HU184483B - Method and apparatus for improving the biological availability of materials available as nutrient - Google Patents

Description

184 483

A találmány tárgya eljárás és berendezés emberi és/vagy állati tápanyagként hasznosítható növényi vagy állati eredetű anyagok biológiai hasznosíthatóságának feljavítására.

Ismeretes, hogy a táplálék és takarmányfehérjék ! biológiai hasznosulása optimális körülmények között is 50 %-nál kisebb. Ennek növelése jelentős gazdasági érdek, melynek megoldására vagy legalábbis megközelítésére sokirányú próbálkozások történtek. A módszerek döntő többsége azon a fel- 1 ismerésen alapul, hogy a denaturáció valamilyen formája növeli az egyébként nem, vagy csak igen rosszul emészthető fehérje szervezeten belüli lebontását, proteolitikus leépülését. Az emészthetőség fokozódásával — közvetve — javul a táplálék, ill. 1 takarmányfehérje biológiai hasznosulása is.

Natív fehérje kevéssé vagy egyáltalán nem emészthető. A denaturációra sok lehetőség van, kémiai ill. fizikai eljárások egyaránt. A táplálékainkat általában főtt állapotban fogyasztjuk, így an- ² nak során, víz jelenlétében a táplálékfehérje denaturálódik és ezáltal emészthetővé válik. A takarmányfehérjéknél alkalmazott hőkezelések jellege jelentős mértékben eltér ettől, hiszen nagyrészt dehidratált állapotban végzik a hőkezelést, ill. víz ¹ (vagy gőz) jelenlétére csak bizonyos technológiáknál kerül sor, mint pl. a tósztolás, extrudálás. A dehidratált állapotban végzett hőkezelés nagy részben hatástalan, s a nem kellően hidratált termék dena- , turációja is csak részleges. Ezzel magyarázható, hogy a hőkezelésnél jobb eredmény érhető el a takarmányfehérjék savas denaturációjával, ami a térszerkezet irreverz'bilis megváltozásával jár, melynek következtében a takarmányfehérje , emészthetősége, s ezáltal biológiai hasznosulása javuk

Étkezésre és takarmányozásra egyaránt világszerte legelterjedtebb fehérjehordozók a különböző hüvelyes, ill, olajos magvak, melyek 20 — 40 %-os _t fehérjetartalmuk folytán igen magas tápértékét képviselnek. Nem elhanyagolható az a tény sem, hogy a magas fehérjetartalom biológiai szempontból igen kedvező aminosav-összetéteHel párosul. Tény azonban az is, hogy a kedvező fehérjetarta- < lom, ill. -összetétel jelentős mennyiségű káros, ún. antinutritív anyag jelenlétével jár együtt. A főzés, hőkezelés, savas kezelés, frakcionálás stb., vagyis az emészthetőség, ill. biológiai hasznosulás növelésére irányuló eljárások egyben az antinutritív anyagok szintjének csökkentésére is irányul, több-kevesebb sikerrel.

Az ismert eljárások különbözőképpen értékelhetők, aszerint, hogy intakt, teljes magról, vagy őrleményről, extraktumról, esetleg bizonyos fehérjefrakcióról van-e szó.

Táplálkozási célra az extrahálatlan, intakt növényi mag (mint pl. szója, borsó, bab, lencse, rizs stb.) közvetlenül felhasználható nyersanyag. Felhasználásuk főzést követően történik, s ipari hőkezelésük ún. előfőzést jelenthet, mely a felhasználó konyhai munkáját lerövidíti, leegyszerűsíti.

Intakt, extrahálatlan magok takarmányozási célra is felhasználhatók, de természetesen figyelembe kell venni a mag egyéb alkotórészeinek jelenlétét, jellegét, összetételét. Olajos magvak esetében elsősorban szóba jöhet az energiaforrást képező, tekintélyes mennyiségű és nagy értékű növényi olaj.

A hőkezelés ebben az esetben is kettős célú: az emészthetőség növelése, ill. az antinutritív anyagok szintjének csökkentése.

Alapvetően fontos azonban figyelembe venni azt, hogy a hőkezelés (vagy egyéb beavatkozás) során a fehérjék mellett jelenlevő egyéb, értékes komponensek nem károsodnak-e.

A hőkezelésnek sokféle módját dolgozták ki, ill. alkalmazzák világszerte intakt magokra is, az extrahált darával nyert gazdag ipari tapasztalatokra 5 támaszkodva (összefogl. irodalom: White et al. Poultry Sci. 46 1180- 1185, 1967). A különböző eljárások, az infrasugaras melegítés, autoklávozás, extrudálás stb. végeredményben az extrahált és hőkezelt darákéval azonos értékű termékhez vezettek.

^} laboratóriumi méretekben egyéb módszereket is alkalmaztak hőkezelésre, mint pl. a dielektromos, ill. mikrohullámú eljárásokat.

A hagyományos hőkezelési eljárások energia. mérlege kedvezőtlen, hiszen a módszerek jellegéből ’ következik, hogy jelentős hőveszteséggel kel! számolni. A hőkezelés során az energiának a víz (ill. gőz) hőhatására kívülről kell a növényi magba ill. őrlemény esetében a szemcse belsejébe - hatol_Q nia és ehhez nyilvánvalóan az egész környezet felmelegítése szükséges. A mikrohullámú eljárásnál a helyzet alapvetően más, hiszen a sugárzás hatására csak a vízmolekulák jönnek rezgésbe, s hő ott képződik, ahol ezek a molekulák rezgésben vannak.

₅ Nedves mag esetében mikrohullámú sugárzás hatására a mag belsejében levő vizrnolekulák rezgésbe jönnek, a víz a mag belsejében forr fel, s szinte höveszteség nélkül történik a hődenaturálás, vagyis az emészthetőség növelése, ill. a biológiai hasznosulj lás javítása.

