FI58713B - Foerfarande foer kontinuerlig framstaellning av separata laongstraeckta proteinfibrer - Google Patents

Description

l-m -"-1 Γβ, .... KUULUTUSJULKAISU r q n a t J9a ^ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 5871 3 C /^tenthi myönnetty 10 04 1031

Patent ecddelst ^ 1 ^ (S1) Kv.lk.3/lntCl.3 A 23 J 3/00

SUOMI —FINLAND (21) IWttltak«nu»-P«««t»»Bknln* 76320U

¢22) Hakamisptlvi — Anaeknlngtdag 09 ·11 >76 (23) AlkupiM—>GIM(h«ttdtg O9.ll.76 (41) Tullut |ulkis«ksl — Blivit offantNg 12.06.77

Patentti- ja rekisterihallitus (44) Nlhttvtkilpunon jt kuuL|ulk«ltun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen An»ök»n uttajd och utl.ikrtftun publkertd 31.12. ÖO

(32)(33)(31) Fyy^atty atuoikaut—Baglrd priorltat 11.12.75 USA(US) 639721 (71) Ralston Purina Company, 835 South Eighth Street, St. Louis,

Missouri 63188, USA(US) (72) Ralph Anthony Hoer, Ballvin, Missouri, Michael Henry Stewart, Belleville, Illinois, USA(US) (7^) Leitzinger Oy (51*) Menetelmä erillisten, pitkänomaisten proteiinikuitujen jatkuvatoimiseksi muodostamiseksi - Förfarande för kontinuerlig fram-ställning av separata, längsträckta proteinfihrer

Keksinnön kohteena on menetelmä erillisten, pitkänomaisten proteeinikui-tujen jatkuvatoimiseksi muodostamiseksi proteiinipitoisesta aineksesta, jossa menetelmässä muodostetaan proteiinipitoisesta aineksesta vesipitoinen liete, jonka pH on alle noin 6,0 ja proteiinipitoisen kuiva-aineen pitoisuus välillä noin 0,5 ja 35 paino-%, erilliset, pitkänomaiset kuidut muodostetaan johtamalla jatkuvasti paineenalainen liete lämmön-vaihtovyöhykkeen läpi ja kuumentamalla liete mainitussa vyöhykkeessä lämpötilaan, joka on yli 116°C, mutta vähemmän kuin lämpötila, joka hajottaa proteiinin, jolloin proteiini pidetään tässä lämpötilassa riittävän kauan, minkä jälkeen pitkänomaiset, hauraat kuidut erotetaan lietteen jäljellä olevista ainesosista ja kuumennettu liete poistetaan jatkuvatoimisesta mainitusta vyöhykkeestä vastapaineen muodostavan suutti-men läpi, ja jolloin mainittujen kuitujen purkautumista läramönvaihto-vyöhykkeestä keräsyvyöhykkeeseen kontrolloidaan rajoittamalla mainitusta suuttimesta keräysvyöhykkeeseen purkautuvien kuitujen virtaus kokonaiskuluhan välillä noin 4 ja 90°, kun mainittu kulma on mitattu suut-timen keskiosan läpi kulkevasta akselista, minkä jälkeen keräysvyöhyk-keen erilliset kuidut erotetaan lietteen jäljelle jääneistä ainesosista.

2 5871 3

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että rajoittamisen aikana kuitujen virtaukseen injektoidaan pli-arvoa nostavaa ainetta kuitujen pH-arvon muuntamiseksi välille noin 6,0 - 7,0.

Edellä kuvatulla menetelmällä valmistettujen pH-modifioitujen kuitujen on osoitettu olevan erittäin funktionaalisia lihan jatkamissovellutuk-sissa, ja samalla muuntamalla pH-arvo edellä kuvatulla tavalla saadaan proteiinikuituja maksimisaanto tietystä painomäärästä proteiinipitois-ta lietettä, koska lietteen pH-arvoa ei muuteta ennen kuitujen muodostumista.

Elintarviketiedemiehet ovat jo kauan olleet kiinnostuneita käyttämään monia erilaisia proteiinilähteitä lihaa muistuttavien elintarviketuotteiden valmistamiseen. Tavoitelluimpia vaihtoehtoja ovat olleet mene~ telmät, joilla muunnetaan öljysiemenjauhojen, jauhojen, viljaproteii-nien ja mikrobiproteiinien tapaiset proteiinilähteet hyväksyttävimmik-si proteiinielintarvikkeiksi, jotka erityisesti muistuttavat rakenteeltaan lihaa. Tämä on johtanut monenlaisten sellaisten menetelmien kehittämiseen, joilla valmistetaan lihaa muistuttavia, rakennemuutettuja pro-teiinielintarvikkeita. Tavanomaisin tekniikka on ollut US-patenttijul-kaisussa 2 730 447 esitetty märkäkehruumenetelmä. Märkäkehruumenetel-mässä muodostetaan proteiinikuituja yleensä suulakepuristamalla useita proteiinin vesiliuoksen hienojakoisia virtoja happokemikaalia sisältävään koagulointihauteeseen. Proteiini koaguloituu hienoiksi kuiduiksi, jotka sen jälkeen otetaan talteen ja käsitellään niin, että saadaan syötävää, rakennemuutettua proteiinituotetta. US-patenttijulkaisussa on lisäksi esitetty menetelmä, jolla valmistetaan lihaa muistuttavia, rakennemuutettuj a proteiinituotteita, on esimerkiksi revittyä proteiinituotetta, jotka on muodostettu koaguloimalla lämmön avulla denaturoimaton proteiini.

