KR19990063973A - 생리적으로 영양가 있는 제품의 제조방법 및그 방법을 수행하기 위한 플랜트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 곡물내에 존재하는 전분을 용해성 곡물로 효소 분해하고 이어서 보다 간단한 올리고당으로 연속 분해하는 것을 하나의 공정으로 수행하는 것에 의해 전분으로부터 영양가 있는 식품을 제조하기 위한 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 플랜트에 관한 것이다.
Description
단백질 및 전분 분해 효소를 이용한 전체 곡물의 가수분해가 스웨덴특허 A-7808870-5로부터 공지되었다. 개시된 방법은 높은 함량의 글루코즈를 얻기 위해 15 내지 30 시간이 소요되는 보다 복잡한 제조를 유도한다. 이러한 방법은 또한 긴 유지 시간으로 인해 연속 공정을 수행하는데 어려움이 있다. 종래 기술에 따른 방법은 먼저 단백질의 분해가 아미노산의 길이에 대해 단백질 가수분해 효소를 사용하여 60℃에서 2시간동안 제공되고, 그 후 75℃에서 α-아밀라제를 첨가하여 전분을 6시간동안 처리하여 사카라이드의 형성을 제공하는 것을 기초로 하고 있다.
이제 본 발명의 방법에 의해 곡물로부터 제품을 포함하는 글루코즈의 생산을 실현하고 그리하여 제조 시간이 상당히 단축된, 즉 연속 공정으로 제조할 수 있는 방법을 설명하겠다.
또한, 본 발명은 본 발명의 방법을 수행하기에 적당한 플랜트를 포함한다.
본 발명은 곡물내에 존재하는 전분을 용해성 덱스트린으로 효소 분해하고 이어서 보다 간단한 올리고당(oligosaccharide)으로 연속 분해하는 것을 하나의 공정으로 수행하는 것에 의해 전분으로부터 영양가 있는 제품을 제조하기 위한 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 플랜트에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 곡물로부터 인간 및 동물에게 응용가능한 영양가 있는 식품을 간단하고 합리적인 방법으로 얻는 가능성을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 목적은 다른 양의 글루코즈를 갖는 제품의 생산을 가능하게 하는 아주 간단하고 시간-절약형 방법을 얻기 위한 것이다.
어떤 응용에서, 최종 식품은 직접 사용될 수 있고 건조 또는 그 이상의 분류나 건조를 필요로 하지 않는다. 건조된 식품이 필요한 경우에는, 최종 식품은 스프레이 건조 또는 그 다양한 변형 방법, 또는 롤러 건조기에 의해 건조될 수 있다. 어떤 경우에는 제품의 섬유 성분은 분리되고 그 자체가 건조되어 매우 영양가 있고 먹기좋은 영양가 있는 섬유 식품으로 사용된다.
본 발명의 또다른 목적은 본 발명의 방법에 따른 제조 특히 연속 제조를 위한 제조 플랜트를 제공하는 데 있다.
도 1은 인큐베이션 타임에 따른 글루코즈 및 말토즈의 함량 변화를 도시한 그래프.
도 2는 통상적인 플랜트를 도시한 도면.
도 3은 플랜트의 혼합 리액터의 단면도.
도 4는 플랜트의 반응 리액터의 단면도.
도 5는 도 4의 반응 리액터의 회전축에 수직한 평면의 단면도.
도 6은 플랜트의 인큐베이션 리액터의 단면도.
본 발명은 전분을 용해성 덱스트린으로 젤라틴화 및 분해하고 이어서 보다 간단한 올리고당으로 분해하는 것을 하나의 공정으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
이것은 다른 형태의 효소가 만족스러운 작용을 하도록 조정한 pH 및 온도에 관련되는 조건에서 α-아밀라제와 아밀로글루코시다제를 제 1 상에 첨가하는 것에 의해 성취된다.
이 때, 전분의 신속한 분해는 젤라틴화의 초기에 얻어지는 점도의 매우 상당한 증가를 방지하는 것에 의해 얻어진다. 따라서, 보다 간단하고 저렴한 교반기 시스템이 사용될 수 있다. 동시에 전분의 보다 단순한 탄수화물로의 효소 분해가 매우 신속하게 얻어지고 몇 시간만에 최대의 글루코즈 함량을 얻을 수 있다.