A mikrohullámú kezelést általában szárításra használják, mint energiatakarékos eljárást, különösen egyéb módszerekkel kombinálva. A módszer azonban ismert, mint értékjavitó eljárás is, pl. rep5 cemagvak mirozináz enzimaktivitásának csökkentésére alkalmazzák (Maheshwari et al. JAOCS 194- 199, 1980). Ismertek szójadarával végzett kísérletek is (Wing et al. Nutrition Report Internat. 4 387-396,1971) melyek során magas víztartalom 0 mellett végzett mikrohullámú besugárzással néhány perc alatt 30 perces autoklávozással egyenértékű hatást sikerült kimutatni.

Egy további ismert eljárásnál (Gustafson et al. Poultry Sci. 50 358 — 364, 1971) laboratóriumi mé'5 retben, alacsony víztartalmú szójamagvak besugárzásával az extrahált darával azonos értékű anyagot állítottak elő.

A világ nagy részét sújtó fehérjehiány mellett egyre inkább kell számolnunk energiahiánnyal is, ill. az energiaárak jelentős növekedése miatt az energiakihasználás hatásfokának kérdésével. A táplálék- és takarmányfehérjék hőkezeléséhez hagyományosan alkalmazott eljárások energiamérlege nem optimális. A gazdasági meggondolások

184 483 újabb, kevesebb energiaveszteséggel járó eljárás kidolgozását teszik indokolttá.

Láttuk, hogy a mikrohullámú kezelés gazdaságosabb módja a hőkezelésnek: a mikrohullámú kezelés hatására a víztartalmú anyag belsejében 5 levő vizmolekulák rezgéséből in situ képződik hő, így a párolgás a szemcse vagy mag belsejéből kifelé törekszik; a hőveszteség kisebb, hiszen nem a környezetet melegítjük, a párolgás során távozó hőmennyiség pedig megfelelő berendezéssel legalábbis 10 részben visszanyerhető.

Célunk volt olyan eljárás és berendezés kidolgozása, mely kedvező energiamérleggel, egyszerű technikai megoldással folyamatos lehetőséget nyújt táplálkozási és takarmányozási fehérjehordozók ¹⁵ emészthetőségének, ill. ezáltal biológiai hasznosulásának növelésére, illetve olyan termékek előállítására, melyek közvetlenül használhatók fel étkezési és/illetve takarmányozási célokra.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a tápiá- ²⁰ lék-, illetve takarmányfehérjék és azok hordozói, pl. intakt magok, őrlemények, extraktumok, frakciók, optimális víztartalom esetén már néhány perces mikrohullámú besugárzással kezelve kielégítő mértékben denaturálódnak. Az oldékonyság csőkkenésével egyidejűleg jelentős mértékben csökkennek az antinutritív alkotók, pl. a szója esetében a tripszininhibitor-tartalom; ezzel párhuzamosan jelentősen megnő az emészthetőség, a biológiai hasz- _3Q nosuiás.

Ennek figyelembe vételével a mikrohullámú kezelés eredményesen végezhető el folyamatos haladás közbeni munkaműveletként és így kedvező technológiai feltételek között mód van arra, hogy ₃₅ kis átfutási idővel egymást követően végezzük el ipari mértékben a kiindulási nyersanyag (továbbiakban: munkatárgy) fogyasztható állapotba hozásához szükséges valamennyi műveletet, a mikrohullámú kezelést megelőzően esetleg szükséges élőké- 49 szító lépéseket és/vagy a kezelést követően esetleg szükséges utókezelés! lépéseket.

Ha a nyersanyag nedvességtartalma természetes állapotban megfelelő, a feljavítás teljes folyamata ' esetleg csak abból áll, hogy a munkatárgyat őnma- 45 gában ismert (pl. gravitációs, vibrációs, szállítószalagos) anyagtovábbító pálya alkalmazásával, alkalmasan választott sebességgel átvezetjük a mikrohullámú munkatéren. E leírásban munkatérnek nevezzük a mikrohullámú gerjesztésnek kitett teret, a 50 mikrohullámú energiaforrás, pl. magnetron belsejének azt az L, hosszúságú részét, melynek mentén az ebben a térben folyamatosan haladó munkatárgyat a gerjesztett mikrohullámú energia éri.

Ha természetes állapotban nem megfelelő a ned- ⁵⁵ vességtartalom, első lépésként önmagában ismert módon kondicionáljuk a munkatárgyat a megfelelő nedvességtartalomra. Találmányunk továbbfejlesztésekor azt találtuk, hogy a denaturálási folyamat hatékonysága és a kapott termék fogyasztói értéke ⁶⁰ jelentősen növelhető a mikrohullámú besugárzást megelőzően beiktatott ízesítő lépéssel és — ha a munkatárgy hüvelyes — enzimkezelési lépéssel.

A kiegészítő kezelések módjára és jelentőségére ke sőbb részletesen visszatérünk.

Hasonlóképpen a mikrohullámú kezelés után is beiktathatunk utókezelési műveleteket, pl. a technika állása szerint is alkalmazott őrlést, szárítást, pörkölést, tartósítást (fagyasztást).

A találmány szerinti eljárás főművelete tehát a folyamatos haladás közben elvégzett mikrohullámú besugárzás.

Ha meghatározzuk — a munkatérrel időegység alatt közölt mikrohullámú energia (a mikrohullámú W teljesítmény) függvényében — a kívánt feljavítás eléréséhez szükséges minimális kezelési T_k(W) időigényt és a munkatárgyra károsodás veszélye nélkül megengedhető maximális kezelési T_m(W) időtartamot, akkor a megválasztható szállítási v_H sebességtartománya:

L, _<

T_m(W) - ^V“ T_k(W)·

Egy előnyös foganatosítási mód szerint a kondicionálás során ásványi savakat vagy sókat adunk a munkatárgyhoz, pl. In hidrogén-kloridot. A továbbiakban látni fogjuk, hogy az eljárás előnyösen foganatosítható olyan anyagtovábbító eszköz alkalmazásával, melynek a munkatéren belüli, a haladási irányra merőleges síkban mért hasznos szállítási Q_k keresztmetszete: Q_k = X/4xX/4, ahol λ a gerjesztő energia hullámhossza. A szállítási v_sz sebesség, a kezelési T_k(W) időigény, a maximális kezelés: T_m(W) időtartam, az optimális energiaszint, a pálya geometriai méretei akkor is a fenti megfontolások figyelembevételével tervezhetők, ha a gerjesztő energiaforrás nem egyetlen kompakt egység, hanem pl. több egyező paraméterű magnetron van soros és/vagy párhuzamos elrendezésben kaszkádba kapcsolva.