Näiden aiempien menetelmien, joissa rakennemuutettuja proteiinituotteita muodostetaan erilaisista syötävistä proteiinilähteistä, kehittämisen jälkeen on tehty ekspandoituja rakennemuutettuja tuotteita suulakepuristamalla proteiinipitoinen lähde ympäristön, jossa vallitsee korotettu paine ja lämpötila, läpi ympäristöön, jossa on oleellisesti alhai- ► 3 58713 eempi paine, jolloin tuote paisuu ja laajenee. Ekspandoidun tuotteen rakenteelliset ominaisuudet veden kanssa dehydratoitaessa ovat hyvin saman kaltaiset todellisen lihapalan kanssa. Amerikkalaisissa patenteissa 3 488 770 ja 3 496 858 on kuvattu suulakepuristusmenetelmiä, joilla valmistetaan ekspandoituja proteiinituotteita, erityisesti tuotteita, jotka ovat peräisin öljysiemenjauhoista.

Äskettäin on tuote esille menetelmä, jolla valmistetaan proteiinikuitu-ja monista erilaisista proteiinilähteistä ja jonka avulla voidaan valmistaa syötäviä proteiinikuituja tarvitsematta erikoislaitteita, jolloin voidaan välttyä suurilta pääomakustannuksilta ja auttaa menetelmän kaupallistamista. Mainittu menetelmä tapahtuu yleisesti siten, että kuumennetaan proteiinipitoisen aineksen liete johtamalla paineenalainen liete lämmönvaihtimen läpi proteiinipitoisen kuiva-aineen pitoisuuden ollessa välillä noin 0,5 - 35 painoprosenttia, ja kuumentamalla lietettä niin kauan lämmönvaihtimessa, että lietteestä eroaa pitkänomaisia kuituja. Kuumennettu liete poistetaan sen jälkeen jatkuvatoimisesti lämmönvaihto-vyöhykkeestä vastapaineen muodostavan suuttimen läpi, jolloin erilliset pitkänomaiset kuidut purkautuvat keräsyvyöhykkeeseen. Muodostuneet pro-teiinikuidut ovat erittäin hyödyllisiä valmistettaessa monenlaisia elintarvikkeita, ja niitä voidaan tarkoituksenmukaisesti lisätä tavanomaisiin lihalähteisiin niin, että saadaan elintarvikkeita, joilla on parempi esteettinen ulkomuoto, flavori ja taloudellisuus. Edellä kuvatun tyyppisiä menetelmiä, joissa voidaan valmistaa näitä ainutlaatuisia, pitkänomaisia proteiinikuituja, ovat mm. menetelmät, joita on esitetty a-merikkalaisissa patenteissa 3 662 671, 3 662 672, 3 821 453 ja korjatussa patentissa 28 091, jotka kaikki on annettu tässä yhteydessä vertailun vuoksi. Näiden menetelmien avulla on voitu tehokkaasti ratkaista ongelmat, jotka liittyvät aikaisempiin menetelmiin, joissa valmistetaan rakennemuutettua proteiinielintarviketta erilaisista proteiinilähteistä.

Tämä keksintö koskee erityisesti edellä mainituissa patenteissa esitettyjen menetelmien parannusta, koska on osoitettu, että tietyissä elin-tarvikesovellutuksissa, erityisesti niissä, joissa lisätään proteiini-kuituja lihalähteeseen, on suositeltavaa, että kuitujen pH on välillä noin 6,0 ja 7,0, koska proteiinikuiduilla, joiden pH on tällä alueella, on paremmat keitto-ominaisuudet lihatuotteessa verrattuna kuituihin, 4 58713 joiden pH on alhaisempi, noin 4,5 - 5,5. Proteiinikuiduille voidaan saada korkeampi pH-arvo ilmeisesti säätämällä lietteen pH ennen kuitujen muodostamista halutulle alueelle yli 6,0, ja vaikkakin tällä tavoin saadut kuidut ovat tyydyttäviä, on osoitettu, että tietystä proteiinipi-toisen lietteen määrästä saatujen proteiinikuitujen saanto, jos pH säädetään tällä tavoin, on jonkin verran alhaisempi kuin mitä on toivottavaa kaupalliselle menetelmälle riippuen käytetyistä menetelmän olosuhteista.

