HUT68599A - Process for solubilising an alpha-glucan containing foodstuff - Google Patents

Description

ELJÁRÁS α-GLÜKÁNT TARTALMAZÓ ÉLELMISZER OLDHATÓVÁ TÉTELÉRE

Smith-Kline Beecham PLC, Brentford, GB

Feltaláló:

CAMBURN Philip Adam, Slough, GB

A faomzetköB·^ bejelentés napja: 1992.10.13.

Elsőbbsége: 1991.10.17. (9122109.3) GB

A nemzetközi bejelentés száma: PCT/GB92/01877

A nemzetközi közzététel száma: WO 93/07769

79138-3072A

- 2 A találmány tárgya eljárás α-glükánt tartalmazó élelmiszer oldhatóvá tételére, amelyekkel folyékony élelmiszerek, például malátázott élelmiszerital típusú termékek nyerhetők. A találmány tehát vonatkozik az ilyen termékek gyártásánál alkalmazott eljárásra, másrészt újszerű termékekre, amelyek ilyen eljárással állíthatók elő.

Porított élelmiszer ital jellegű termékeket világszerte alkalmaznak, például lefekvéskor ital készítéséhez és/vagy folyékony tápszerek készítéséhez, amelyek közül az egyik legnevezetesebb egy malátázott folyékony élelmiszer, amelyet a kereskedelmi forgalomban Horlicks néven árusítanak. Az ilyen termékekre jellemző fogyasztáskor a sima testes érzet és igen jól oldhatók vízben vagy tejben, amelyet a felhasználónak kell hozzáadnia. Azon eljárásnak a részletei, amelylyel a Horlicks és a hasonló élelmiszer italok készülnek, sok éven át kereskedelmi titkot képeztek, annyi azonban ismert róluk, hogy gabonákból készítik, amelyben a keményítőt csíráztatott árpából nyert maláta enzimekkel teljesen oldhatóvá teszik. Az eljárás során az oldhatóvá tett terméket tejtermékekkel, cukorral és más összetevőkkel összekeverik és szállítják.

A porított élelmiszer ital termékek készítésére használt, ismert eljárások nem csupán összetettek, de egyúttal azzal a hátránnyal is rendelkeznek, hogy a felhasznált nagymennyiségű víz felhasználása miatt költségesek, mivel ezt a vizet a porított termék elkészítéséhez hevítéssel el kell távolítani.

79138-3072Ά

- 3 Extrudáló főzést széles körben használnak az élelmiszeriparban, különösen állateledelek, csemegék, és reggeliként fogyasztott gabonaételek gyártásához. Az ilyen ismert extrudáló eljárásoknál a végterméknek folyadékokban, például vízben való oldhatósága nem kívánatos, mivel általában véve fontos, hogy a termék folyadék jelenlétében is szemcsés és ropogós maradjon. Az ilyen eljárások során többnyire gélesített szemcsék (amelyek emészthetők, de nem oldhatók) és diszpergált és fragmentáit keményítő molekulák (amelyek oldhatók és emészthetők) keveréke keletkezik, amint azt M.H. Gomez és J.M. Aguilera ismerteti (J. Food Sci. (1984) 49.szám, 40-43. old.). Hasonló a helyzet olyan kötőanyagoknál, amelyeknél káros a jó oldhatóság (lásd az US 3,159,505 szabadalmi leírást). Fontos továbbá, hogy a végtermék nedves levegő hatására ne váljon ragadóssá és ne lágyuljon meg, amit a kapott termék higroszkópikus tulajdonsága okoz.

Extrudáló főzést használnak az előgélesített instant lisztek (például a GB 919,906 szabadalmi leírás szerint) és keményítők gyártásához, amelyekre jellemző a hideg víz hatására történő megduzzadás. Ilyen termékekben a természetes keményítő szemcsés jellege többnyire érintetlen marad annak érdekében, hogy létrejöjjön ez a duzzadó és sűrűsödésre hajlamos tulajdonság. Maga a termék annak ellenére nem igazán oldható, hogy rájuk helytelen módon az irodalomban az oldható jelzőt alkalmazzák (lásd például az US 4,465,702 szabadalmi leírást). Az instant jelző csupán annyit jelent, hogy főzésre nincs szükség, de nem azt, hogy a termék vízben oldható lenne.

79138—3072A • «

- 4 A fenti felhasználások esetében az extrudálási eljárás mechanikai durvaságát és keményítő diszpergáló hatását korlátozni kell. Következésképpen nem fordítottak figyelmet olyan termékek extrudáló főzéssel való előállítására, amelyeknek jó oldhatósága különösen kívánatos.

