, равной от 0 до 50°С, предпочтительно от 15 до 50°С, в течение периода времени, составляющего от 1 до 120 мин. Более предпочтительно, если стадию отпуска проводят в течение 30-90 мин при 20-40°С. На этой стадии отпуска образуется гидратированное однородное тесто.

Как должно быть понятно специалисту в данной области техники, это время выдерживания обычно зависит от температуры теста и воды и качества пшеничной муки. Эту стадию гидратации можно проводить в емкости для выдерживания или замешивающем устройства при низких сдвиговых усилиях. Низкое сдвиговое усилие в настоящем изобретении определяется как усилие, при котором УМЭ составляет менее 5 кДж/кг, предпочтительно менее 2,5 кДж/кг. Микроструктура полученного таким образом теста обычно содержит обогащенные белком фрагменты или агрегаты, расположенные вокруг гранул крахмала.

Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, предпочтительно осуществлять в оказывающем сдвиговое воздействие устройстве, которое может работать в режиме, обеспечивающем в основном простое сдвиговое течение при сдвиговом усилии, равном не менее 1 кПа, и при поступлении удельной механической энергии, равном не менее 5 кДж/кг.

В первом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения оказывающее сдвиговое воздействие устройство, в котором предпочтительно осуществляют способ, является устройством с конусом и пластиной (или с двумя конусами), включающем вращающуюся пластину, невращающийся конус и двигатель для вращения пластины устройства, в котором угол между вращающейся пластиной и невращающимся конусом равен от 0,1 до 5°, предпочтительно - от 0,5 до 4 и в котором угол раствора конуса составляет от 80 до 100°. При использовании в способе, предлагаемом в настоящем изобретении, тесто вводят между пластиной и конусом. Преимуществом этого устройства является в основном постоянный сдвиг вдоль конической щели, поскольку линейная скорость пластины относительно конуса увеличивается при увеличении расстояния от оси вращения пластины, как это будет пояснено ниже. Поэтому стадию (Ь) способа, предлагаемого в настоящем изобретении, предпочтительно проводить в реакторе с конусом и пластиной или с двумя конусами.

Во втором предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения оказывающее сдвиговое воздействие устройство является устройством Куэтта или концентрическим цилиндрическим, включающим наружный цилиндр и внутренний цилиндр. Между наружной поверхностью внутреннего цилиндра и внутренней поверхностью наружного цилиндра имеется пространство. При использовании в способе, предлагаемом в настоящем изобретении, тесто находится в этом пространстве. В этом втором предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения стадию (Ь) предпочтительно проводить в реакторе Куэтта или концентрическом цилиндрическом реакторе.

В контексте настоящего изобретения реактор и устройство, соответствующие первому предпочтительному варианту осуществления, предпочтительнее, чем реактор и устройство, соответствующие второму предпочтительному варианту осуществления, как это будет пояснено ниже.

Устройства предпочтительно снабжают средствами нагрева, чтобы во время сдвига температуру можно было регулировать в диапазоне от 20 до 40°С, предпочтительно - от 25 до 40°С. Обнаружено, что обработка при температуре выше примерно 40°С может неблагоприятно повлиять на качество полученной клейковины и/или на разделение.

Скорость сдвига предпочтительно составляет 2-100 с^-1, более предпочтительно 10-60 с^-1 и еще более предпочтительно 20-50 с^-1. Скорость сдвига можно, например, поддерживать постоянной, но можно и ступенчато менять.