Sen vuoksi on tarvittu tehokkaampaa menetelmää sellaisen pH-modifioidun proteiinikuidun valmistamiseksi, jonka pH on yli noin 6,0 tai välillä 6,0 - 7,0, pienentämättä proteiinipitoisten kuitujen saantoja tai muuttamatta niiden toivottuja funktionaalisia ominaisuuksia. Tässä yhteydessä viitteeksi mainitussa amerikkalaisessa patentissa 3 928 641 kuvataan edellä kuvatun tyyppisten proteiinikuitujen talteenottomenetelmää, jossa kuitujen purkautumista lämmönvaihtovyöhykkeestä keräysvyöhykkeeseen kontrolloidaan rajoittamalla suuttimesta tulevien kuitujen virtaus kriittisesti määriteltyyn kokonaiskulmaan välillä noin 4 ja 90°, jolloin mainittu kulma mitataan suukappaleen tai vastapaineen muodostavan suuttimen keskiosan läpi kulkevan teoreettisen akselin suhteen. Rajoittamalla kuitujen virtaus tällä tavoin estetään hienojen kuitujen keräysvyöhykkeen kehällä tapahtuva kokkaroituminen, mitä voi tapahtua lietettä atomisoi-taessa. Nämä ei-toivotut hienojen kuitujen muodostamat kokkareet voivat purkautua keräysvyöhykkeeseen ja valmiiseen tuotteeseen. Näiden kuitujen purkautumista kontrolloidaan käyttämällä suukappaleen päälle sijoitettua suojaa, jonka leikkaus on kartiomainen ja eriävä ja jonka kokonaiskulma on välillä noin 4 ja 90°. Tämän suojaleikkauksen avulla voidaan purkautunutta lietettä rajoittaa, kunnes kuidut ovat riittävästi jäähtyneet niin, ettei tapahdu enää hienojen kuitujen kasautumista.

Oheisen keksinnön tavoitteena on siten tuoda esiin menetelmä, jolla muunnetaan proteiinikuitujen pH-arvoa.

Oheinen keksintö koskee erityisesti parannusta yleiseen menetelmään, jolla valmistetaan proteiinikuituja, koska on osoitettu, että muuntamalla proteiinikuitujen pH arvo 5 58713 alueelle 6,0 - 7,0 nämä kuidut saadaan mahdollisimman funktionaalisiksi, kun niitä käytetään jatkeaineena erityyppisissä lihatuotteissa. Toisaalta on myös osoitettu, että jos lietteen pH ennen kuitujen muodostumista säädetään tälle alueelle, proteiinikuitujen saanto tietystä painomäärästä proteiinipitoista lietettä on hieman alhaisempi kuin kaupallisen menetelmän taloudellisuuden kannalta on toivottavaa, vaikkakin kuitujen pH olisi menestyksellisesti -modifioitu. Edelleen, jos proteiinikuitujen pH-arvoa yritetään muuntaa niiden jäähdyttämisen ja talteenottamisen jälkeen, kuitujen pH-arvoa ei voi yhtenäisesti kontrolloida, ja kuiduilla on taipumus murtua, koska niitä on sekoitettava, jotta kuiduille saataisiin yhtenäinen pH-arvo. Sen vuoksi on toivottavaa muuntaa näiden proteiinikuitujen pH laskematta proteiinikuitujen saantoa tai muuttamatta niiden toivottuja funktionaalisia ominaisuuksia.

Oheisessa keksinnössä tämä ongelma ratkaistaan lisäämällä alkalista ainetta tai pH-arvoa nostavaa ainetta proteiinikuitujen modifioimi-seksi injektoimalla mainittu aine proteiinikuitujen valmistuksessa käytettyyn prosessiin kuitujen muodostumisen jälkeen purkaussuojän avulla tapahtuvan rajoittamisen aikana niin, että saadaan pH-modifioituja kuituja, joiden pH on välillä noin 6,0 ja 7,0. Tällä tavoin valmistettujen pH-modifioitujen kuitujen on osoitettu olevan täysin funktionaalisia, ja kuitenkin tietystä painomäärästä proteiinipitoista lietettä saadaan proteiinikuituja maksimisaanto, koska pH-arvoa ei ole muutettu oleellisesti ennen kuitujen muodostumista, ja liete voidaan säätää ennen kuitujen muodostumista pH-alueelle, jolla saadaan maksimi saanto proteiinipitoisia kuituja.