Az FR 2,268,473 szabadalmi dokumentum olyan eljárás lehetőségét ismerteti, amellyel alacsony csigasebesség, magas hőmérséklet és mérsékelt nedvességtartalom mellett burgonyakeményítőt extrudálnak és ezzel növelik oldhatóságát. Ezen ismert eljárás lényeges jellemzője, hogy az extrudáló berendezésbe járulékosan hőt táplálnak be. Ezen túlmenően ez az irodalom nem ismerteti élelmiszer ital gyártását az extrudált anyagból, de nem is ismerteti az extrudáló főzés felhasználását más alapanyagokból, például gabonalisztekből készített élelmiszer italok gyártásához. Ezen szerzők szerint így feldolgozva a gabona keményítők olyan terméket eredményeznek, amelynek oldhatósága nem több, mint 50 t%, miközben nem szenvednek számottevő szerkezeti leépülést. Ugyanez az irodalmi hely új összetevők gyártását ismerteti ezen eljárás felhasználásával. Ezekre az összetevőkre jellemző, hogy 80 %-os etanolban oldhatóak és polimerizációs fokuk 1 és 14 között van. Ezen termékek hiányossága az, hogy higroszkópikusak, ami megköveteli nedvességzáró tasakokba való csomagolásukat .

A találmány azon a felismerésen alapul, hogy az élelmiszer ital termékek gyártása számottevő mértékben javítható extrudáló módszerek felhasználásával, amellyel a beadott anyagot nagymértékű mechanikai aprításnak és nyírásnak tesz79138-3072A • · » • ·

- 5 szűk ki nagy sebességgel forgó csiga segítségével. Ez megvalósítható például több, egymás utáni nagy nyírási igénybevételt okozó szakasz alkalmazásával. A csiga nagy sebessége által kifejtett igen nagy aprító hatás és erős mechanikai nyírás különösen a beadott anyagban levő keményítő összetevőt teszi teljesen oldhatóvá.

Úgy találtuk továbbá, hogy az extrudáló berendezés csigájának és az extrudálási paramétereknek körültekintő és észszerű megválasztásával elérhető a diszpergáló és fragmentáló hatás maximalizálása annak érdekében, hogy olyan új terméket lehessen előállítani, amelyre a felhasználás során kívánatos nagymértékű oldékonyság folyadékokban (különösen vízben), kis viszkozitás, fogyasztáskor a sima érzet és testesség. A testesség szokásosan a nagymértékben polimerizált (a polimerizáció foka például nagyobb mint 14) dextrinek jelenlétének köszönhető.

A találmány értelmében eljárást dolgoztunk ki a-glükánt tartalmazó élelmiszer oldhatóvá tételére, amely eljárás során 40 t%-nál kisebb nedvességet tartalmazó szénhidráttartalmú anyagot extrudáló berendezésben erőteljes mechanikai aprításnak vetünk alá olymódon, hogy amennyiben a szénhidrát egy α-glükán, akkor az extrudátumban az oldható, 50-nél kisebb polimerizációs fokú α-glükán összetevő aránya egynél nagyobb, viszonyítva az olyan α-glükán tartalomhoz, amelynek polimerizációs foka kisebb, mint 50, és olymódon, hogy őrlés után az élelmiszer oldhatósága vízben nagyobb, mint 55 t%. A találmány értelmében előnyösen extrudálható anyagok a gabonákból és más növényekből készített élelmiszerek.

79138-3072A • «

- 6 Az extrudáló berendezés előnyösen csigát tartalmaz legalább két nagy nyíró igénybevételt létrehozó szakasszal. Az egyik lehetőség szerint az extrudáló berendezés iker-csigát tartalmaz. A találmány szerinti eljáráshoz előnyös ikercsigás extrudáló berendezés egy olyan együttforgó készülék, amely egymáshoz teljesen illeszkedő öntisztító csigákat tartalmaz . Megfelelően alkalmazható berendezéseket gyártanak a következő cégek: APV-Baker (Peterborough UK), Bühler Uzwil (CH) vagy Werner und Pfleiderer GmbH (Stuttgart DE). Ugyanakkor egyetlen csigát alkalmazó berendezések is használhatók.

A csiga sebessége tipikusan percenként 300 és 1000 fordulat közötti tartományban van, és a matrica átmérője 0,5-5 mm tartományban van. Az eljárás előnyösen végrehajtható olyan extrudáló berendezéssel is, amelynek matricát hordozó lapja nincs, és így az extrudáló henger vége nyitott.

Az extrudálási folyamat során kialakuló hőmérséklet célszerűen 150-250°C között, előnyösen 190-210°C közötti tartományban van. Az eljárást előnyösen autogén extrudálással hajtjuk végre (vagyis anélkül, hogy járulékos külső hőforrást alkalmaznánk). Az extrudálási művelet alatt keletkező hőmérséklet jelzi a folyamat erőteljességét és tükrözi az energia elvezetés mértékét. Általános esetben az extrudálási folyamat során keletkező nyomás általában véve 6,9xl0⁵l,38xl0⁷ N/m², szokásosan 2xl0⁶-10⁷ N/m² tartományban van. Előnyös, hogyha az eljárás erőteljességét jelző paraméterek változtathatók annak érdekében, hogy a kívánt terméket elő

79138-3072A lehessen állítani és amely körülmények többek között a használt extrudáló berendezés típusától függenek.

A találmány értelmében az eljárás nem függ az extrudálandó minta kémiai vagy biokémiai tulajdonságaitól (beleértve az enzimeket). Különösen nincs szükség arra, hogy az eljárást savas körülmények között vagy enzimek jelenlétében kelljen végrehajtani.