После стадии (Ь) способа, предлагаемого в настоящем изобретении, обработанное тесто разделяют на обогащенную клейковиной фракцию и обогащенную крахмалом фракцию. Стадию разделения можно проводить с помощью обычных технологий разделения, которые известны в данной области техники. Обогащенную крахмалом фракцию, например, можно получить путем центрифугирования с использованием декантаторов или гидроциклонов, а клейковиной фракцию обычно отделяют с помощью сита. Без использования дополнительного количества воды или без проведения обычно применяющейся стадии промывки можно выделить обогащенную клейковиной фракцию, содержащую не менее 50 мас.%, предпочтительно не менее 60 мас.% белком клейковины. Если для проведения стадии (Ь) способа, предлагаемого в настоящем изобретении, используют устройство с конусом и пластиной, то такое устройство обладает тем преимуществом, что вдоль конической щели существует профиль абсолютной скорости (но постоянный сдвиг), что обеспечивает еще большее обогащение фракции клейковины. После сушки обогащенная клейковиной фракция пригодна для применения в промышленном хлебопечении. Кроме того, обогащенную клейковиной фракцию можно дополнительно улучшить посредством промывания водой, например, путем использования обычного процесса Мартина.

Настоящее изобретение также относится к способу приготовления теста, указанный способ включает стадии:

(ί) замешивания муки и водной жидкости с получением теста, обладающего влажностью, равной

- 4 011463 менее 50% в пересчете на массу сухой муки; и (ίί) приведения теста, полученного на стадии (ί) в состояние в основном простого сдвигового течения с помощью сдвигового усилия, равного не менее 1 кПа, при подаче удельной механической энергии, равной не менее 5 кДж/кг.

Тесто, соответствующее этому способу, можно подвергнуть разделению, например, в соответствии со стадией (с) способа для разделения обработанного теста на обогащенную клейковиной фракцию и обогащенную крахмалом фракцию, как это описано выше. Однако тесто, полученное этим способом, также можно использовать и для других целей.

Характеристики продукта

Эффективность способа, предлагаемого в настоящем изобретении, по сравнению с известными технологиями замешивания можно продемонстрировать следующим образом. Например, анализ образцов, взятых из обогащенных крахмалом фракций, полученных способом, предлагаемым в настоящем изобретении, показал, что в обогащенных крахмалом фракциях снизилось количество клейковины. В еще большей степени это наблюдается в обогащенных клейковиной фракциях, которые содержат более 50 мас.% белков. Вследствие избытка крахмала в исходном продукте концентрация крахмала увеличивается в меньшей степени.

Качество клейковины можно определить с помощью различных методик исследования реологических характеристик. Одной из предпочтительных является методика, описанная ниже. Изучение соответствующих большой деформации реологических характеристик и характеристик разрушения теста, содержащего клейковину, при исследовании посредством одноосного растяжения проводили по методике, описанной в публикации δΠχνίηδΚί с1 а1. (Ыцуиъкг Е. Ь., Е. уаи бет Ное!, Р. КоЫет, аиб Т. уаи ΥΙίοΙ. 2004. Ьагдс-бсГогта11оп ргоретйек о! хтПеа! боидй ίη иш- аиб Ь1ах1а1 ехЫъюп. Рай ίί. С1и1еп боидй. Кйео1од1еа Ле1а 43: 321; которые включены в настоящее изобретение в качестве ссылки). Клейковину, полученную способом, предлагаемым в настоящем изобретении, сопоставляли с клейковиной, полученной из теста, приготовленного путем обычного замешивания с использованием ζ-образных лопастей (оптимальное время замешивания, выдерживание в течение 60 мин), которое включает и сдвиг, и удлинение. Результаты приведены в примере 6 и на фиг. 1. На фиг. 1 показано, что клейковина, полученная способом, предлагаемым в настоящем изобретении, обладает значительно большей прочностью (фиг. 1А), растяжимостью (фиг. 1В) и полной энергией растяжения (фиг. 1С).