Vastapaineen muodostavasta suuttimesta tai suutinkappaleesta keräys-vyöhykkeeseen tulevien kuitujen virtauksen rajoittaminen saadaan aikaan käyttämällä vastapaineen muodostavaan suuttimeen sovitettua purkaussuojaa, jonka leikkaus on kartiomainen ja eriävä, suuttimesta poistuvan kuituvirtauksen rajoittamiseksi kriittisesti määriteltyyn kokonaiskulmaan välillä noin 4 - 90°, jolloin mainittu kulma on mitattu suutinkappaleen tai vastapaineen muodostavan suuttimen keskiosan läpikulkevan akselin suhteen. Suojan, jota käytetään kuitujen keräysvyöhykkeeseen tapahtuvan purkautumisen kontrolloimiseksi, lisäetuna on tässä menetelmässä se, että se toimii sopivana sekoitus-kammiona, johon injektoidaan alkali tai pH-arvoa nostava aine, jota 6 58713 käytetään kuitujen pH-arvon modifioimiseksi mainitulle välille 6,0 - 7,0. Vastapaineen muodostavan suuttimen päälle sovitettu suoja, jonka leikkaus on kartiomainen ja eriävä, toimii stekoitus-kammiona, koska proteiinikuitujen ja lietteen reagoimattomien ainesosien paineenalaisen virtauksen rajoittaminen synnyttää tässä kohdassa lyhyeksi aikaa voimakkaan turbulenssin. Sen vuoksi, jos alkali tai pH-arvoa nostava aine injektoidaan seokseen vastapaineen muodostavassa suuttimessa kuitujen ollessa yhä rajoittuneena tämän suojan sisällä, tapahtuu paras mahdollinen alkalin ja kuitujen sekoittuminen niin, että kuitujen pH-arvon muuntaminen tapahtuu tasaisimmin ja yhtenäisemmin. Tämä on myös tehokkain proteiinikuitujen pH-arvon muuntamiskeino, koska kuitujen saanto ei pienene, ja kuitujen muodostaminen voidaan suorittaa optimaalisella pH-tasolla.

Lyhyt piirustusten kuvaus

Kuvio 1 esittää tyypillistä lämmönvaihdinta, jota voidaan käyttää tässä proteiinikuitujen valmistusmenetelmässä.

Kuvio 2 esittää yksityiskohtaisesti oheisen keksinnön mukaisen lämmönvaihtimen vastapaineen muodostavaa suutinta sekä suuttimen päällä sijaitsevaa purkaussuojaa, jonka leikkaus on kartiomainen ja eriävä ja jossa on mainittu, kriittisesti määritelty kulma merkiten kohtaa, johon alkali tai pH-arvoa modifioiva aine injektoidaan proteiinikuitujen muuntamiseksi oheisen keksinnön mukaisella menetelmällä.

Suositeltujen suoritusmuotojen kuvaus

Kuten aikaisemmin mainittiin, oheisessa keksinnössä kuumennetaan pro-teiinipitoisen aineksen lietettä johtamalla liete korkean paineen alaisena lämmönvaihtimen läpi. Lietteen kiinteän proteiiniaineksen pitoisuus on parhaiten välillä noin 0,5 - 35 painoprosenttia ja erityisesti 20 - 35 painoprosenttia, jolloin ylärajan olemassaolo johtuu siitä, että kiintoainespitoisuus riippuu pääasiassa käytetyn pumpun mekaanisista rajoituksista. Proteiinipitoisia aineksia·? joita voidaan käyttää proteiinikuitujen valmistamiseksi tämän keksinnön mukaisella menetelmällä, ovat kasvisproteiiniainekset, kuten soija- tai muut öljysiemenproteiiniainekset, esimerkiksi öljysiemenjauhot, -konsentraa-tit tai eristeet, vaikkakin voidaan käyttää myös muita öljysiemenai- 7 5871 3 neksia, kuten seesamia, puuvillasiementä, maapähkinää ja vastaavia. Edelleen on toivottavaa käyttää eläinproteiinilähteitä, kuten albumiinia ja kaseiinia tai mikrobiproteiinia panimohiivan tai torula-hiivan täpaisista lähteistä riippuen halutun tuotteen funktionaalisista ominaisuuksista. Oheisen keksinnön mukaisessa menetelmässä on suositeltavaa, että kuitujen muodostamiseen käytetyn lietteen pH on alle noin 6,0 ja parhaiten lähellä käytetyn proteiinin isoelektris-tä pistettä, jotta proteiinikuitujen saanto olisi paras mahdollinen. Erilaista pH-arvoa voidaan luonnollisesti käyttää, jos voidaan tyytyä hieman alhaisempaan saantoon. Soijaproteiinin tapauksessa lietteen suositeltu pH on välillä noin 4,5 ja 5,0. Vesi- ja proteiinipitoisen lietteen muodostamisen jälkeen se johdetaan paineen alaisena lämmönvaihtimen läpi ja sitä kuumennetaan niin pitkä aika, että pitkänomaiset, erilliset proteiinikuidut voidaan erottaa lietteen jäljelle jääneistä ainesosista. Sen jälkeen kuumennettu liete johdetaan vasta-paineen muodostavan suuttimen läpi, jossa on yksi tai useita vierekkäisiä aukkoja. Kuidut saatetaan tavallisesti välittömästi kosketukseen keräysvyöhykkeessä jäähdytysaineen, kuten ilman tai veden kanssa, joka tehokkaasti jäähdyttää proteiinikuidut niiden kiinnittymisen estämiseksi. Kaupallisessa toiminnassa vastapaineen muodostavaan suuttimeen sovitetaan tavallisesti purkautumissuoja, jonka leikkaus-on kartiomainen ja eroava ja jonka leikkauksen kokonaiskulma on välillä noin 4 - 90°, kun mainittu kulma on mitattu vastapaineen muodostavan suuttimen keskiosan läpi kulkevasta teoreettisesta akselista. Suoja säätää kuitujen purkautumista keräysvyöhykkeeseen ja estää hyvin hienojakoisten kuitujen kokkaroitumisen tai agglomeroi-tumisen, mitä joskus esiintyy keräysvyöhykkeen kehällä.