A találmány szeirnti megoldás egyik meghatározott változata olyan élelmiszer ital összetevő előállítására szolgáló eljárásra vonatkozik, amelynek során keményítőt hordozó élelmiszert extrudáló főzőben dolgozunk fel alacsony nedvességtartalom mellett és elegendően erőteljes mechanikai aprítás! körülmények mellett olyan extrudátum előállításához, amely az eljárásnak hozzáadott édesítő anyagok hiányával való végrehajtása esetében 8-nál kisebb dextróz ekvivalens és őrlés után 55 t% értéket meghaladó valódi oldhatóság jön létre. Az ilyen termékek számos korábbi extrudált keményítőt hordozó terméktől az különbözteti meg, hogy az oldhatóvá tett keményítő aránya megközelíti a 100%-ot. A szakember számára nyilvánvaló, hogy a találmány szerinti megoldás nem csupán élelmiszer italok előállítására használható, amelyekkel különféle termékek is előállíthatok.

Az eljárás révén elérhető egyik fontos előny a gazdaságosság, mivel a megfelelő termék nyerését megelőzőleg a víz eltávolításával kapcsolatos költségek lecsökkennek vagy éppen kiküszöbölhetők. Maga az eljárás is egyszerű, mint az élelmiszer italok előállítására szolgáló ismert eljárások és segítségével új és érdekes ízű termékek állíthatók elő. Kü79138-3072A • · • · · ··:·^:: · :··.

• ·· «· lönösen hasznos jellemvonása a találmány szerinti megoldásnak, hogy alkalmas nem édes extrudátumok előállítására, amely extrudátum testesítő anyagként használható fűszerespikáns italok előállításához. Az édesség mértékét a cukor egyenérték (dextróz ekvivalens érték, vagyis DE-érték) adja meg. A cukor egyenérték nagysága kiszámítható például a ferri-cianid szám meghatározásának alapján. (Schoch, T.J.: Methods in Carbohydrate Chemistry. Vol.4. R.L. Whistler ed., Academic Press Inc., New York, 64. old. (1964).

A találmány szerinti eljárás további előnye a nagyobb oldhatósági tartomány és jobb viszkozitási jellemzők, valamint az íz kialakításának gazdaságossága.

A szakember számára nyilvánvaló, hogy az extrudáló csiga alakja és sebessége a matrica vagy az extrudálásra használt más szűkítőelem, az adagolási sebesség, valamint a főző extrudáló berendezésbe beadott keményítőt hordozó élelmiszer nedvességtartalma úgy választandó meg, hogy optimális legyen a keményítő aprítása/szétbontása, amelyet a nagy nyírási sebesség mellett a motor energiájának viszkozitás okozta felemésztése hoz létre. Ilyen körülmények között a keményítő egyidejűleg megömlik és a makromolekulák szétbomlása eredményezi az oldékonyságot. Járulékosan a makromolekulák szétbomlása is kialakulhat annak érdekében, hogy makrodextrinek keletkezzenek, amelyek molekulasúlya közepes vagy nagy (polimerizációjuk foka például főleg 50 és 50000 közé esik). Az ilyen makrodextrinekre jellemző a vízben való jó oldékonyság és az oldat alacsony viszkozitása, amely megfelelő testességet és élvezeti értéket ad.

79138-3072A

- 9 A találmány szerinti eljárás előnyös foganatosítási formája esetében az extrudátumot hagyományos módon megőröljük és ezáltal élelmiszer italport nyerünk.

A találmány szerinti eljárás révén nyert extrudátum őrlése után az oldékonyság vízben nagyobb, mint 55 t%, előnyösen nagyobb, mint 70 t%, tipikusan 80 t% vagy ennél több, és ez az oldékonyság valódi. Ezt a valódi oldékonyságot jellemző számot úgy nyertük, hogy az anyagot óvatosan eloszlattuk vízben, centrifugáltuk és az oldható anyagot a felül úszó oldat szárítása útján elemeztük. A vízben oldhatóságot jellemző koröbbi meghatározásoktól (például az US 4,465,702 szabadalmi irat) eltérően az oldékonyság meghatározásának ez a módszere nem igényel nagysebességű keverési lépést, amely a megduzzadt szemcseszerkezetek további széttöredezését okozná, és mesterségesen túlnövelné az oldékonyságot. Az oldékonyság fent ismertetett módszere álláspontunk szerint a valódi oldékonyság pontosabb meghatározását teszi lehetővé.

A vizes oldatnak általában véve kicsi a viszkozitása, előnyösen kisebb, mint 100 mPas, még előnyösebben kisebb, mint 5 mPas 70°C hőmérsékleten 6 t% oldat esetében.