Közismert tény, hogy a mikrohullámú teljesítményelektronika alapvető energiatermelő adócsöve, a magnetron világszerte kb. 2 kW teljesítményig alacsony áron szerezhető be. E teljesítményhatár felett az árak ugrásszerűen nőttek. Egy 10 kW-os magnetron árából kb. 50-60 db 1 kW-os magnetron szerezhető be. A nagyteljesítményű magnetronok alkalmazásánál további költségnövelő tényező a nagyfeszültségű és nagyteljesítményű trafók, kapcsolók, egyenirányítók, kondenzátorok stb. igen magas ára.

E technikai-gazdaságossági meggondolásokon felül még további biológiai szempontok is a kisteljesítményű energiakeltő egységek soros és párhuzamos kapcsolása mellett szólnak, nevezetesen az a tény, hogy a fent részletezett denaturációs folyamat optimálisan az 500 V/cm térerőtartományban játszódott le, magasabb térerőnél beégési jelenségekkel kellett számolni.

E megfontolás azon a felismerésünkön alapul, hogy a besugárzandó réteg geometriája, a legnagyobb szélesség, ill. a rétegvastagság nem azonos módon hat a besugárzás hatékonyságára. A megfelelő víztartalomra kondicionált szójabab esetében

184 483 a rétegvastagság növelése fokozza a gátlóanyag bomlását, növeli az emészthetőséget, ill. a biológiai hasznosulást, míg a réteg szélessége adott rétegvastagság mellett a hatékonyság függvényében optimumgörbét mutat, más szavakkal van egy olyan adott rétegszélesség, melynél a hatás maximális, s annál nagyobb szélességű réteg mellett a mikrohullámú besugárzás hatékonysága csökken, az antinutritív anyagok mennyiségével vagy az emészthetőség mértékével kifejezve.

Megállapítható, hogy a kezelt anyag akkor mutatott egyenletes denaturációt, ha olyan csatornákon haladt át a mikrohullámú csomópontok vonalán, amely csatornák keresztmetszete a λ/4χλ/4 nagyságot nem haladja meg, így ezt a keresztmetszetet nem célszerű túllépni, de ezt a terjedelmet célszerű kihasználni.

Az eljárás kiemelkedő előnye, hogy a hőkezelés ( = denaturáció) során a fehérjehordozó értékes anyagai, pl. a zsírsavak nem károsodnak. Szójabab kezelése során pl. az emészthetőség nyolcszoros emelkedése mellett, az elvezeti paraméterek (íz, illat stb.) jelentős javulásával egyidejűleg a kinyerhető olaj összmennyiségben, ill. a zsírsav-összetételben (C_]6, C_t6:1, C|_g, C|g.| 2,3, C₂₀, C₂₀.]) a kezeletlen szójababhoz képest semmiféle (kvalitatív vagy kvantitatív) eltérés nem volt kimutatható. Ugyanez vonatkozik a fehérjehordozó savas hidrolizátumának aminosav-összetételére is; megállapítottuk, hogy a mikrohullámú hőkezelés hatására az aminosavak sem károsodnak.

A kezelés hatékonyságának szempontjából lényeges szempont az antinutritiv anyagok szintjének csökkenése. Ez a legtöbb növény esetében, különösen azonban a szójabab és egyéb olajos magvak esetében a tripszin-inhibitor mérésével vizsgálható. Az emészthetőség változását in vitro módszerrel vizsgálhatjuk (Szabolcsi, Szörényi kis mértékben módosított eljárása, Acta Physiol. Hung. 9 293 1956, alapján).

A találmány szerinti eljárással kezelhető anyagok közül elsősorban a nagyobb fehérjetartalmú növényeket, így a hüvelyes növényeket, mint pl. a babot, borsót, szóját, csillagfürtöt, bükkönyt, olajosmagvakat, mint pl. napraforgómagot, földidiót, gyapotmagot, repcemagot, de gabonaféléket is, mint pl. rizst, kukoricát, és ezek különböző termékeit említhetjük. Táplálkozási célra ezek előfőzése, ill. tartósítása biztosítható eljárásunkkal. Takarmányozási célra ezen növényi anyagok, ill. termékeik közvetlenül felhasználhatók az állattenyésztésben, pl. malac-, borjú-nevelésben.

A találmány szerinti eljárásban mikrohullámú sugárforrásként több, viszonylag kis teljesítményű magnetron sorba és/vagy párhuzamos kapcsolásával és a helyesen megválasztott munkatér geometriájával biztosítjuk az optimális teljesítményt.

A találmány szerinti eljárással a kezelendő anyag víztartalmát úgy állítjuk be kondicionálással, hogy az a kezelés végén további szárítást ne igényeljen.

A találmány szerinti eljárással a besugárzott növényi anyag számos olyan komponense károsodik, mely a tárolásnál kedvezőtlenül hat, pl. avasodást idézhet elő. A kezelés hatására a termék tárolási ideje növelhető.

A találmány szerinti eljárással szójababot kezeltünk 20 % víztartalom mellett 3 perces időtartammal. A tripszin-inhibitor tartalom a kezelés hatására gyakorlatilag zérusra csökken (legfeljebb az eredeti szint 10 %-ánál kisebb maradékszint volt mérhető). Az in vitro emészthetőség pepszin, tripszin és kimotripszin egymást követő alkalmazásával mérve több, mint négyszeresére emelkedik. Míg a kezeletlen szója fehérjeállományának mindössze 8 %-a emészthető az említett módon (összesen 150 perc inkubáció után), extrudált szójaliszt fehérjeállományának 15 %-a emésztődik meg, addig a mikrohullámú kezeléssel az emészthető fehérjemennyiség az Összfehérje 34 %-a, az adott kísérleti körülmények között.