또한, 제품은 소정의 인큐베이션 타임 및 아밀로글루코시다제의 적당한 양을 선택하는 것에 의해 글루코즈와 말토즈의 혼합물을 포함할 수 있다.
상술한 밀, 귀리, 보리, 호밀, 옥수수 및 사탕수수의 분쇄된 모든 곡물은 출발 원료로서 사용될 수 있다. 이 때 입자 크기는 공정에 필수적인 것은 아니고 오히려 교대로 사용되는 최종 건조 방법, 최종 제품의 분류 및 응용 분야에 의해 결정된다. 또한, 이들 곡물의 분말은 전분의 풍부한 원료로서 사용될 수 있다.
본 방법은 교반기를 구비하고 원하는 온도를 유지하기 위한 수단을 갖는 적당한 반응 용기내에서 수행된다. 그러나, 또한 본 발명은 혼합 및 가열 장치, 열 교환기, 반응 용기 및 최종 반응 용기를 포함하는 연속 생산에 바람직한 플랜트를 개시하고 있다.
통상, 교반되는 동안 원료는 40 내지 75℃, 바람직하게는 40 내지 60℃까지 예열된 물이 제공되고 α-아밀라제 및 아밀로글루코시다제를 구비하며, 이 때 전체 온도는 최대 55℃ 이다.
적당한 α-아밀라제는 터마밀(Termamyl, 등록 상표) 120L(Novo), 밴(BAN) 240L(Novo) 또는 이에 대응하는 것이다. 적당한 아밀로글루코시다제는 AMG 200L(Novo) 또는 이에 대응하는 것이다. 상술한 이들 효소는 액체 형태로 존재하고 따라서 정확한 투여량을 첨가하기가 용이하다. 터마밀이 사용될 때, 보다 적은 양의 칼슘 이온이 용액내에 요구된다.
원료를 이루는 전분의 약 30 내지 50%가 첨가될 때, pH의 조정은 염산 또는 시트린산 또는 기타 다른 적당한 산을 사용하여 4.5 내지 5.5, 바람직하게는 pH 4.9로 조정한다. 그 후, 온도는 원하는 글루코즈 함량 조성의 반응 제품을 얻을 때까지 60 내지 75℃의 범위까지 상승한다. 동시에 본 발명 방법에서 중요한 젤라틴화가 얻어지지만, 만약 전분이 부분적으로 분해되지 않는다면 전분의 분해로 인한 점도의 증가는 발생하지 않는다. 그 후, 효소는 사용된 아밀로글루코시다제의 열안정성에 따라 30 내지 60초동안 90 내지 95℃, 다르게는 120 내지 130℃ 까지 반응 제품을 가열하는 것에 의해 비활성화된다. 동시에 제품은 살균소독된다.
이제 최종 제품은 어떤 응용 분야에 직접 사용될 수 있고 다른 응용 분야에 있어서는 적당한 물함량으로 건조, 농축된 후에 사용된다. 제품의 저장은 최종 용도에 따라 적당한 디자인의 용기내에서 행해질 수 있다. 따라서, 무균포장이 가능하고 적당하다.
또한, 상술한 최종 제품은 스프레이 건조되거나 롤러 건조된다. 만약 섬유 파편이 분리된다면 이것은 바람직하게는 가열된 공기를 사용하여 건조기내에서 건조된다.
본 발명은 비제한적인 실시예를 참조하여 이하에 보다 상세하게 기술될 것이다.
실시예 1
밀가루로부터 출발한 글루코즈함량이 풍부한 제품의 제조
원료로는 통상 밀가루가 사용되고, 1.0 ml의 터마밀 120L과 2.0ml의 AMG 200ml를 함유하며, 약 55℃로 가열된 100O ml 물을 교반하는 동안 밀가루 500g이 첨가된다. 밀가루 약 50%가 첨가될 때 pH는 묽은 염산을 첨가하는 것에 의해 4.9로 조정되고, 밀가루를 모두 첨가했을 때 묽은 염산을 상기 pH까지 더 첨가한다. 그리고 나서, 혼합물의 온도는 70 내지 75℃까지 올리고, 동시에 형성된 단순한 탄수화물의 함량은 HPLC를 사용하여 연속적으로 결정된다. 70℃에서 3시간 후에, 인큐베이션은 마이크로파를 사용하여 95℃까지 가열함으로써 효소의 비활성화를 멈추게 하고, 이 때 제품은 살균소독된다.