Előnyösen a találmány szerinti eljárás során feldolgozási segédanyagok használhatók. A feldolgozási segédanyagok magukban foglalnak olyan összetevőket, amelyek befolyásolják a pH értékét, a redox potenciált, az enzimaktivitást, hidrogén kötést és/vagy más környezeti jellemzőket vagy molekulák közötti viszonyokat az extrudáló berendezés belsejében. A feldolgozási segédanyagok magukban foglalhatnak egy vagy

79138-3072A ···» · * ζ*·, *·»’ • ·· ··*..· ..·

- 10 több antioxidánst (például aszkorbinsav, aszkorbil-palmitát és tokoferolok), kéndioxidot, fémsókat, savakat, alkáli vegyületeket, felületaktív anyagokat, mint például lecitin és keményítő puhítókat, például kálcium-kloridot. Az egyik feldolgozási segédanyag a foszforsav. Használhatók más savak is, például citromsav. A citromsav alkalmazása annyiban előnyös, hogy jó aprítóképességgel rendelkezik.

A savaknak extrudálási műveletek során savhigítóként való felhasználását ismerteti Kervinen R., Suortti T., Olkku J. és Linko P.: Lebensmittel-wissenschaft und Technologie (1985) 18, 52-59 és Faubion J.M., Hoseney R.C. és Seib P.A.: Cereal Foods World (1982) 27 (5), 212-216.

A találmány szerinti eljárás megkülönböztető jegyét képezik a fent ismertetett előnyök, amelyek elérhetők savak hiányában, valamint savak, például citromsav vagy foszforsav jelenlétében, amelyek felhasználhatók az égés megelőzésére, amely fellépne egyébként a erős mechanikai nyírás miatt. Ezek a savak használhatók egyúttal többértékű kationok felbontására, amelyek különben hajlamosak lennének oxidációt elősegítő katalizátorként működni.

Az extrudátum elemzésére szolgáló módszerek nyilvánvalóak a szakember számára és magukban foglalják például a gél áthatolásos kromatográfiát (Gel-permeation-chromatography = GPC). Általában véve bármely erre alkalmas kromatográfiás rendszer felhasználható (például vizes GPC vagy más alkalmas poli-metil-akrilát gélek) valamely erre alkalmas kijelző rendszerrel társítva. Egy alkalmas elemző rendszert és jegyzőkönyvet ismertetnek a későbbi példák. A gél áthatolásos

79138-3072A ···· ν ·*» · ♦ ··’ ···

- 11 kromatográfia kisszögű fényszórással társítva ugyancsak felhasználható az extrudátum oldékony frakciójában a molekula méretek részletes jellemzésére. Analitikai ultracentrifugálás ugyancsak felhasználható az extrudátum molekulasúlyának jellemzésére. További alkalmas módszereket ismertet Harding S.E. et al. (1991): Advances in Carbohydrate Analysis, 1, 63-144.

A találmány szerinti eljárással előállított extrudátum oldékony frakciója kimutathatóan közepes és nagy közötti méretű molekulákat tartalmaz, vagyis az előgélesített keményítő és az enzimes úton hidrolizált keményítő között van. Ez méretkizárásos kromatográfiával mutatható ki.

A találmány szerinti megoldás révén új termékek állíthatók elő a találmány szerinti eljárás foganatosítása útján.

Úgy találtuk, hogy tipikus extrudálási körülmények között az oldékony és 50-nél nagyobb polimerizációs fokú aglükán aránya nagyobb, mint az 50-nél kisebb polimerizáltsági fokúé és ez az arány (a továbbiakban K_a50) értékét tekintve mindig nagyobb, mint 1. Ugyanez a viszonyszám enzimesen bontott vagy savval cukrosított keményítők esetében kisebb, mint 1. Ez a K_a50 ennélfogva jellemző az extrudált makrodextrinekre. A találmány szerinti megoldás egyik előnye abban van, hogy a makrodextrinek közepes molekulamérete azt jelenti, hogy teljességgel alkalmasak az emésztésre és megfelelnek az aktuális egészségügyi ajánlásoknak, amelyek szerint az étrendben célszerű az összetettebb szénhidrátok arányának növelése. További előnye az, hogy az ilyen makrodextrinek nem higroszkópikus tulajdonságúak, ezért tárolá

79138-3072A suk kisebb problémát okoz, mint a kisebb molekulasúlyú cukroké, amilyenek például enzimatikus vagy savas bontás útján állíthatók elő.

Megfelelő keményítő/α-glükán tartalmú és alacsony nedvességtartalmú élelmiszerek közé tartoznak a gabonák, a gumós és hüvelyes növények lisztje, valamint ezek keményítői.

A keményítő tartalmú élelmiszert előnyösen gőzöléssel vagy más egyéb eljárással (például előgélesítéssel) lehet kezelni az extrudálás előtt vagy után. A gőzzel való kezelés használható a lipideket gátló enzimek inaktiválására, amelyek egyébként elősegítenék az avasodást. A kezelt vagy kezeletlen keményítő tartalmú élelmiszerhez extrudálás előtt vagy után előnyösen adalékok adhatók.