Erillisten proteiinikuitujen mainittu muodostusmisreaktio tapahtuu ajan, lämpötilan ja paineen funktiona. Lämpötilat ovat suositellusti välillä noin 116 - 157°C, erityisesti soijaproteiinille, vaikkakin myös korkeammat lämpötilat ovat yhtä sopivia edellyttäen, että pro-teiiniaines ei hajoa tai muutu millään tavoin haitallisesti. Menetelmässä voidaan käyttää myös laajaa painealuetta, ja paineet yli 2 noin 3,5 kg/cm ovat täysin tyydyttäviä proteiinikuitujen valmista-miseksi, ja suositellusta paineet ovat välillä noin 3,5 - 350 kg/cm . Lämmönvaihtovyöhykkeen ja keräysvyöhykkeen väliin sijoitettu vasta-paineen muodostava suutin saa systeemiin aikaan paineen, ja yleisesti 8 5871 3 sen tarkoituksena on tuotteen muodon kontrolloiminen. Yleisesti täysin tyydyttäviä ovat pyöreät suuttimet, joissa on joko yksi tai useampia aukkoja, joiden halkaisija on välillä noin 0,38 - 0,76 mm.

Kuten edellä mainittiin, joissakin ruoka-ainesovellutuksissa on toivottavaa käyttää proteiinikuitua, jonka pH on yli noin 6 ja parhaiten välillä noin 6,0 - 7,0. Vaikkakin tämä voidaan saada tyydyttävästi aikaan oheisella menetelmällä säätämällä proteiinipitoisen lietteen pH ennen proteiinikuidun muodostamista, proteiinikuitujen saanto on jonkin verran pienempi kuin mitä kaupallisessa menetelmässä voidaan taloudellisesti sietää, mikä pienentää tällä tavoin suoritetun pH-säädön käyttökelpoisuutta. Proteiinikuitu voidaan muodostaa myös lähellä proteiinin isoelektristä pistettä olevassa pH-arvossa, jolloin proteiinikuitua saadaan maksimisaanto, kun kuitujen pH nostetaan niiden jäähdyttämisen ja talteenoton jälkeen. Tällä menettelyllä on kuitenkin myös haittoja. Esimerkiksi jäähdytettyjen kuitujen suihkuttaminen alkalilla tai pH-arvoa nostavalla aineksella vaatii yhtenäisen pH-säädön aikaansaamiseksi kuitujen sekoittamista, jolloin kuituja murtuu pieniksi palasiksi. Sen vuoksi on todettu, että pH-modifoitua proteiinikuitua, jonka pH on yli noin 6 ja parhaiten välillä noin 6,0 - 7,0, voidaan valmistaa saantoa tai funktionaalisia ominaisuuksia huonontamatta injektoimalla alkalista tai pH-arvoa nostavaa ainetta lietteen ja muodostuneiden proteiini-kuitujen seokseen vastapaineen muodostavaan suuttimeen sovitetussa purkaussuojassa. Juuri tässä kohdassa alkalin injektoiminen aiheuttaa mahdollisimman suuren sekoittumisen ja proteiinikuitujen yhtenäisem-män pH-arvon muuttumisen.