Már említettük, hogy a denaturálásí folyamat hatékonysága is javul, ha még a mikrohullámú besugárzást megelőzően ízesítjük a munkatárgyat. Az ízesítő anyago(ka)t bekeveréssel adjuk a munkatárgyhoz és ezt elvégezhetjük akár a kondicionálás! lépés keretében, akár azt követő lépésben. Az Ízesítésnek a mikrohullámú kezelés előtti elvégzése nem csak az attól várható hatással jár, amenynyiben így javul a termék íze, hanem az ízesítést ebben a sorrendben alkalmazva, a folyamatok közötti, alábbiakban részletezett kölcsönhatások révén a várhatónál jóval nagyobb lesz mind a denaturálás, mind az ízesítés hatékonysága. Ismeretes, hogy komplex rendszerekre (pl. vizes oldatok, poláros oldatok, biológiai rendszerek úm. sejtek, sejtszövetek, sejtrészecskék) a velük közölt mikrohullámú energia egyfelől termikus, másfelől nem termikus hatást fejt ki. Növényi anyagok denaturáíásánál (takarmányozási vagy étkezési célra) a termikus hatás jelentős szerepet tölt be, hiszen az ilyen anyagok, pl. étkezési bab, szójabab, borsó, kukorica stb. nedvességtartalma elég nagy. Kísérleteink azt mutatták, hogy szervetlen vagy szerves dipólmolekulák bevitelével a termikus hatás mellett mind fokozottabban — a dipól koncentrációjától függő mértékben - érvényesül a nem termikus hatás is. Ez megnyilvánul abban, hogy só és más, nagyobbára szerves vegyületek (íz- és aromaanyagok) jelenlétében megfelelő hatás már alacsonyabb hőfokon is bekövetkezik, mint ugyanazon munkatárgy ízesítőadalék nélküli, 12-15 % nedvességtartalom melletti mikrohullámú besugárzása esetén. A dipól-molekulák jelenlétében tapasztalatunk szerint feltehetően megnő az energiaelnyelés hatásfoka. Az energia-abszorpció növekedése a munkatárgyban jelentős mértékben fokozza a mikrohullámú rendszer hatékonyságát és ennek megfelelően tovább javítja az energiamérleget. Ha eltérő típusú több dipólt (pl. sót és különböző egyéb ízesítőanyagokat) viszünk be a rendszerbe, ezek szinergetikus hatása különösen jól észlelhető, mind a munkatárgy kezelési hőfoka, mind a besugárzás időtartama csökkenthető; megfelelően növelhető tehát a szállítási 'sebesség és így a termelékenység.

Az ízesítőanyagok besugárzás előtti magba juttatásának a denaturálásí hatékonyság javulásán túl-41

184 483 menően is vannak fontos további előnyei. Már említettük, hogy az ízesítést végezhetjük a kondicionálás után is (ezt mutatja pl. a majd közlendő 21, példa) és végezhetjük a kondicionálás során is (20. példa), amikor az áztatóléhez keverjük az ízesítő- 5 anyagot. Az áztatással magba «juttatott ízesítőanyag (a konyhasó is) eloszlik a mag hidratált részében, mely természetesen a magnak csak bizonyos hányada. A besugárzás hatására a magban jelentős molekuláris változások mennek végbe, a 1 fehérjék denaturálódnak, a szénhidrátok kis része; hidrolitikus bomlást szenved. Ennek következté-í ben, s a besugárzás alatt bekövetkező száradásig folyamat során is a magban levő hidrát-burkok megváltoznak, a szerkezet fellazul, s az iz- és ¹ aromaanyagok szinte a mag teljes keresztmetszete mentén oszlanak el. Ennek tudható be, hogy a mikrohullámú kezelést megelőzően ízesített mag belseje egyenletesen omlós, érzékszervi.szempontból teljesen homogén, s a mag külső szférájában ² semmiféle kéregképződés nem észlelhető. A hagyományosan ízesített, illetve pörkölt magvaknak csak a felületét érintik a változások (pl. sóréteg képződése) és a hagyományos pörkölést követően kialakuló vékony kéreg e rétegből a mag belsejébe való diffú- ² ziót megakadályozná. Az így kezelt, pl. sózott mag_; felülete az első pillanatban intenzív sós íz érzetét kelti, a felületi sóréteg leoldódása miatt. Ennek ; mennyisége nehezen szabályozható, hiszen nagyig mértékben függ a mindenkori mag tényleges dimenziójától és a magok méreteinek homogenitásától. A magon belüli ízesítés esetén, amit a találmány szerint megvalósítunk, ilyen bizonytalanság nem jöhet szóba: az áztatólé egyes komponenseinek ₃₅ koncentrációja fogja az áztatás tartamától függően; megszabni az egyes ízanyagok magon belüli menynyiségét.

Látható, hogy az előkezelési időtartam kismérté-: kű növelése nem csak a mikrohullámú kezelés lerö- 40 vidítését teszi lehetővé (vagyis megtérül), de azt is, hogy a mikrohullámú kezelés után olyan tápanyagot kapunk, mely közvetlenül fogyasztható és ki- ‘ emelkedőén jóízű. Az alkalmazható ízesítőanya-; gokra, illetve kombinációkra néhány példát adunk 45 a II. táblázatban.

Ugyancsak a találmány továbbfejlesztése során felismertük, hogy egyes tápanyagok biológiai hasznosulása tovább javítható, ha a mikrohullámú kezelést megelőzően enzimes előkezelést végzünk, az 50 ún. fiatus faktor eltávolítása céljából. A flátus faktor — a triszacharidok hüvelyesekben található kis csoportja - nem tartozik ugyan a közvetlenül antinutritiv hatású anyagok sorába, mégis a tápanyag nem kívánatos alkotóelemének tekinthető, mert a 55 fogyasztóban kellemetlen (diszkomfort) közérzetet ébreszthet. E vegyületek nem hőérzékenyek, ezért önmagában hőkezelés alkalmazása rájuk nézve hatástalan.