Meglepő módon úgy találtuk, hogy a találmány szerinti eljárás alkalmas olyan élelmiszer ital összetevő előállítására, amelynek megvannak a kívánt tulajdonságai, különösen jó a vízben való oldékonysága, és amelyek olyan nyersanyagokból, például búzalisztből készíthetők, amelyeket mindeddig úgy tekintettek, hogy oldékonnyá tételük vagy extrudálással való lebontásuk nehéz. Következésképpen a találmány szerinti megoldás esetében a keményítő tartalmú élelmiszer előnyösen gabonaliszt (például búza- vagy árpaliszt). Gabonaliszt használata esetén ezek előnyösen a hagyományos őrlési művelet során eltávolított korpától mentes.

A találmány szerinti élelmiszer ital összetevő lényegében gabonalisztből kiindulva extrudálási művelettel nyerhető, és ennek az összetevőnek őrlés utáni valódi oldékonysága vízben nagyobb, mint 55 t%.

79138-3072A

Jelen leírásban alacsony nedvességtartalom alatt azt értjük, hogy a keményítő tartalmú élelmiszer 0-40 t%, előnyösen 15-20 t% vizet tartalmaz. A nedvességtartalom előnyösen akkora, hogy az extrudátumot egy esetleges őrlési lépés előtt vagy után nem kell szárítani.

A találmány szerinti eljárással készített élelmiszer ital összetevő előnyösen ízesítve van. Ez szokásosan természetes ízesítő élelmiszerek, például kakaó és/vagy más ízesítő adalékanyagok hozzáadásával történik. A találmány értelmében azonban az íz az eljárás alatt alakulhat ki egy vagy több ízkiemelő anyag, például cukrok, aminosavak, fehérjék és zsírok hozzáadásával. Egy másik lehetőség szerint a keményítő tartalmú élelmiszer előzetesen ízesítve van, amely adott esetben a fentiekben ismertetett ízkiemelő anyagok jelenlétében extrudálható.

Egy további előnyös foganatosítási mód esetében az előízesített élelmiszeranyag malátázott gabonalisztet tartalmaz, amellyel malátázott élelmiszer ital termék, előnyösen malátázott élelmiszer italpor nyerhető.

A találmány szerinti eljárás során adott esetben további összetevők juttathatók be menet közben vagy a végső élelmiszer ital összetevőhöz és ilyen adalékanyagok lehetnek például különböző édesítő anyagok, rostanyagok, fehérjék, zsírok, vitaminok és ásványi anyagok. A találmány szerinti eljárás során tápanyagként, ízkiemelő anyagként és testességet adó anyagként hozzáadott zsírok vagy fehérjék megegyezhetnek a hagyományos eljárások során alkalmazott anyagokkal, és előállíthatok például tejből, tojásból vagy növényi nyer79138-3072A

- 14 sanyagokból. Az olyan összetevők, amelyek tápértéke a nagy hőmérsékletű főzés során lecsökken, az extrudálás utolsó szakaszában vagy az extrudálást követő száraz keverés során adható hozzá.

A találmányt a továbbiakban az alábbi példák és a mellékelt rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon:

az 1. ábra szilárd anyag és folyékony anyag beadagolására szolgáló bemenettel ellátott extrudáló henger hosszmetszete a 2. ábra ehhez hasonló elrendezés előre és hátra szállító szakaszok egymás után rendezésével kialakított nyírószakaszokkal a 3a ábra az 1. ábra szerinti extrudáló henger csigájának visszafelé tápláló dagasztó szakasza, a 3b ábra a 3a ábra szerinti dagasztó lapátok tengelymetszeti képben a 4. ábra előre hajtó és visszafelé hajtó csigaelemekből összeállított nagy nyírású szakasz.

Az ábrák extrudáló berendezés részleteit mutatják vázlatosan (vagyis nem méretarányosan). Az 1. ábrán bemutatott 1 extrudáló henger extrudáló főző berendezés részét képezi és szilárd anyagok betáplálására szolgáló 2 bemenettel és folyékony anyagok betáplálására szolgáló 3 bemenettel van ellátva. Középen egymással egytengelyűén és hatszögű 10 hajtótengelyen elrendezett különböző elemekből álló csiga van, és 9 zárósapka zárja le. A csiga előre szállító 4 csigaelemeket, csökkentett emelkedésű előre szállító 5 csigaelemeket és visszafelé szállító dagasztó lapátokból (lásd 3a és 3b

79138-3072A ábrákat) nagy nyíróigénybevételt létrehozó 6 munkaszakaszokat tartalmaz, amelyben a dagasztó lapátok egymáshoz képest 60° szögosztásnyira vannak elhelyezve. Használat során a szilárd anyagokat a 2 bemeneten át adagoljuk be, és az expandált terméket nagymértékű szűkületet képező matrica 8 lyukán át kiextrudáljuk.

A 2. ábra az 1. ábrától annyiban tér el, hogy a nagy nyíróigénybevételt olyan 7 munkaszakaszók képezik, amelyeket váltakozva elrendezett, előre szállító és visszafelé szállító csigaelemek alkotnak (lásd a 4. ábrát), amelyek helyettesítik a 6 munkaszakaszt alkotó dagasztó lapátokat, valamint a matrica lapot és a 8 nyílást.