건조 후, 68% 글루코즈 함량의 달콤한 맛을 갖는 제품이 얻어진다.
실시예 2
전체 밀로부터 출발한 글루코즈 강화 제품의 제조
2.0ml의 AMG 200L 및 1.0ml의 터마밀 120L로 이루어지고 온도가 55℃인 물 1000ml에 밀 700g을 교반하면서 첨가하여 전체 밀 곡류를 0.05 내지 1.5mm 까지 분쇄한다. 밀의 약 50%가 첨가되었을 때 pH는 묽은 염산을 첨가하여 4.9로 조절되고 그 후 밀이 더 첨가되었을 때 염산을 더 첨가한다. 염산의 양은 원료의 완충 용량에 따라 다르다. 그 후, 교반이 계속되고 그리하여 인큐베이션이 계속되는 동안 혼합물의 온도는 70 내지 75℃까지 상승한다. 간단한 탄수화물의 양은 HPLC를 사용하여 결정된다. 70℃에서 3시간후에 인큐베이션은 정지되고 제품은 가열소독되고 효소는 95℃까지 가열하는 것에 의해 비활성화된다.
건조 후, 55% 글루코즈 함량의 달콤한 맛을 갖는 제품이 얻어진다.
실시예 3
귀리로부터 출발한 글루코즈 강화 제품의 제조
2.5ml의 AMG 200L 및 1.5ml의 터마밀 120L를 포함하고 온도가 55℃인 물 1000ml에 700g을 교반하면서 첨가하여 딱딱한 껍질을 제거한 전체 귀리 곡물을 실시예 2와 같은 입자크기를 갖는 미세한 분말로 분쇄한다. 분말의 약 50%가 첨가되었을 때 pH는 묽은 염산을 첨가하여 4.9로 조절되고 그 후 밀이 더 첨가되었을 때 염산을 더 첨가한다. 염산의 양은 원료의 완충 용량에 따라 다르다. 그 후, 교반이 계속되고 그리하여 인큐베이션이 계속되는 동안 혼합물의 온도는 70 내지 75℃까지 상승한다. 간단한 탄수화물의 양은 HPLC를 사용하여 결정된다. 70℃에서 3시간후에 인큐베이션은 정지되고 제품은 가열소독되고 효소는 95℃까지 가열하는 것에 의해 비활성화된다. 그리고 나서 71%의 용해성 부분의 건조 함량은 글루코즈를 구성한다.
건조 후, 59% 글루코즈 함량의 부드러운 맛을 갖는 달콤한 제품이 얻어진다.
상기 실시예에서 건조 함량의 33 내지 41%는 물중 원료의 혼합물에 대해 사용된다. 그러나, 이 양은 큰 문제없이 50%까지 증가될 수 있고 그리하여 건조를 위한 선택적인 요구는 감소되고, 마찬가지로 제품은 빵 제품과 같은 음식 재료의 직접 제조에 보다 용이하게 사용될 수 있다.
상기 실시예에서 α-아밀라제는 아밀로글루코시다제와 함께 사용된다. 만약 원한다면, α-아밀라제는 β-아밀라제와 조합하여 사용될 수 있다.
최종 제품은 빵 제품, 케첩, 아이스크림 및 기타 제품과 같은 일반적인 식품 원료 첨가제로서 사용될 수 있다.
제조된 제품은 음료 등에 사용되는 제품에 향상된 크림질을 제공한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 연속적인 조건동안에 본 발명의 방법을 수행하기 위한 플랜트에 관한 것이다. 본 발명의 이 부분은 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 기술할 것이다.