Seuraavassa viitataan Kuvioon 1, jonka tarkoitus on helpottaa oheisen keksinnön mukaisen koko menetelmän ymmärtämistä. Tässä kuviossa on esitetty tyypillinen lämmönvaihdin, jota käytetään syötävien proteiinikuitujen valmistuksessa. Kuviossa 1 esitetty lämmönvaihdin on suhteellisen yksinkertainen laite, jossa on sisäkammiolla 9 varustettu vaippa 1, Höyry virtaa sisäkammion läpi tulcaukon 3 kautta ja poistuu lämmönvaihtimen kammiosta poistoaukon 4 kautta. Putkiosa 2 on tyypillinen lämmönvaihtimen putkitus ja voi olla tehty minkä tahansa tyyppisestä halutusta metallista, vaikkakin ruostumatonta terästä pidetään parhaimpana. Putkituksen tarkan koon ei ole tarkoitus rajoittaa oheista keksintöä, ja voidaan käyttää mitä tahansa lämmönvaihtimen standardi- 9 58713 putkitusta, jonka ulkohalkaisija on välillä 6,3 - 38,1 mm. Oheisessa keksinnössä on suositeltavaa, että putkimaisen osan ulkohalkaisija on noin 9,5 mm. Myöskään putkimaisen osan pituus ei ole kriittinen oheisen keksinnön suorittamiselle. Kuten kuviossa 1 on esitetty, putkitus voi olla tiivistetty useiksi kierukoiksi lämmönvaihtimen vaipan sisään niin, että saadaan sekä suoria ja/tai kierukkamaisia putkitusosia. Oheisen keksinnön mukaisen lämmönvaihtimen putkimaisen osan 2 tyypillinen ja suositeltu pituus on välillä noin 6,1 - 51,8 m. Proteiinipitoinen liete pumpataan lämmönvaihtimeen syöttökohdassa 5, ja se kiertää paineenalaisena putkimaisen osan 2 läpi, jona aikana nostetaan höyryn avulla kammion 9 lämpötilaa. Käytetään keräysvyöhykkeeseen 8 avautuvaa supistettua tai vastapaineen muodostavaa suutinta 6, jossa on yksi tai useita aukkoja. Suositellusta käytetään suutinta, jossa on useita aukkoja, koska tämän avulla on mahdollista lisätä systeemin kuiduntuottokapasiteettia. Tyypillinen, oheisessa keksinnössä käytetty vastapaineen muodostava suutin käsittää ruostumattomasta teräksestä olevan suukappaleen, jossa on noin 9-25 aukkoa, joiden jokaisen halkaisija on välillä noin 0,38 - 0,76 mm.

Vastapaineen muodostavaan suuttimeen 6 on sovitettu purkaussuoja 7, jonka leikkaus on kartiomainen ja eriävä ja jonka kriittisesti määritelty kokonaiskulma on välillä noin 4 ja 90°, kun mainittu kulma on mitattu suutinkappaleen tai suuttimen keskiosan läpi kulkevasta teoreettisesta akselista. Tämän kriittisesti määritellyn kulman avulla on mahdollista kontrolloida kuitujen purkautumista ja varmistua kuitujen tasaisesta virtaamisesta keräysvyöhykkeeseen, minkä avulla estetään kuitujen mielivaltainen purkautuminen terävässä kulmassa suuttimen aukkoihin nähden ja näiden kuitujen kokkaroituminen tai kasautuminen keräysvyöhykkeen äärikohtiin.

Seuraavassa viitataan erityisesti kuvioon 2, jossa on yksityiskohtaisemmin esitetty purkaussuoja 7 ja vastapaineen muodostava suutin 6 sekä oheisen keksinnön suhde juuri tähän laitteen osaan. Suukappaleessa tai vastapaineen muodostavassa suuttimessa 6 on aukko 10, joka parhaiten on sijoitettu kulmaan teoreettiseen akseliin nähden, joka kulkee suukappaleen tai vastapaineen muodostavan suuttimen 6 keskiosan läpi. Tämän aukon täsmällinen suihkutuskulma ei ole kriittinen oheisen keksinnön suorittamisen kannalta, ja itse asiassa suukappaleen 6 pinta voi olla haluttaessa täysin litteä. Suositeltu suihkutuskulma vastapaineen muodostavan suuttimen suukappaleen aukoista, mikä on esitetty suukappaleen aukon 10 avulla, on noin 5°.

10 5871 3

Kuviossa 2 on esitetty havainnollistamista varten vain yksi ainoa suukappaleen aukko 10 ja teoreettinen akseli 11, joka kulkee suukappaleen tai vastapaineen muodostavan suuttimen 6 keskiosan läpi muodostaen sopivan referenssikohdan-, jota käsitellään oheisen keksinnön kuvauksessa. Aukon 10 läpikulkevan lietteen suihkutuskulma tai purkautumiskulma on parhaiten noin 5° mitattuna akselin 11 suhteen.

Purkaussuojan 7 avulla voidaan lietevirtaus rajoittaa kriittisesti määritellyn kokonaiskulman, jöka on noin 4 - 90°, sisälle, jolloin kriittinen kulma on mitattu teoreettisen akselin 11 suhteen ja on kulman δ ja kulman Θ summa. Nämä kulmat on esitetty kuviossa 2 havainnollisuuden vuoksi. Edelleen on suositeltavaa, että purkaus-putken kartiomaisen ja eroavan leikkauksen kokonaiskulma (δ + Θ) on vähintään yhtä suuri tai suurempi kuin suukappaleesta tulevan lietteen suihkutuskulma tai purkautumiskulma. Purkautumiskulma tai suihkutuskulma on luonnollisesti mitattu suukappaleen aukon 10 läpikulkevan teoreettisen akselin ja vastapaineen muodostavan suuttimen keskiosan läpikulkevan teoreettisen akselin 11 välisenä kulmana.