A találmány szerinti eljárás előnyös foganatosítási módja esetében a folyékony anyag bejuttatására szolgáló 3 bemeneten át vizet nyomunk az extrudáló hengerbe olyan ütemben, amely elegendő a beadott anyag nedvességtartalmának 18 t% értékre emeléséhez (a nedves anyaghoz viszonyítva), miközben a szilárd anyagokat 150 kg/óra sebességgel tápláljuk be. A csiga sebességét 450 fordulat/perc értéken tartjuk, és az extrudálást autogén módon (vagyis külső hő betáplálása nélkül) hajtjuk végre két darab 2 mm átmérőjű hengeres matricán, amelynek járathossza 4 mm. A matricákból kipréselődő termék vékony zsinórrá terjed ki a benne levő gőz hatására és ezt a zsinórt a matricát hordozó lap és a 8 nyílás külső felületének szomszédságában elhelyezett forgó vágó pengék segítségével kezelhető méretű szemcsékre aprítjuk.

A találmányt a továbbiak során példák kapcsán ismertetjük.

79138-3072Ά

1. példa

Porított élelmiszer ital alapot készítettünk a következő módon:

Kereskedelmi forgalomból vett malátázott búzamintát görgős malomban aprítottunk és ebből körülbelül 80% mennyiségű malátázott búzaliszt őrleményt nyertünk. A malátázott búzalisztet ezután a következő arányokban egyéb összetevőkkel kevertük:

72% kiőrlésű piskótaliszt 86,7 t% malátázott búzaliszt

5,0 t% sovány tejpor citromsav aszkorbinsav

7,5 t%

0,75 t%

0,05 t%

A keveréket ikercsigás extrudáló berendezés adagolási tartományába adagoltuk. Az extrudáló berendezés APV (korábban Baker-Perkins) gyártmányú, MPF50 MK2 típusú berendezés volt, amelynek kialakítását vázlatosan (nem méretarányosan) az 1. ábra mutatja. Ezután autogén extrudálást végeztünk tipikus körülmények között, amelyet a következő állandósult jellemzők jellemeznek.

Matricanyomás 2,9xl0⁶ N/m² matrica hőmérséklet 194°C fajlagos mechanikai energia felhasználás 0,124 kWh/kg.

A szemcsék nedvességtartalmát a kilépés utáni elpárolgás és az ezt követő hűtés útján 7-8 t% értékre csökkentettük. Ez fluidágyas szárítóban, 75-80°C hőmérsékleten történő szárítással tovább csökkenthető mintegy 5 t% értékre. A szá79138-3072A rított expandált szemcséket ezután 200 mikron méret alá őröltük.

Eredményként olyan port kaptunk, amely kellemes maláta ízű alapot ad, kicsi a sűrűsége (0,1 g/ml) és kitűnő használati jellemzői vannak.

Valódi oldódóképesség vízben 80 % 30°C hőmérsékleten viszkozitás 6 t%-os oldatban4 mPas 70°C hőmérsékleten

2. példa

Malátázott italport készítettünk a következő módon:

Az 1. példában megadott, malátázott búzalisztet 72% kiőrlésű piskóta búzalisztet, sovány tejport és aszkorbinsavat tartalmazó keveréket készítettünk azzal az eltéréssel, hogy a citromsavat foszforsavval helyettesítettük és ezt a folyékony összetevő beadására szolgáló 3 bemeneten át adagoltuk be.

A keveréket ezután Bühler DNDG62 típusú ikercsigás és a

2. ábrán bemutatott vázlatnak (nem méretarányos) megfelelően kialakított extrudáló berendezés adagolási tartományába juttattuk .

A berendezésbe a folyadék beadagolására szolgáló 3 bemeneten át foszforsav vizes oldatát juttattuk be, amelynek adagolási sebességét úgy számítottuk ki, hogy a foszforsav koncentrációja 0,75 t%, az össznedvesség tartalom 19 t% legyen, 245 kg/h szilárd anyag adagolási sebesség esetén. A csiga sebességét 450 fordulat/perc értéken tartottuk, és autogén extrudálást végeztünk. Az utolsó nagy nyírást okozó munkaszakaszón való áthaladás után a nedvességtartalom elgőzölgésének hatására az extrudátum expandált és ezt az ezt

79138-3072A követő szállítócsiga elemekkel összenyomtuk. Ennek hatására a termék és a gőz jól elvált egymástól. A termék zavartalanul lépett ki az extrudáló henger alapjánál levő nyíláson át és egymástól különálló jól kezelhető darabokat tartalmazott, amelyek alakja hasonló volt a csigaelemek alakjához. A gőz a henger nyílásának tetején lépett ki, és a külső légtérbe szellőzött. A termék kezelhetőségének eléréséhez nem volt szükség vágószerkezetre.

Az autogén extrudálás közben a következő állandósult jellemzőket figyeltük meg:

maximális hőmérséklet 188°C legnagyobb nyomás l,39xl0⁶ N/m² fajlagos energiafelhasználásO,145 kWh/kg.