Согласно изобретению неожиданно было установлено, что тесто, приготовленное способами, предлагаемыми в настоящем изобретении, обладает лучшими характеристиками, чем тесто, приготовленное с использованием обычных методик замешивания. В частности, тесто, предлагаемое в настоящем изобретении, обладает улучшенной характеристикой кажущегося деформационного упрочнения б1ип/бе_Н. Кроме того, тесто, предлагаемое в настоящем изобретении, обладает более высоким массовым содержанием ГМП во влажном состоянии. В частности, тесто, предлагаемое в настоящем изобретении, обладает значением кажущегося деформационного упрочнения б1ип/бе_Н, которое на величину, достигающую 5%, меньше значения кажущегося деформационного упрочнения б1ип/бе_Н НС-теста. Кроме того, тесто, предлагаемое в настоящем изобретении, обладает массовым содержанием ГМП во влажном состоянии, составляющим не менее 80% от начального содержания ГМП в муке, использованной для приготовления указанного теста, в пересчете на сухое вещество. Очевидно, что предпочтительно, чтобы этот последний способ включал стадии (ί) и (ίί), описанные выше.

Согласно изобретению неожиданно было установлено, что клейковина, полученная способом, предлагаемым в настоящем изобретении (обозначенным, как сдвиг) обладала характеристиками, лучшими по сравнению с клейковиной, полученной по обычным технологиям замешивания (обозначенным, как замешивание). В частности, клейковина, полученная способом, предлагаемым в настоящем изобретении, обладает более значительным максимальным напряжением п_тах и большей растяжимостью (выраженной в виде деформации по Хенки). В соответствии с этим, клейковина, полученная способом, предлагаемым в настоящем изобретении, характеризуется следующими показателями:

п_тах (сдвиг)/п_тах (замешивание) превышает 1,2, и деформация по Хенки (сдвиг)/деформация по Хенки (замешивание) превышает 1,1.

Предпочтительно, если п_тах (сдвиг)/п_тах (замешивание) превышает 1,25, более предпочтительно превышает 1,30 и еще более предпочтительно превышает 1,35.

Предпочтительно, если отношение деформация по Хенки (сдвиг)/деформация по Хенки (замешивание) превышает 1,15 и более предпочтительно превышает 1,20.

Сопоставлено влияние простой сдвиговой обработки и обычного замешивания на реологические характеристики теста при одноосном растяжении (см. пример 3). Неожиданно установлено, что при простом сдвиговом воздействии значение кажущегося деформационного упрочнения б1ип/бе_Н теста уменьшалось намного медленнее, чем при обычном замешивании. Поэтому настоящее изобретение также относится к обогащенной клейковиной фракции, получаемой из обработанного теста, полученного на стадии (Ь) способа, предлагаемого в настоящем изобретении, для которой уменьшение значения кажущегося деформационного упрочнения б1ип/бе_Н указанного обработанного теста составляет менее 5% по срав

- 5 011463 нению со значением кажущегося деформационного упрочнения 61ησ/6ε_Η НС-теста. Альтернативно, обогащенная клейковиной фракция, получаемая из обработанного теста, полученного на стадии (Ь), обладает значением кажущегося деформационного упрочнения 61ησ/6ε_Η, которое составляет не менее 95% от значения кажущегося деформационного упрочнения 61ησ/6ε_Η НС-теста.

Другим важным параметром, относящимся к качеству клейковины, является содержание глютенинового макрополимера (ГМП) в тесте. Если используется обычное перемешивание, т. е. замешивание, то содержание ГМП быстро уменьшается при увеличении времени обработки. Однако, способ, предлагаемый в настоящем изобретении, не приводит к уменьшению содержания ГМП в тесте, как это показано на фиг. 2 и 3 для теста, приготовленного из муки δρπη§ и муки δοίδδοηδ соответственно. Поэтому способ, предлагаемый в настоящем изобретении, приводит к получению теста, в котором массовое содержание ГМП во влажном состоянии составляет не менее 80%, предпочтительно не менее 90%, от начального содержания ГМП в исходной муке, в пересчете на сухое вещество. Поэтому настоящее изобретение также относится к обогащенной клейковиной фракции, получаемой из обработанного теста, полученного на стадии (Ь) способа, предлагаемого в настоящем изобретении, на которой указанное обработанное тесто обладает массовым содержанием ГМП во влажном состоянии, составляющим не менее 80% от начального содержания ГМП в исходной, использовавшейся на стадии (а) способа, предлагаемого в настоящем изобретении, в пересчете на сухое вещество.