E vegyületek azonban savérzékenyek:: pH = 2 ér- ⁶⁰ ték környezetébe állított közegben hidrolitikus bomlás megy végbe, monoszachariddá alakulnak. Eközben a flatus faktor mennyisége természetesen csökken, amit vékonyréteg-kromatográfiával, illetve gázkromatográfiával ellenőrizhetünk. A hüvt Ívesek fehérjeállománya jelentős puffer-kapacitással rendelkezik, ezért a pH = 2 érték környezetébe való beálláshoz viszonylag nagymennyiségű savra van szükség, melyet — emberi tápanyag esetében mindenképpen — el kell távolítani vagy semlegesíteni. A flatus faktor csökkentésének folyamata tehát problematikus és e probléma kiemelkedően kedvező megoldását adja a találmány szerinti enzimes kezelés.

A találmány szerint hüvelyesek feldolgozása esetében az alkalmasan kondicionált munkatárgyat a kondicionálás után, de mindenképpen a mikrohullámú kezelés előtt előnyösen olyan áztatólében kezeljük, mely - pl. csapvízben vagy 0,1 —0,5 %-os nátrium-bikarbonát oldatban - technikai tisztaságú élesztő invertáz enzimet vagy ún. raffinóz bontóenzimet, vagyis α-galaktozidázt tartalmaz. A kezelési hőmérséklet lehet 16 és 60 °C közötti, az időtartam, mely ezzel fordítottan arányos, 24 és 8 óra közötti. A kezelés következtében a rosttartalmú héj elválik a magtól, az erősen duzzadt mag szerkezete fel azul és a behatoló enzim elbontja a triszacharidot. Az enzimes előkezelés után a magvak a korábban leírtak szerint ízesíthetők. Ha ízesítőként konyhasót alkalmazunk, az enzimes kezelést a már sózott közegben végezhetjük, mert az nem gátolja az enzimek aktivitását. Kívánt esetben az enzimes kezelést követően egyéb ízesítő anyagokat is hozzákeverünk a munkatárgyhoz a mikrohullámú kezelés előtt. Találmányunkat példákkal is szemléltetjük, melyekre az nem korlátozódik.

1. példa

Szójababot 20 % nedvességtartalomra állítunk be polietilénfóliában leforrasztva. A magvakat 3 órán át szobahőn és 16 órán át +4 °C hőmérsékleten inkubáljuk. Az így’ kondicionált magvakat

33,3 cm/perc szállítási sebességgel 1,5 kW-os magnetron munkaterébe besugározzuk. A kezelt magvakat daráljuk, 45 °C-on 16 órán át szárítjuk, majd meghatározzuk a tripszin-inhibitor tartalmat, mely a kezeletlen minta értékének 8 %-ára csökkent.

2. példa % nedvességtartalmú szójababot az 1. példa szerint kezelünk azzal az eltéréssel, hogy a szállítási sebesség 66,6 cm/perc. A kezelt minta tripszin-inhibítor tartalma a kezeletlen mintáéhoz képest annak 15 %-ára csökkent.

3. példa % nedvességtartalmú szójababot az 1. példa szerint kezelünk 33,3 cm/perc szállítási sebességet alkalmazva. A minta tripszin-inhibitor tartalma a kezeletlen minta inhibitor tartalmának 7 %-ára csökkent. Az emészthetőség a kezeletlen mintáéhoz képest négyszeresére emelkedett.

1Ö4 4ÖÓ

4. példa

Kukoricát IN HCI-el 30 %-os nedvességtartalomra kondicionáltunk, az 1. példában leírtak szerint, majd a magokat 15 cm/perc áthaladási sebesség mellett besugároztuk. A maltózban kifejezett redukáló erő a kezeletlen mintáéhoz képest 25-szörösére emelkedett.

5. példa

Takarmányborsót 20 %-os nedvességtartalomra állítottunk be az 1. példa szerint, majd 33,3 cm/perc áthaladási sebesség mellett besugároztuk. A minta emészthetősége a kezeletlenhez képest 3,5-szeresre emelkedett.

6. példa

Étkezési babot 16,7 % nedvességtartalomra állítottunk be az 1. példa szerint, majd 66,6 cm/perc áthaladási sebesség mellett besugároztuk, A minta emészthetősége a kezeletlenhez képest 2-szeresére emelkedett.

7. példa

Étkezési rizst 15 % nedvességtartalomra állítottunk be az 1. példa szerint, majd 15 cm/perc áthaladási sebesség mellett besugároztuk. Az így kezelt rizs főzéséhez szükséges idő a kezeletlenéhez szükséges 35-40 percről 5 percre csökkent.

jababhoz (nedvességtartalom: 60 %) 40 g konyhasót keverünk, majd a mintát 8 cm/perc áthaladási sebesség mellett besugározzuk. Az omlós, sós ízű mag tripszin-inhibitor tartalma a kiindulási 46,9

TíU/mg-ról 2,5 TlU/mg-ra csökken. A kezelt termék összetételét foglalja össze az I. táblázat, összehasonlítva a kiindulási termékéhez viszonyítva.

Á 11 - 17. példáknál az első lépést, a kondicionálást a 10. példa szerint végezzük. A további kezelést példánként részletezzük.

11. példa 15

34,5 % fehérjetartalmú kondicionált szójababot a 10. példa szerint ízesítünk. A nedves magokat

66,7 cm/perc áthaladási sebességgel besugározzuk, majd hagyományos módon szárítjuk, illetve pör²⁰ köljük. A mag belső szerkezetében a 10. példánál specifikált kedvező változás végbemegy, de a pörkölést követően a mag külső részén vékony kéreg jen létre és a termék sötétebb színű.

²⁵

12. példa kg kondicionált lóbabhoz (vicia faba) 100 g ³⁰ konyhasót keverünk, majd a jól elkevert magvakat 8 cm/perc áthaladási sebességgel besugározzuk, A termékben tripszin-inhibitor tartalom nem mutatható ki. Ha a kezeletlen bab tripszines emészthetőségét 100 %-nak tekintjük, a mikrohullámú tér³⁵ ben kezelt magé 258 %. Az így kezelt ízesített bab omlós, kellemes ízű.