Edelleen on suositeltavaa, että purkaussuojassa 7 on kartiomainen ja eriävä leikkaus, jonka pituus on vähintään noin 2,5 cm ja parhaiten noin 7,6 - 30,5 cm. Oheisen keksinnön päämäärien kannalta kartiomaisen ja eriävän leikkauksen pituus ei näytä kriittiseltä, ja mitä tahansa pituutta voidaan käyttää. Haluttaessa voidaan sekoittamisen eristämiseksi lisätä purkaussuojaan 7 sylinterimäinen jatkoputki, vaikkakin tämä on tarpeetonta sikäli, kun on kysymys proteiinikuitujen pH-arvon muuntamisesta halutulla alueella 6,0 - 7,0. Purkaussuojan 7 halkaisija ulommassa päässä ei ole lainkaan kriittinen oheisen keksinnön suorittamisen kannalta ja voi olla minkä tahansa kokoinen.

Proteiinikuitujen pH-arvon muuntaminen saadaan aikaan injektoimalla alkalia tai pH-arvoa nostavaa ainetta injektioaukon 12 kohdassa, jossa suuttimesta keräysvyöhykkeeseen tuleva seos, joka koostuu muodostuneista proteiinipitoisista kuiduista ja lietteen reagoimattomista ainesosista, on kammiossa yhä sekoittumistilassa suuttimesta tulevan paineenalaisen kuitujen ja lietteen virran ansiosta. Kun alkalinen aines injektoidaan tässä kohdassa talteenotettujen kuitujen pH-arvon muuntamiseksi yli noin 6,0, saadaan aikaan alkalisen aineksen yhtenäisin sekoittuminen kuitujen kanssa ja näin yhtenäinen tuo- 11 58713 te, jonka pH-arvoa on muunnettu. Yhtenäisen muuntumisen uskotaan saatavan aikaan sen perinpohjaisen sekoittumisen ansiosta, jota tapahtuu kammiossa purkaussuojan ja kartiomaisen ja eroavan leikkauksen rajoittaessa lyhyen aikaa kammioon ruiskutettua lietettä.

Alkaliset ainekset, joita voidaan käyttää kuitujen pH-arvon modi-fioimiseksi yli noin 6,0 ja parhaiten välille noin 6,0 - 7,0, voidaan valita pH-arvoa nostavien aineiden joukosta, johon kuuluvat alkalihydroksidit, maa-alkalihydroksidit ja erilaiset pH-arvoa nostavat suolat, sekä näiden ainesten seokset. Juuri jokin tietty aine, jota voidaan käyttää, ei ole kriittinen oheisen keksinnön suorittamisen kannalta edellyttäen, että se riittää nostamaan proteiinikuidun pH-arvon mainitulle alueelle. Tässä keksinnössä suositeltu pH-arvoa nostava aine on natriumkarbonaatti. Tyypillisesti injektoidaan natriumkarbonaatin vesiliuoksia injektioaukon 12 läpi kuviossa 2 kuvatun laitteen purkaussuojaan. Näiden vesiliuosten natriumkarbonaatin konsentraatio on tyypillisesti välillä noin 8 ja 13 painoprosenttia. Alkalisen aineen tai pH-arvoa nostavan aineen konsentraatio ei kuitenkaan näytä olevan kriittinen oheisen keksinnön päämäärien kannalta, ja käytetty täsmällinen konsentraatio riippuu kokonaan pumpun rajoituksista sekä siitä liuoksen pumppausnopeudesta, jolla alkalista ainetta injektoidaan injektioaukosta 12.

Edelleen on suositeltavaa, vaikkakaan ei oheisen keksinnön suorittamisen kannalta kriittistä, että alkali tai pH-arvoa nostava aine kuumennetaan, koska proteiinikuitujen ja alkalin tai pH-arvoa nostavan aineen välillä tapahtuu hieman parempi sekoittuminen, jos alkali kuumennetaan korotettuun lämpötilaan, parhaiten noin 121°C:een. Alkalin todellinen lämpötila ei ole kuitenkaan kriittinen oheisen keksinnön suorittamiselle.