Обогащенная клейковиной фракция включает частицы клейковины, обладает средним размером частиц, который по меньшей мере совпадает с размером частиц исходной пшеничной муки. Это приписывают тому факту, что обработка с помощью простого сдвигового воздействия не приводит к разрушению частиц глютенина, наблюдающемуся в условиях обычного смешивания, такого как замешивание. Напротив, вызванная сдвигом деформация может привести к агрегации частиц глютенина в более крупные тяжи, вследствие чего эффективный размер частиц увеличится. Кривая распределения по размером обработанной путем сдвигового воздействия и выделенной фракции клейковины обладает наибольшим для объема пиком при диаметре частицы, превышающем 10 мкм. Минимальный размер частиц в обработанной путем сдвигового воздействия и выделенной фракции клейковины равен более 0,5 мкм, предпочтительно более 1 мкм. Размеры частиц определяли по методике, приведенной в публикации С. Όοη с1 а1.,

1. Сегеа1 δα. 37, 1-7 (2003).

Другим преимуществом способа, предлагаемого в настоящем изобретении, является то, что с помощью способов, известных в данной области техники, получают остаточную фракцию, обладающую низкой стоимостью. Количество этой остаточной фракции является намного меньшим, если используется способ, предлагаемый в настоящем изобретении.

Примеры

Пример 1.

1.1. Материалы

Образцы муки δρτίη^ и δοίδδοηδ получали от фирмы \УС.Т8. 'Ψα^ηίη^η, (Не №(11ег1аг1б5. δρτίη^ является сортом сильной и твердой канадской и δοίδδοηκ является сортом слабой французской пшеницы. По данным поставщика обе муки являлись чистыми и каждая получена из одного сорта пшеницы. Смесь клейковина-крахмал (КК), содержащую 11% клейковины (в пересчете на сухое вещество) выбирали в качестве источника слабого сырья. Имеющуюся в продаже пшеничную клейковину и крахмал получали от фирмы Кодие^е ^. (Ршисе). Додецилсульфат натрия (ДСН) получали от фирмы δίβΐηπ и он обладал чистотой, превышающей 99%. Все остальные использованные химикаты и окрашивающие реагенты обладали чистотой, не худшей, чем чистые для анализа.

1.2. Методики анализа

Определение влажности и зольности и исследования с помощью фаринографа для сырья проводили по утвержденным ААСС методикам 44-15А, 08-01 и 54-21, соответственно (ААСС, 2000; Лрргоуеб Ме(1юб5 οί Ле ААСС 10¹¹' Еб. Атенсам ΑδδοοίαΙίοη οί Сепа1 С’НепщК δΐ. Раи1, ΜΝ). Содержание белка (Νχ5.7) в образцах муки и высушенного вымораживанием ГМП определяли методом Дюма ЛеЬеас, В. анб Вакшую, ί., Κπρίά е^к^ка^ ассер!аЬ1е те(1юб ίοτ \\'Неа( ρτοίοίη сοηίеηί беΐе^т^ηаΐ^οη - Μΐηρηπδοη οί те^^бз, Эеи(5сНе ЬеЬещтШе! Кииб^ск-ш 97, 221-225 (2001)) с использованием анализатора ΝΑ2100 Νίίτο^η и анализатора белка (Τ1κπηοθικ5(-ΤΈ ΙηδΐπιιικηΚ Кοбепο, Ка1у). В качестве стандарта использовали метионин. Химические и физико-химические характеристики материалов, использованных в этих экспериментах, приведены в табл. 1.