8. példa

35,4 % fehérjetartalmú szójababot a természetes

11,2 %-os nedvességtartalom mellett 66,7 cm/perc áthaladási sebesség mellett besugározunk. A kijövő anyag nedvességtartalma 6,5 %-ra csökkent, A tripszin-inhibitor tartalom 46,9 TlU/mg-ról 2,5 TlU/mg-ra csökkent.

13. példa

A 12. példa szerint járunk el azzal az eltéréssel, hogy a besugárzást 66,7 cm/perc áthaladási sebes₄₅ séggel végezzük, majd az így kezelt magvakat ismert módon szárítjuk és pörköljük.

példa

35,4 % fehérje-tartalmú szójababot 65 °C hőmérsékletű vízben áztatunk 90 percig. A magvak nedvességtartalma 60 %-os lesz. Az így kezelt magvakat 66,7 cm/perc áthaladási sebesség mellett besugározzuk. A tripszin-inhibitor tartalom 47,2 T1U/ mg-ról 3,0 TlU/mg-ra csökken. A terméket ismert módon fagyasztjuk tárolás céljára.

10. példa

34,5 % fehérje-tartalmú szójababot meleg vízsugár alatt alaposan megmosunk, majd 60 ’C hőmérsékletű vízben áztatunk 90 percig. 1 kg nedves szó6

14. példa 50

A kg kondicionált szójababhoz 120 g kristálycukrot keverünk. A jól elkevert magvakat 8 cm/ perc áthaladási sebességgel besugározzuk. Édeskés, enyhén karameüzált, omlós terméket kapunk az I.

^ö táblázatban megadott összetétellel.

„_n 15. példa ou

A 14. példa szerint járunk el azzal az eltéréssel, hogy a besugárzást 66,7 cm/perc áthaladási sebességgel végezzük, majd az így kezelt magvakat ísmert módon szárítjuk és pörköljük.

-6184 483

16. példa kg kondicionált lóbabhoz 100 g kristálycukrot keverünk, majd a jól elkevert magvakat 8 cm/perc áthaladási sebességgel besugározzuk. Édes, enyhén karamelizált, omlós terméket kapunk.

17. példa

A 16. példa szerint járunk el azzal az eltéréssel, hogy a besugárzást 66,7 cm/perc áthaladási sebességgel végezzük, majd az így kezelt magvakat ismert módon szárítjuk és pörköljük.

18. példa kg szójababot elkeverünk 20 g nátrium-hidrogén-karbonáttal, 3 liter vízzel és 200 g aprított fokhagymával, majd az elegyet 16 órán át állni hagyjuk. A szójababról ezután leöntjük az áztatólét és 80 g konyhasót keverünk hozzá. A munkatárgyat

66,7 cm/perc áthaladási sebességgel besugározzuk, majd ismert módon szárítjuk és pörköljük.

19. példa

A 18. példa szerint járunk el azzal az eltéréssel, hogy 200 g aprított fokhagyma helyett 600 g aprított vöröshagymát keverünk az elegyhez.

20. példa.

kg szójababot 3 liter vízzel és 80 g sóval elkeverünk és az elegyet 16 órán állni hagyjuk. Ezután az áztatólét leöntjük és a munkatárgyat 66,7 cm/perc áthaladási sebességgel besugározzuk, majd ismert módon szárítjuk és pörköljük.

21. példa kg szójababot 3 liter vízzel elkeverünk és 16 órán át állni hagyjuk. A vizet leöntjük és a nedves szójababot 80 g sóval és 160 g hagymaporral elkeverjük. A munkatárgyat ezután 66,7 cm/perc áthaladási sebességgel besugározzuk, majd ismert módon szárítjuk és pörköljük.

22. példa

A 21. példa szerint járunk el, azzal az eltéréssel, hogy 160 g hagymapor helyett 100 g szárított fokhagymaport adunk az elegyhez.

23. példa kg szárított borsót 3 liter vízzel és 20 g nátriumhidrogén-karbonáttal elkeverünk és 16 órán át állni hagyjuk. Ezután az áztatólét leöntjük és a munkatárgyat 66,7 cm/perc áthaladási sebességgel besugározzuk, majd a terméket az ismert módon fagyasztjuk.

A példákból kitűnik, hogy a nedvességtartalom igen széles tartományban változhat, a kondicionálást előnyösen 15-35 %, célszerűen 18-22 %, leginkább 20 % nedvességtartalomra végezzük. Ugyancsak igen sokrétű lehet az ízesítés. Az ízesítőanyagok előnyös típusait a II. táblázat tartalmazza.

24. példa kg szóját szobahőmérsékleten elkeverünk 3 liter 0,05 %-os élesztő invertáz enzimoldattal és szobahőmérsékleten 24 órán át állni hagyjuk. A vizes fázist dekantáljuk és a magvakat sós vagy egyéb ízesitöanyagokkal összekeverjük, majd a már ismertetett módon alávetjük a mikrohullámú kezelésnek.

25. példa

A 24. példa szerint járunk el azzal az eltéréssel, hogy az enzimoldatot 0,5 %_;os nátrium-bikarbonát oldatban készítjük el.

26. példa

A 24. példa szerint járunk el azzal az eltéréssel, hogy az enzimoldatot élesztő invertáz enzim helyett raffinóz bontóenzimmel (technikai tisztaságú agalaktozidáz) készítjük.

A fent: példákhoz hasonlóan eltérő hőfokon is kikisérleteztük az enzimes kezelést. 37 °C hőmérsékleten 16 órán át, 45/C hőmérsékleten 8 órán át végeztük a kezelést. Úgyszintén megismételtük a kísérletek valamennyi változatát úgy, hogy az enzim koncentrációja az oldatban 0,1 %-os volt.