Edelleen oheisen keksinnön suorittamisen kannalta ei ole kriittinen se täsmällinen pH, johon kuidut säädetään injektoimalla alkalia tässä yhteydessä esitetyn menetelmän mukaisesti edellyttäen, että pH on yli noin 6,0, parhaiten välillä 6,0 ja 7,0. Suositelluin alue on välillä 6,2 ja 6,4, jos kuituja on tarkoitus käyttää punaisen lihan kanssa, tai välillä 6,6 ja 6,8, jos niitä on tarkoitus käyttää kala-aineksen kanssa. Sen vuoksi muuntamalla pH injektoimalla alkali me- 12 5871 3 netelmän tässä kohdassa saadaan aikaan yhtenäinen pH-arvon muuntuminen sekä kuitujen maksimisaanto, koska lietteen pH-arvo ennen kuidun muodostumista voidaan säätää alueelle, jossa saadaan maksimi saanto proteiinikuituja.

Kuten edellä on mainittu, oheisen keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetut pU-modifioidut kuidut ovat erittäin funktionaalisia eräissä sovellutuksissa, pääasiassa, kun niitä lisätään tiettyihin lihatuotteisiin. Tämän keksinnön ymmärtämisen helpottamiseksi seuraavassa esimerkissä on annettu spesifisiä oheisen keksinnön suoritusmuotoja.

Esimerkki

Proteiinipitoisen lietteen, joka sisälsi 442 kg eristettyä soijaproteiinia ja jonka kuiva-ainepitoisuus oli 24,0 painoprosenttia, kanssa sekoitettiin 12 kg kookospähkinäöljyä ja lietteen pH säädettiin arvoon 4,7 käyttämällä natriumhyd-roksidin 50-prosenttista liuosta. Proteiinipitoinen liete jauhettiin kolloidi-myllyssä. Tämä liete pumpattiin lämmönvaihtimen läpi, joka oli tehty 152 nm putkesta, jonka sisällä oli 9,1 m 9,5 mm:n (ulkohalkaisija) ruostumattomasta teräksestä olevaa putkitusta. Lämmönvaihtimen lämpötila asetettiin 152°C:een ja liete poistettiin vastapaineen muodostavan suutinlevyn läpi, joka sisälsi 15 reikää, joiden jokaisen halkaisija oli 0,48 mm. Purkaussuoja, jonka koko-naiskulma oli 10° ja pituus 76 mm, asetettiin suutinlevyn päälle, joka lisäksi sisälsi 4 reikää, joiden halkaisija oli 0,48 mm ja jotka kaikki sijaitsivat 90° toisistaan erillään purkaussuojan ympärillä ja joista injektoitiin pH-ar-voa nostava liuos. pH-arvoa nostava liuos, joka oli natriumkarbonaatin 121°C:een kuumennettu 13-prosenttinen vesiliuos, injektoitiin purkaussuojaan. Vesipitoisen natriumkarbonaatin lisäysnopeus säädettiin siten, että kuidun pH-arvoksi saatiin noin 6,4. Talteenotettujen kuitujen pH-arvoksi määritettiin noin 6,4, ja kuidut olivat rakenteeltaan hyväksyttäviä.

Claims (3)

5871 3

1. Menetelmä erillisten, pitkänomaisten proteiinikuitujen jatkuvatoimiseksi muodostamiseksi proteiinipitoisesta aineksesta, jossa menetelmässä muodostetaan pro-teiinipitoisesta aineksesta vesipitoinen liete, jonka pH on alle noin 6,0 ja pro-teiinipitoisen kuiva-aineen pitoisuus välillä noin 0,5 ja 35 paino-%, erilliset, pitkänomaiset kuidut muodostetaan johtamalla jatkuvasti paineenalainen liete läm-mönvaihtovyöhykkeen läpi ja kuumentamalla liete mainitussa vyöhykkeessä lämpötilaan, joka on yli 116°C, mutta vähennän kuin lämpötila, joka hajottaa proteiinin, jolloin proteiini pidetään tässä lämpötilassa riittävän kauan, minkä jälkeen pitkänomaiset, hauraat kuidut erotetaan lietteen jäljellä olevista ainesosista ja kuumennettu liete poistetaan jatkuvatoimi sesti mainitusta vyöhykkeestä vastapai-neen muodostavan suuttimen läpi, ja jolloin mainittujen kuitujen purkautumista länmönvaihtovyöhykkeestä keräysvyöhykkeeseen kontrolloidaan rajoittamalla mainitusta suuttimesta keräysvyöhykkeeseen purkautuvien kuitujen virtaus kokonaiskul-raaan välillä noin <4 ja 90°, kun mainittu kulma on mitattu suuttimen keskiosan läpi kulkevasta akselista, minkä jälkeen keräysvyöhykkeen erilliset kuidut erotetaan lietteen jäljelle jääneistä ainesosista, tunnettu siitä, että rajoittamisen aikana kuitujen virtaukseen injektoidaan pH-arvoa nostavaa ainetta kuitujen pH-arvon muuntamiseksi välille noin 6,0 - 7,0.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pH-arvoa nostavana aineena käytetään natriumkarbonaatin vesiliuosta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että natriumkarbonaatin vesiliuosta kuumennetaan.