1.3. Приготовление теста нулевой степени созревания для экспериментов по сдвиговому воздействию

Тесто нулевой степени созревания (НС) готовили внутри камерного морозильника (-18°С) по методике, описанной в публикации Ό.Τ. ί'ίιιηροδ е( а1., Сегеа1 Сйет18(ту 73, 105-107 (1996), с изменениями, описанными в публикации δ.Η. Ре^дйатЬа^бοи8ΐ е! а1., Сегеа1 Сйет18(ту 81, 714-721 (2004). Для приготовления всех образцов НС-теста использовали 2% (мас./мас.) №С1. Для приготовления теста из муки δοίδ5οη5 и δρτίη§ использовали муку влажностью 0,42 и 0,43 в пересчете на массу сухой муки соответственно. Эти значения влажности выбирали для того, чтобы обеспечить эффективную обработку (без слипа

- 6 011463 ния) материала, использующегося в оказывающем сдвиговое воздействие устройстве, и для удобства обращения (без прилипания) с полученным продуктом. Для проведения экспериментов по сдвиговому воздействию НС-тесто хранили в морозильнике.

1.4. Эксперименты по сдвиговому воздействию

Простое сдвиговое воздействие проводили с помощью оказывающего сдвиговое воздействие устройства, описанного ранее (8.Н. Ре1дйатЬагйоик1 е! а1., Сегеа1 С’йетМгу 81, 714-721 (2004)). В конусную часть сдвиговой ячейки внутри камерного морозильника вводили 215-240 г замороженного НС-теста. Конус герметизировали полиэтиленовой пленкой и НС-тесто выдерживали при 35°С в течение 60 мин. За этот период выдерживания частицы льда могли расплавиться, что приводило к гидратации муки и тем самым образованию однородного теста. Конус помещали в сдвиговую ячейку и систему закрывали. Тесто выдерживали в течение 30 мин в ячейке для релаксации напряжений, вызванных закрыванием системы под давлением. На этой стадии образец теста извлекали из ячейки перед началом исследования по сдвиговому воздействию и образец называли необработанным тестом.

Во всех экспериментах сдвиговое воздействие проводили при температуре 30 ± 2°С и использовали разную продолжительность обработки. Поэтому для момента вращения получали разные зависимости, соответствующие разным количествам поступившей механической энергии. После обработки испытавшие сдвиг образцы сразу же замораживали в жидком азоте.

1.5. Эксперименты по замешиванию

Замешивание муки проводили с помощью двухлопастной мешалки периодического действия с противовращением лопастей, вращающихся при соотношении скоростей 3:2 (Эо-СоШет Е330, снабженный мешалкой 300 д фаринограф, ВтаЬепйет ОНО, ЭшкЬигд. Сеттапу), присоединенной к компьютеру и блоку управления (РЬ 2100, ВтаЬепйет теакитетеп! апй еоп1то1 кук1етк, ПшкЬитд, Сегтапу). Во время замешивания непрерывно регистрировали момент вращения. Тесто готовили из муки и 2% (мас./мас.) №1С1. Воду прибавляли по методике 54-21, ААСС арртоуей шейюйк (ААСС, 2000; см. выше). Замешивание проводили при скорости 63 об./мин и постоянной температуре, равной 30°С, в течение разных периодов времени. Это приводило к поступлению разных количеств механической энергии в замешиваемый материал. Обработанные образцы сразу же замораживали в жидком азоте. Механическую энергию, переданную продукту во время замешивания, рассчитывали по зависимости для момента вращения с помощью описанного выше уравнения. В этом уравнении для расчета УМЭ использовали скорость вращения медленно замешивающей лопасти (63 об./мин).

Пример 2.

2.1. Выделение ГМП из муки

Образцы муки (5 г) диспергировали в 75 мл петролейного эфира, перемешивали в течение 15 мин и центрифугировали (10000 об./мин, 10 мин при температуре окружающей среды). Остатки петролейного эфира из образца обезжиренной муки выпаривали, выдерживая муку в течение ночи в вытяжном шкафу при температуре окружающей среды.