I. táblázat

Kezeletlen és kezelt szójabab néhány beltartalmi értéke

	kezeletlen	kezelt
Nedvesség %	8,7	6,8
Szárazanyag %	91,3	93,2
Nyers fehérje %	34,3	35,0
Zsír %	18,0	19,2
Hamu %	5,1	14,3
Nyers rost %	4,6	4,0.
Zsírsavak (%)
ct6	12,9	12,3
C,«	3,4	3,4
c ^18 : 1	17,0	17,6
c ^18:2	56,6	57,6

184 483 kezeletlen kezelt

C|8 ;3	8,4	8,6
^20	0,1	0,4
c ^22	0,6	0,4
TIU/mg	46,9	2,5
Ureáz aktivitás mg N/g perc	7,3	0,35
Peroxid-szám	14,0	11,0

II. táblázat

Ízesítőanyagok ajánlott választéka

Sós ízek Konyhasó

Konyhasó + fokhagyma

Konyhasó + hagyma

Konyhasó + chili

Konyhasó +bors Konyhasó + gulyáskivonat

Konyhasó + curry

Az előbbiek tetszőlegesen kombinálhatok is és hozzáadható margarin vagy növényi olaj

Édes ízek
Cukor
Cukor	+ fahéj
Cukor	+ kávékivonat
Cukor	+ kakaó
Cukor	+ vanília
Cukor	+ ánizs
Az előbbiek	tetszőlegesen kombinálhatok is és

hozzáadható édesipari mázképző és/vagy színezőanyag

Az eddigiek alapján szakember meg tudja tervezni a mindenkori helyi feltételeknek megfelelő találmány szerinti berendezést, mely rendelkezik kondicionáló térrel, mikrohullámú munkatérrel és adagolószerkezettel. A találmány szerint az adagolószerkezet a mikrohullámú munkateret átszelő száliítócsatornáva! és azzai csatolt, önmagában ismert (pl, gravitációs, vibrációs, száll!tószalagos) folyamatos üzemű anyagmozgató eszközzel van kialakítva, Ilyen berendezés példakénti kiviteli alakjait szemléltetik vázlatosan az ábrák. Az 1. ábra a berendezés alapvető részeinek példakénti elrendezését szemlélteti, a 2, ábra egymagnetronos kivitel esetére a folyamatos etetés lehetőségét. A 3. ábra a multiplikált gerjesztő rendszer vázlatát, a 4. ábra a TM₀,p módusú hengeres üregrezonátor erővonalképét mutatja.

Az 1. ábrán látható, hogy a munkatárgyat végtelenített II szállítószalag juttatja a 13 munkatérbe. Természetesen hasonló módon kialakítható szakember által gravitációs, vibrációs vagy más anyag8 továbbító eszközzel is a berendezés. A 13 munkatér bemeneti, illetve kimeneti 12 torkolata hullámfojtós kivitelű. A mikrohullámú energiakeltő 15 egység 14 csőtápvonalon át csatlakozik a 13 munkatérbe. A denaturálandó munka tárgy, mely az I. ábrán nem mutatott, ismert módon kialakított kondicionáló tér felől a 11 szállítószalagon érkezik a 13 munkatér bemeneti 12 torkolatához, a továbbhaladás során áthalad a 13 munkatérben kialakult erőtér csomópontjain. Célszerűen úgy alakítjuk ki a 13 munkateret, hogy annak hossztengelye mentén csak egy csomópont alakuljon ki, így kellő energiakoncentrálással, az említett összefüggés szerint meghatározott és kísérleti úton pontosított szállítási v_s, sebesség mellett optimális hatás érhető el.

A 2. ábra vázlatosan mutatja az egymagnetronos kivitelhez a folyamatos etetés másik módjára kialakított berendezést. TM_O)P módusban gerjesztett hengeres 23 üregrezonátort alkalmazunk, ejtőcsöves táplálással. A teflonból készült 24 ejtőcső 25 garatján át betáplált munkatárgy a függőleges szállitócsatornán és vibrációs 22 szelepen át a már kezelt munkatárgyat továbbító 21 szállítószalagra esik. Az energiakeltő 27 egység a 26 csőtápvonalon át van csatolva a kontúrvonallal szimbolizált 23 üregrezonátor munkaterével, a függőleges szállítócsatornával.

A 3. ábra szemlélteti, hogy a 31 száliítócsatorna mentén az elemi 32 magnetronok akár a munkatér hossza mentén sorosan, akár annak szélessége mentén párhuzamosan, akár sorosan és párhuzamosan elrendezhetők a kívánt energiaközlési eloszlásnak megfelelően.

A 4. ábrán mutatott erővonalkép a TM_OIP módusú rezgésre jellemző. Az ábrán jelöltük a 41 ejtőcsövet, az elektromos 42 erővonalakat, a mágneses 43 erővonalakat és a hengeres 44 üregrezonátort.

A szállítócsatornának azt a részét, melyet haladás során a munkatárgy - részben vagy teljesen — ki tölthet, annak hasznos keresztmetszete jellemzi. Ha pl. szállítószalag a mozgatószerv, annak a munkatárgyat hordozó felülete és a szállított anyag 'ehetséges legnagyobb magassága adja a keresztmetszet magassági méretét, a szállítószalag két peremén belüli felület szélessége a szélességi méretet. Ha a munkatárgy a 24 ejtőcsövön át esik, annak keresztmetszete a hasznos keresztmetszet. A berendezés előnyös kiviteli alakjánál a haladási irányra merőleges síkban mért hasznos szállítási keresztmetszet λ/4 x λ/4 terjedelmű, ahol λ a mikrohullámú gerjeszőenergia hullámhossza.

A soros és/vagy párhuzamos kaszkádot alkotó elemi magnetronok eredő száma általában: 2<N<20.

Ha a keletkező gőzt visszavezetjük a munkatér bemeneti torkolata környezetében vagy a kondicionálótér környezetében elrendezett hőcserélőhöz, akkor a gőzben tárolt hőmennyiség jelentős részét hasznosíthatjuk a munkatárgy előmelegítésére. Ugyanígy hasznosíthatjuk a magnetron hűtőközegében tárolódó hőmennyiség jelentős részét, ha a hütőközegvezetéket összekötjük a kondicionáló tér környezetében vagy a munkatér bemeneti torkola-8184 483 ta mentén, összefoglalóan: a munkatárgy haladási pályájának kezdeti szakaszában elrendezett hőcserélővel.