도 2에 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 바람직한 플랜트가 도시되었다. 적당한 출발 원료분말이 저장 용기(1)로 공급되고, 그리고나서 분말은 용기(1)로부터 수송 스크류(2)를 거쳐 프리리액터(prereactor, 3)까지 공급된다. 분말이 프리리액터(3)로 도입되기 전에 물은 물 함량이 약 50%이고 온도는 약 50℃로 되도록 분말에 대해 적당한 양 및 적당한 온도로 첨가된다. 포함된 전분의 가수분해에 필요한 효소는 물속에서 용해 및 현탁된다. 도 3에 도시된 바와 같이,프리리액터는 2개의 나선형 스크류(4, 5)이고, 그 중 내부 나선형 스크류(4)는 모터(7)에 의해 약 100rpm의 속도로 구동되는 관통 샤프트(6)에 직접 부착되고, 외부 나선형 스크류는 리액터의 하부에 패들 교반기(8, paddle stirrer)를 통해 부착 및 구동된다.
1개 이상의 정지 교반 수단(9)은 2개의 나선형 스크류(4, 5) 사이에서 매우 높은 점도인 전분-물-혼합물의 스크류 운동뿐만 아니라, 혼합을 수행한다. 실시예에서 나선형 스크류가 대향하여 올라가고 그러나 동일한 방향으로 구동됨에 따라 내부 나선형 스크류(4)는 물질을 아래쪽으로 이동시키고 반면에 외부 나선형 스크류는 물질을 들어올린다. 수축 운동은 물질이 매우 높은 균질도를 갖도록 한다. 따라서, 실시예에 따라 리액터의 외주내에 운동을 상승시키는 동안 리액터의 중심내에 하향 운동을 약화시키기 위해 압축된다. "몇" 분의 보류 시간후에 분말-물-혼합물은 프리리액터로부터 슬러리의 형태로 공급되고 이 때 온도는 48℃ 내지 50℃이다. 그 후, 슬러리는 펌프를 사용하여 온도가 약 60℃로 증가된 열교환기(10)로 공급되고, 그 후 슬러리는 제 2 반응기(11, 도 4)로 공급된다. 70℃까지 가열될 때 공정에 중요한 젤라틴화가 발생하고, 그리하여 점도가 현저하게 증가된다. 슬러리는 이 리액터의 하부로 도입되고 펌프로부터 압력에 의해 리액터를 통해 윗쪽으로 운송된다. 제 2 리액터(11)는 덮어씌운 외부 표면(12)과 마찬가지로 덮어씌운 원통형 중심 바디(13)로 이루어진다. 또한, 리액터는 통상 모터에 의해 구동되는 2개의 나선형 스크류(14, 15)를 포함한다. 도 2, 도 3 및 도 4에 따른 실시예에서는 모터(7)에 의해 구동된다. 마찬가지로 이 리액터(11)내에 나선형 스크류(14, 15)는 반대로 회전하고 즉, 외부 나선형 스크류(15)는 물질을 아랫쪽으로 압축하고, 반면에 다른 하나인 내부 나선형 스크류(14)는 물질을 들어올린다. 나선형 스크류는 덮어씌운 표면(12) 및 덮어씌운 표면(13) 사이에 보다 작은 갭이 있도록 배열된다. 이들 표면이 뜨거울 때 물질은 이들 표면에 고착될 수 있고 이것을 제거하기 위해 각 나선형 스크류는 각각의 나선형 스크류(14, 15, 도 6)내 리세스내에 배치되는 수직 스크랩핑 부재(16)를 구비한다. 스크랩핑 부재(16)는 슬러리를 적당한 비활성 물질로 만들고 반응기의 어느 한 쪽으로부터, 적당히 위로부터 간단히 교체될 수 있다. 가열하는 동안 리액터(11)를 통과한 후에 2개의 덮어씌운 표면(12, 13)으로 열을 가하는 것에 의해 슬러리는 리액터(11)의 상부로부터 제거된다. 이 때 슬러리는 최종 가수분해를 위해 인큐베이션 리액터(도 5)로 운송되고, 이 인큐베이션 리액터(17)내 보류시간은 약 2시간이다. 인큐베이션 리액터(17)는 동심적으로 배열된 수많은 원통형 백(18, 19)을 포함하고, 이 때 모든 제2의 리액터(19)는 바닥(20)으로부터 배열되고 모든 제 2의 리액터(18)는 리액터의 상부(21)로부터 배열된다. 또한, 내부 실린더(18)는 스태프를 포함할 수 있다. 실린더(18, 19)는 각각 리액터의 전체 높이를 관통하는 것이 아니라 단부는 반응기의 바닥(20)의 약간 위, 반응기의 상부(21)의 다소 아래를 다소 아래를 통과한다. 