A nedvességtartalom kilépést követő elpárolgása és a további hűtés során a nedvességtartalom 5-6 t% értékre csökkent. Ezután a terméket megőrölve 200 mikronnál kisebb szemcseméretű port készítettünk, amelynek a következő jellemzői voltak:

valódi oldékonyság vízben 78 % 30°C hőmérsékleten viszkozitás 6 t%-os oldatban3 mPas 70°C-on sűrűség ömlesztett állapotban 0,7 g/ml.

Ezt a port ezután cukorral, tejporral és ásványi anya-

gokkal kevertük a következő arányban:
porított extrudátum	72,5	t%
cukor (szaharóz)	24,0	t%
sovány tejpor	2,0	t%
nátrium-klorid	0,85	t%
ká1ium-bikarbonát	0,65	t%

79138-3072A

- 19 Ez a keverék vízzel vagy tejjel elkeverve kellemes ízű krémes malátás tápláló italt ad.

3. példa

Porított csokoládés, malátás élelmiszer italt készítettünk a 2. példához képest azzal az eltéréssel, hogy az extrudáló berendezésbe beadott szilárd anyagokat előzetesen a következők szerint kevertük össze:

72% kiőrlésű piskótaliszt 72,5 t% malátázott búzaliszt 7,5 t% kakaó 20,0 t%

A folyékony összetevők beadására szolgáló 3 bemeneten át az extrudáló berendezésbe foszforsav oldatot nyomtunk be olyan sebességgel, hogy a foszforsav koncentrációja 0,75 t.%, és a nedvességtartalom 19 t% legyen, 245 kg/h szilárd anyag betáplálási sebesség mellett.

Autogén extrudálást végeztünk a 2. példának megfelelően, majd hűtés és őrlés után olyan finom port nyertünk, amelynek jellemzői a következők voltak:

valódi oldékonyság vízben 74% 30°C-on viszkozitás 6 t% oldatban 4,5 mPas 70°C-on ömlesztési sűrűség 0,5 g/ml

Ezt a port a továbbiakban a következő arányokkal további összetevőkkel kevertük össze:

porított extrudátum	30,0 t%
malátázott búzaliszt	10,0 t%
cukor	38,0 t%
sovány tejpor	15,0 t%
kakaó	7,0 t%

79138-3072A

Az ennek eredményeként kapott keverék vízzel vagy tejjel elkeverve kellemes ízű csokoládés, malátás élelmiszer italt eredményez.

4. példa

Porított kávés, malátás élelmiszer italt készítettünk a

3. példához képest azzal az eltéréssel, hogy az extrudáló berendezésbe beadott szilárd anyagokat a következő arányokban kevertük össze:

72% kiőrlésű piskótaliszt	85,5 t%
malátázott búzaliszt	7,5 t%
kávé	7,0 t%

A keveréket a 3. példának megfelelően extrudáltuk és őröltük, majd a továbbiakban szárazon a következő arányban további összetevőkkel kevertük össze:

porított extrudátum 50 t% cukor 29,1 t% félig-instant sovány tejpor 20 t% nátriumklorid 0,5 t% kálium-bikarbonát 0,4 t%

Az eredményként kapott keverék vízzel vagy tejjel elkeverhető és kává ízű malátás élelmiszer italt ad.

5. példa

Malátás élelmiszer italport készítettünk a 2. példa alapján, de azzal az eltéréssel, hogy a nagy nyírást kifejtő munkaszakaszok számát csak kettőre csökkentettük. Az extrudáló berendezésbe beadott szilárd anyagokat a következő arányban kevertük össze:

tápióka keményítő 90%

79138-3072A * ♦ · · · · « • * · ···· ··· · · ♦ ·♦*♦ · · · ·· · ·

- 21
malátázott búzaliszt	5%
cukor	5%
Ezt a keveréket a keverési	művelet közben finom vízper-
mettel előzetesen nedvesítettük,	. A későbbiek során az extru-

dáló berendezésbe vizet nyomtunk olyan ütemben, hogy extrudálás közben az összes nedvességtartalom 19 t% legyen 100 kg/óra szilárd anyag adagolási sebesség mellett. Autogén

extrudálást végeztünk, amelynek

során a következő állandó-

sült jellemzőket figyeltük meg:

maximális hőmérséklet

148°C

fajlagos mechanikai energiafelhasználás 0,158 kWh/kg

Az eredményül kapott extrudátumot hűtöttük és finom porrá őröltük, és a következő eredményeket kaptuk:

valódi oldékonyság vízben	88%
viszkozitás 6%-os oldatban	6,7 mPas
Ka50	32

Ezt a port a továbbiakban a következő arányokban más összetevőkkel kevertük:

porított extrudátum	41 t%
malátázott búza lisztje	18 t%
cukor	17,5 t%
sovány tejpor	12,5 t%
savópor	8 t%
ásványi és ízanyagok	3 t%

Az eredményül kapott keverék vízzel vagy tejjel keverhető és kitűnő malátás élelmiszer italt ad, amelynek sima krémes szerkezete van. A végső kevert porra jellemző K_a50 értéke 13.