A találmány szerinti eljárás és berendezés legfőbb előnyei a következők: 5

a) Magok és őrlemények, ill. azok termékeinek mikrohullámú kezeléssel biztosított in situ hőkezelésével, pozitív energiamérleg mellett, jelentékeny hőveszteség nélkül érhető el az adott fehérjehordozó emészthetőségének jelentős javulása, s ezáltal a 10 biológiai hasznosulás növelése.

b) A megfelelő berendezéssel megvalósított kezelés hatására az antinutritív anyagok szintje jelentős mértékben csökken, miáltal a termék közvetlenül fogyaszthatóvá válik, mind táplálkozási, mind ta- ¹⁵ karmányozási szempontból.

c) Bizonyos káros anyagok bomlásával a tárolási idő növelhető. Ilyenek pl. az avasodást gyorsító enzimek, melyek az in situ hődenaturáció során inaktiválódnak.

d) Ha nem különlegesen nagy teljesítményű magnetron alkalmazásával, hanem több 1-2 kW-os magnetronnal érjük el a kívánt célt, a költségek csökkennek. ,,

e) Az eljárás és berendezés viszonylagos egyszerűsége folytán ismert más technológiákhoz kapcsolható. (Pl. előmelegítés, szállítás, őrlés, stb.)

Claims (12)

1. Eljárás emberi és/vagy állati tápanyagként hasznosítható növényi vagy állati eredetű anyagok biológiai hasznosíthatóságának feljavítására, melynek során a kiindulási anyagot - adott esetben , előkészítő kezelés, pl. kondicionálás után — mikrohullámú energiaközléssel hőkezeljük és a hőkezelt i munkatárgyat adott esetben további fizikai kezelés-; nek (pl. őrlés, szárítás) alávetjük, azzal jellemezve, 40 hogy a munkatárgyat önmagában ismert (pl. a gravitációs, vibrációs, szállítószalagos) anyagtovábbító pálya alkalmazásával, alkalmasan választott szállítási sebességgel átvezetjük a mikrohullámú munkatéren, mimellett a munkatéren belül alkat- 45 mázott szállítási sebesség (v_sz):

TÜWj^T^)·^aho1

L, — a gerjesztőenergiának kitett munkatér hossza;

T_k(W) - a munkatérrel időegység alatt közölt mikrohullámú energia függvényében a munkatárgyra megállapított minimális kezelési időigény és

T_m(W) - a munkatérrel időegység alatt közölt mikrohullámú energia függvényében a munkatárgyra megengedhető maximális kezelési időtartam. (Elsőbbség: 1981. 10. 06.)

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a munkatárgyat 15 — 35%, előnyösen 18 — 22%, célszerűen 20% nedvességtartalomra kondicionáljuk. (Elsőbbség: 1981. 10. 06.).

3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a kondicionálás során ásványi sava(ka)t vagy só(ka)t adunk a munkatárgyhoz. (Elsőbbség: 1981. 10. 06.).

4. A 2. vagy 3. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a mikrohullámú kezelést megelőzően egy vagy több ízesítő anyagot, pl. konyhasót vagy cukrot keverünk a munkatárgyhoz, akár a kondicionáló művelettel egyidejűleg, akár azt követően. (Elsőbbség: 1982. 08. 18.).

5. A 2 —4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy munkatárgyként hüvelyest alkalmazunk és azt a mikrohullámú kezelés előtt, de a kondicionáló lépés után olyan áztatólében kezeljük, mely 0,005 és 0,1 % közötti koncentrációban élesztő invertáz enzimet vagy ún. raffinóz bontóenzimet (a-galaktozidáz) tartalmaz. (Elsőbbség: 1982. 09. 27.).

6. Az 5. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az enzimes kezelést ízesítést lépés után hajtjuk végre. (Elsőbbség: 1982. 09. 27.).

7. Az 5. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az enzimes kezelést olyan áztatólében végezzük, mely az ízesítéshez szükséges mértékű konyhasót tartalmaz és kívánt esetben az enzimes kezelést követően egyéb ízesítő anyagokat is hozzákeverünk a munkatárgyhoz, mielőtt a mikrohullámú kezelést végrehajtanánk. (Elsőbbség: 1982. 09. 27.).

8. Berendezés emberi és/vagy állati tápanyagként hasznosítható növényi vagy állati eredetű anyagok biológiai hasznosíthatóságának feljavítására, kondicionáló térrel, mikrohullámú munkatérrel és adagolószerkezettel, < azzal jellemezve, hogy az adagolószerkezet a mikrohullámú munkateret átszelő szállítócsatornával (31) és önmagában ismert (pl. gravitációs, vibrációs, szállítószalagos) folyamatos üzemű anyagmozgató eszközzel van kialakítva. (Elsőbbség: 1981. 10. 06.).

9. A 8. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a mozgató eszköz ejtőcső (24), mely alatt vibrációs szelep (22) van elrendezve. (Elsőbbség: 1981. 10. 06.).

10. 8. vagy 9. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szállítócsatornának a haladási irányra merőleges síkban mért hasznos szállítási keresztmetszete: λ/4x λ/4, ahol λ a mikrohullámú gerjesztőenergia hullámhossza. (Elsőbbség: 1981. 10. 06.).

11. A 8-10. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a munkateret N darab (előnyösen 2<N<20) egyező paraméterű magnetron (32) soros és/vagy párhuzamos kaszkádkapcsolásával kialakított eredő tér alkotja. (Elsőbbség: 1981. 10. 06.).

12. A 8-11. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a munkatérrel csatolt gőzvezeték és/vagy az energiaforrás hűtővezetéke — a munkatárgy haladási pályájának kezdeti szakaszában elrendezett — hőcserélővel közlekedik. (Elsőbbség: 1981. 10. 06.).