Для выделения ГМП из муки использовали следующую методику. Обезжиренный образец отвешивали (1,55 г) в пробирку для ультрацентрифуги объемом примерно 33 мл. Затем пробирку помещали в вихревой смеситель. С помощью калиброванного дозатора при энергичном взбалтывании прибавляли 9,125 мл деминерализованной воды. Взбалтывание продолжали в течение примерно 10-15 с до получения однородной и не содержащей комков суспензии. Сразу же после суспендирования прибавляли 3,875 мл 12% (мас./об.) раствора ДСН, а затем с помощью дозатора прибавляли две порции по 9 мл деминерализованной воды с получением конечной концентрации ДСН, равной 1,5% (мас./об.). Затем пробирки подвергали ультрацентрифугированию (80000 д, 30 мин при 20°С) в ультрацентрифуге Коп!гоп. Надосадочную жидкость (НДЖ) сливали и гелеобразный слой (ГМП), находящийся над осадком крахмала, сразу же взвешивали и принимали за массу ГМП во влажном состоянии. Это количество выражали в граммах геля на 100 г образца (в пересчете на сухое вещество). Для каждого образца выделение ГМП повторяли не менее трех раз. Собранный ГМП помещали в небольшие пробирки и выдерживали (в течение максимально 24 ч) при температуре окружающей среды для последующего анализа. Выдерживание ГМП в концентрированном виде в течение указанного времени не влияло на результаты.

2.2. Выделение ГМП из образцов обработанного теста

Замороженные обработанные образцы подвергали сушке вымораживанием до средней влажности, равной 8% в пересчете на массу сухого вещества. Затем замороженное высушенное тесто измельчали в порошок на мельнице Рейей с использованием сита с размером ячеек, равным 0,25 мм. Выделение ГМП проводили так, как описано в разделе 2.6, и повторяли не менее трех раз.

- 7 011463

Таблица 1. Химические и физико-химические характеристики образцов пшеничной муки.

	Мука Зрппй	Мука δοϊΚΒοηκ
Влажность, % в пересчете на сухое вещество	13,5	13,6
Зольность, % в пересчете на сухое вещество	0,57	0,48
Содержание белка, % в пересчете на сухое вещество	16,1	и,з
Исследование с помощью фаринографа
Оптимальное поглощение воды, выраженное в виде влажности, в пересчете на массу сухой муки.	45	43
Продолжительность тестообразования или ТТР, мин	10,0	2,1
Продолжительность стабилизации, мин	18,0	9,0
Время до измельчения, мин	33,0	11,1

Пример 3.

3.1 Отбор образцов теста для исследования удлинения

Взяты два образца подвергнутого сдвиговому воздействию теста: один, взятый параллельно направлению сдвига, обозначен, как Р, а другой, взятый перпендикулярно направлению сдвига (в поперечном направлении), обозначен, как Т. Лезвием бритвы вырезан кусок теста размером примерно 7x4 см, пригодный для исследования с помощью прибора 8М8/Ктейет Эондй апб С1и1еп Ех1епк1Ы1йу Ρίβ (81аЫс М1сго 8ук!етк, Соба1тищ. 8штеу, ИК). Образец теста сразу же помещали в нагретую (30°С) чашку Петри. Для исключения потери влаги тесто накрывали стеклянной крышкой и помещали во влажную атмосферу (ОВ (относительная влажность) = 85%), в которой его выдерживали при 26°С в течение 45 мин. За это время образцы теста можно было взять и перенести для исследования удлинения. После замешивания образец теста (примерно 20 г) осторожно скатывали в небольшой шарик и хранили так, как это описано для подвергнутых сдвиговому воздействию образцов. Отбор образцов теста для проведения сдвигового воздействия и замешивания проводили так, чтобы проводить как можно меньше манипуляций руками.