리액터의 상부(21)에 배열된 실린더(18)는 리액터의 상부에 배열된 모터를 통해 회전가능하게 배열된다. 이 때 회전은 어느 한 방향 또는 2개 방향으로 교대로 될 수 있다. 물질, 슬러리는 입구(22)를 통해 리액터의 바닥에 중앙으로 도입된다. 실린더가 리액터의 전체 높이를 다 커버하지 않을 때 각 실린더 벽 위 및 아래의 위 또는 아래에 갭이 형성되고, 슬러리는 도 3에 표시된 화살표와 같이 통과할 수 있다. 인큐베이션(17)에 이어 슬러리는 펌프에 의해 효소를 비활성화하기 위해 온도가 110 내지 120℃까지 올라간 열 교환기로 공급된다. 그 후, 슬러리는 다시 나중에 도입되는 슬러리의 가열 및 처음에 열 교환기(10)로 공급되기 전 냉각을 위해 그 열을 사용하기 위해, 온도가 다시 약 50℃인 동일한 열 교환기(23)를 통해 공급된다. 슬러리는 혼합 단계에서 새로운 슬러리의 제조를 위해 투입수로서 사용되는 차가운 물로 마지막 단계에서 적당하게 교환되고, 그리하여 이 물은 혼합 즉 가수분해에 적당한 온도로 된다.
본 발명에 따라 곡물에 존재하는 전분의 용해성 덱스트린으로의 효소 분해 및 차례로 보다 간단한 올리고당으로 연속 분해하는 것에 의해 영양가 있는 식품을 제조할 수 있다.
Claims (9)
- 곡물내에 존재하는 전분의 효소 분해에 의해 곡물로부터 영양가 있는 제품의 제조방법에 있어서,전분의 용해성 덱스트린으로의 젤라틴화 및 분해와 보다 간단한 올리고당으로의 계속되는 분해가 하나의 공정으로 수행되는 것을 특징으로 하는 곡물로부터 영양가 있는 제품의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 분해에 사용되는 효소는 상기 원료를 슬러리화 및 가열하기 위해 사용되는 액체를 통해 곡물 원료에 첨가되는 것을 특징으로 하는 곡물로부터 영양가 있는 제품의 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 투입 슬러리내에 물의 양은 40 내지 67% 인 것을 특징으로 하는 곡물로부터 영양가 있는 제품의 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 사용되는 효소를 포함하는 투입액체의 온도는 40 내지 75℃이고, 이 때 최종 슬러리의 온도는 최고 55℃인 것을 특징으로 하는 곡물로부터 영양가 있는 제품의 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한 항에 있어서, 효소를 포함하는 액체의 혼합후에 반응 생성물의 온도는 젤라틴화가 발생하는 동안 60 내지 75℃까지 상승되는 것을 특징으로 하는 곡물로부터 영양가 있는 제품의 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항에 따른 방법을 수행하기 위한 플랜트에 있어서, 혼합 리액터(3), 반응 리액터(11) 및 인큐베이션 리액터(17)로 이루어지고, 이 때 이들 리액터(3, 11, 17)는 균질화 교반기(4, 5; 14, 15; 18, 19)를 구비하는 것을 특징으로 하는 곡물로부터 영양가 있는 제품을 제조하기 위한 플랜트.
- 제 6 항에 있어서, 상기 혼합 리액터(3)는 반대작용 나선형 스크류 교반기(4, 5)를 구비하는 것을 특징으로 하는 곡물로부터 영양가 있는 제품을 제조하기 위한 플랜트.
- 제 6 항에 있어서, 상기 반응 리액터(11)는 반대작용 나선형 스크류 교반기(14, 15)를 구비하는 것을 특징으로 하는 곡물로부터 영양가 있는 제품을 제조하기 위한 플랜트.
- 제 6 항에 있어서, 상기 인큐베이션 리액터(17)는 반응기의 한 쪽(21) 및 반응기의 다른 한 쪽(20)에 배열되는 동심의 분리벽(18, 19)을 구비하는 것을 특징으로 하는 곡물로부터 영양가 있는 제품을 제조하기 위한 플랜트.
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