79138-3072A

6. példa

Az extrudátumokat a következő módszer szerint elemeztük:

g száraz mintát forralt, desztillált vízbe téve óvatosan 10 percig kevertük. A szilárd részeket vagy szűréssel (Whatman GFF szűrőpapír, Whatman Ltd, Maidstone, Kent, GB), vagy centrifugálással leválasztottuk és az oldatot gél áthatolásos kromatográfiának vetettük alá, amelyet egy előoszlopot és három Walters elválasztó oszlopot tartalmazó berendezés (Millipore Waters, GB gyártmány) felhasználásával végeztünk el ultrahidrogél töltettel ellátva (vizes GPC) a következőképpen: 1. oszlop; Waters 1000, 2. oszlop; Waters 5000, 3. oszlop; Waters 250. Valamennyi oszlop hosszúsága 300 mm. Érzékelőrendszerként Waters 410 refraktométert alkalmaztunk. Csúcsanalízist végeztünk Waters Baseline 810 program GPC kiegészítéssel ellátott számítógépes program felhasználásával.

A rendszert kalibráltuk 738-853009 molekulasúly tartományban kalibráló anyagokkal, például Polymer Labs gyártmányú Pullulan standards felhasználásával, amelyeket 0,1 M lítium-bromid vizes oldata alkotott. A mintákat (150 mikroliter) 0,1 mól koncentrációjú lítium-bromid vizes oldattal eluáltuk. Az oldószer izokratikus áramlási sebessége 0,8 ml/perc értékű volt.

Az előállított kromatográfiás görbéket kielemeztük és automatikus számítógépes rendszerrel integrálva meghatároztuk a görbék alatti területeket, és ebből meghatároztuk meghatározott molekula méretű anyagok jelenlevő mennyiségét.

79138-3072A • « ·· ·

- 23 Az 5. és 6. ábrák a mintákból kapott görbéket mutatják.

Az 5. ábra hagyományos enzimesen hidrolizált krumplicukor a 6. ábra extrudált malátás (gabona) ital alapján nyert görbéket szemléltet. A molekulaméretet a polimerizáció fokához viszonyítottuk, feltételezve, hogy 8000 dalton nagyjából 50 polimerizációs foknak felel meg. Meghatároztuk azon oldható anyagnak a mennyiségét, amelynek a polimerizációs foka nagyobb, mint 50, viszonyítva ahhoz, amelynek polimerizációs foka kisebb, mint 50.

A minták ilymódon való elemzésének eredményeit az 1.

táblázat mutatja.

I. táblázat

Minta K_a50 enzimatikusan hidrolizált burgonyacukor 0,026 enzimesen hidrolizált malátaital0,11 extrudált gabonaalap6,69 extrudált malátaital3,54

Claims (14)

1. Eljárás α-glükán tartalmú élelmiszer oldhatóvá tételére, azzal jellemezve, hogy 40 t%-nál kisebb nedvességet tartalmazó szénhidráttartalmú anyagot extrudáló berendezésben erőteljes mechanikai aprításnak vetünk alá olymódon, hogy amennyiben a szénhidrát egy α-glükán, akkor az extrudátumban az 50-nél kisebb polimerizációs fokú oldható a-glükán összetevő aránya egynél nagyobb az olyan α-glükán tartalomhoz viszonyítva, amelynek polimerizációs foka kisebb, mint 50, és olymódon, hogy őrlés után az élelmiszer oldhatósága vízben nagyobb, mint 55 t%.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrudálást legalább két nagy nyírási igénybevételt előállító munkaszakaszt tartalmazó csigával ellátott berendezésben végezzük.

3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrudálást iker-csigával ellátott berendezésben végezzük.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a műveleteket savas körülmények között végezzük.

5. A 2-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrudálást 300-1000 fordulat/perc tartományban levő csigasebességgel végezzük.

6. A 2-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrudálást matricatartó lap alkalmazása nélkül nyitott végű extrudáló hengerrel végezzük.

79138-3072A • · • · ·

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, az- ♦ ··

- 25 zal jellemezve, hogy az extrudálást a folyamat közben keletkező hővel 150-250°C hőmérséklettartományban végezzük.

8. Az 1-7.

igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy járulékos/külső hőforrás nélkül hajtjuk végre.

9. Az 1-8.

igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrudálóban citromsav van.

10. Extrudált α-glükánt tartalmazó és az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárással előállított termék, azzal jellemezve, hogy az 50-nél nagyobb polimerizációs fokú oldható α-glükán aránya az 50-nél kisebb polimerizációs fokú aglükánhoz képest nagyobb, mint 1.

11. A 10. igénypont szerinti extrudált termék, azzal jellemezve, hogy vízben való oldhatósága nagyobb, mint 80 t%-.

12. A 10. vagy 11. igénypont szerinti extrudált termék, azzal jellemezve, hogy az α-glükán tartalmú termék gabona, gumó, gyökér vagy hüvelyes növény lisztje vagy keményítője.

13. Élelmiszer ital összetevő, azzal jellemezve, hogy a 10-12. igénypontok bármelyike szerinti extrudált terméket tartalmaz.

14. Élelmiszer ital, azzal jellemezve, hogy malátázott búza lisztjét tartalmazza az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárással extrudálva.