3.2 Исследования удлинения

Анализатор текстуры (ТА.ХТ2), снабженный динамометрическим датчиком на 5 кг и устройством К1ейет Эондй апб С1и!еп Ех1епк1Ы1йу Ρίβ, использовали для исследования одноосного удлинения образцов обработанного теста по методике 8те\уйщ (1. 8те^шд, Тйе теакигетеп! о£ боидй апб д1и!еп ех!епк1ЫШу иктд 8М8/К1ейег Рщ апб !йе ТА.ХТ2 ТехШге апа1ухег, 8штеу, ИК: 81аЬ1е Мютокук!етк Ыб, 1995). Образцы теста для исследования подготавливали, помещая кусок теста (4x6x2 мм) на снабженное канавками основание формы К1ейет. До размещения теста форму нагревали до 30°С. Использование тонких полосок тефлона (2x60 мм), покрытых силиконовым маслом, помогало исключить прилипание теста к канавкам формы. Устанавливали верхнюю половину формы и ее плотно зажимали, в результате чего тесто распределялось по канавкам и в каждом случае образовывалось одинаковое количество полосок теста одного и того же размера (3x5x53 мм). Тесто выдерживали в форме при 26°С и 90% ОВ в течение 45 мин. Это выдерживание проводили после выдерживания теста в течение 45 мин после отбора образца и перед формованием. Таким образом, все исследования удлинения проводили после суммарного выдерживания в течение 90 мин.

После периода релаксации зажимы разнимали и форму переносили в камеру с регулируемой температурой и влажностью (26°С, примерно 90% ОВ), в которую предварительно помещали анализатор текстуры. Перед проведением исследования удлинения форму приводили в равновесное состояние в атмосфере камеры в течение 10 мин. Затем отдельные полоски теста отделяли от тефлоновых полосок, помещали в держатель теста прибора 8М8/К1ейет Ктд и сразу же исследовали с помощью анализатора текстуры при скорости подъема крючка, равной 3,3 мм/с, и усилии срабатывания, равном 2 г.

После каждого исследования удлинения определяли максимальное сопротивление удлинению (Р_тах) и расстояние, соответствующее максимальной силе (Ех!₂) ([Тгопкто е! а1., Сегеа1 Сйет. 80, 587 595, 2003; включена в настоящее изобретение в качестве ссылки). Зависимости сила-смещение преобразовывали в данные усилие-деформация по методике, описанной в публикации иппе\ушб е! а1., 1. ТехШге 8Шб1ек 34, 537-560, 2004, которая включена в настоящее изобретение в качестве ссылки, с учетом изменений размеров растянутого образца и при допущении о постоянстве объема образца теста. Характеристики разрушения при одноосном растяжении рассчитывали на основании полученных данных усилиедеформация. Максимальное усилие или разрывное усилие (п_тах), выдерживаемое образцом, деформацию по Хенки (ε_Η) при разрывном усилии и площадь (А) под кривой усилие-деформация использовали в ка

- 8 011463 честве меры сопротивления растяжению, растяжимости и энергии, необходимой для растяжения, соответственно. По зависимости усилие-деформация рассчитывали значения кажущегося деформационного упрочнения (ά1ησ/άε_Η) (значение кажущегося деформационного упрочнения рассчитывали для диапазона деформации, составляющей от 20 до 95% от разрывной деформации для всех исследуемых образцов). Результаты приведены в табл. 2 (сдвиг означает способ, предлагаемый в настоящем изобретении, замешивание означает обычное замешивание).

Таблица 2

Тип обработки	8о155ОП	8рпп§
Замешивание	УМЭ	άίπσ/άεπ	УМЭ	(ПпаМен
	81,7	1,46	121,8	1,73
	188,7	1,41	246,0	1,67
	369,7	1,08	419,6	1,25
Сдвиговое воздействие	УМЭ	<11пс/йен	УМЭ	ύΙησ/ύεΗ
	134,2	1,42	150,6	1,57
	253,5	1,33	236,3	1,63
	439,0	1,34	306,6	1,69

Пример 4.

Из обогащенных клейковиной фракций, полученных из муки δοίδδοη способом, предлагаемым в настоящем изобретении, клейковину выделяли по обычной методике вымывания водой. Также проводили выделение из обогащенных клейковиной фракций, полученных с помощью обычных методик замешивания (см. пример 1, раздел 1.5). Результаты приведены в табл. 3 и на фиг. 1А и 1В.

Таблица 3.

Замешивание
(кН/м²)	деформация по Хенки
137	1,87
Сдвиговое воздействие
Отах (кН/м²)	деформация по Хенки
230	2,51

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ выделения клейковины и крахмала из пшеничной муки, указанный способ включает стадии:

(a) замешивания муки и водной композиции с получением теста, обладающего влажностью, равной менее 50% в пересчете на массу сухой муки;

(b) приведения теста, полученного на стадии (а), в состояние в основном простого сдвигового течения с помощью сдвигового усилия, равного не менее 1 кПа, при подаче удельной механической энергии, равной не менее 5 кДж/кг за 1 мин времени обработки, с получением обработанного теста; и (c) разделения обработанного теста на обогащенную клейковиной фракцию и обогащенную крахмалом фракцию.
2. Способ по п.1, в котором водной композицией является вода или разбавленный раствор соли, обладающий ионной силой, равной от 0,05 до 5.
3. Способ по п.2, в котором солью является хлорид натрия.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором тесто, полученное на стадии (а), отпускают при температуре от 0 до 50°С в течение периода времени, равного от 1 до 120 мин, до стадии (Ь).
5. Способ по п.4, в котором тесто отпускают при температуре от 15 до 50°С.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором массовое содержание глютенинового макрополимера (ГМП) во влажном состоянии в обработанном тесте составляет не менее 80% от начального содержания ГМП в исходной муке в пересчете на сухое вещество.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором стадия (с) включает центрифугирование и просеивание.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором стадию (Ь) проводят в реакторе, характеризующемся профилем абсолютной скорости.
9. Способ по п.8, в котором реактором является реактор с конусом и пластиной или с двумя конусами.
10. Способ по любому из пп.1-8, в котором стадию (Ь) проводят в реакторе Куэтта.
11. Способ по любому из пп.1-10, в котором обогащенную клейковиной фракцию, полученную на стадии (с), промывают водой.
12. Способ по любому из пп.1-11, в котором обогащенную клейковиной фракцию сушат.

- 9 011463
13. Применение обогащенной клейковиной фракции по п.12 для хлебопечения.
14. Обогащенная клейковиной фракция, получаемая способом по любому из пп.1-12.
15. Обогащенная клейковиной фракция по п.14, обладающая минимальным размером частиц, равным более 0,5 мкм.
16. Обогащенная клейковиной фракция по п.14 или 15, которую получают из обработанного теста, полученного на стадии (Ь) по п.1, где уменьшение значения кажущегося деформационного упрочнения 61ησ/άε_Η указанного обработанного теста составляет до 5% по сравнению со значением кажущегося деформационного упрочнения 61ησ/άε_Η нулевой степени созревания НС-теста.
17. Обогащенная клейковиной фракция по любому из пп.14-16, которую получают из обработанного теста, полученного на стадии (Ь) по п.1, где указанное обработанное тесто обладает массовым содержанием глютенинового макрополимера ГМП во влажном состоянии, составляющим не менее 80% от начального содержания ГМП в муке, использованной на стадии (а) по п.1, в пересчете на сухое вещество.
18. Клейковина, характеризующаяся следующими показателями: σ^ (сдвиг)^_тах (замешивание) превышает 1,2, и деформация по Хенки (сдвиг)/деформация по Хенки (замешивание) превышает 1,1.
19. Тесто, получаемое с помощью стадий (а) и (Ь) способа по любому из пп.1-12.
20. Тесто, в котором уменьшение значения кажущегося деформационного упрочнения 61ησ/άε_Η указанного теста составляет до 5% по сравнению со значением кажущегося деформационного упрочнения 61ησ/άε_Η нулевой степени созревания НС-теста.
21. Тесто, которое обладает массовым содержанием глютенинового макрополимера ГМП во влажном состоянии, составляющим не менее 80% от начального содержания ГМП в муке, использованной в способе получения указанного теста, в пересчете на сухое вещество.