NL9002898A

NL9002898A - Werkwijze voor het behandelen van aardappelstoomschillen.

Info

Publication number: NL9002898A
Application number: NL9002898A
Authority: NL
Original assignee: Tno
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1992-07-16

Description

Werkwijze voor het behandelen van aardappelstoomschillen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het behan¬delen van aardappelstoomschillen.

Zoals algemeen bekend kunnen aardappelen met behulp van hetstoomschilproces worden geschild. Volgens dit proces worden aardappelengedurende korte tijd (20-60 sec., gewoonlijk ca. 30 sec.) bij eenverhoogde temperatuur (160-180°C) in een drukvat (14-16 atm) verhit,waarbij de aardappelknollen tot op een diepte van ca. 1-3 mm gaarworden gekookt. Na aflaten van de druk laat de schil los van de aardap¬pelknollen en wordt deze vervolgens, samen met het zich daaronderbevindende dunne laagje verstijfselde zetmeel, door borstelen van debehandelde aardappelen verzameld. Dit schilprodukt bezit op grond vanhet gehalte aan verstijfseld zetmeel, eiwit alsook celwandfrakties eenbepaalde voedingswaarde en wordt derhalve o.a. in de veevoederindustrieals varkensvoer toegepast. Het op deze wijze verkregen schilproduktheeft echter als nadeel, dat de viskositeit ervan zodanig hoog is, dathet niet of nauwelijks via leidingen verpompbaar is.

De uitvinding heeft derhalve ten doel op economische wijze deviskositeit van de bovenbeschreven "aardappelstoomschillen" te vermin¬deren, dit wil zeggen de aardappelstoomschillen zodanig te vervloeien,dat deze op eenvoudige wijze door leidingen kunnen worden getranspor¬teerd. Deze viskositeit kan worden toegeschreven aan de hoog-molekulai-re materialen, zoals die in de aardappelstoomschillen voorkomen.Voorbeelden hiervan zijn zetmeel, eiwitten en pektineachtige bestand¬delen.

Verrassenderwijs werd gevonden, dat het bovenvermelde doel kanworden bereikt, wanneer men de aardappelstoomschillen, ondanks de hogeconcentratie ervan aan eiwitten en celbestanddelen (pektineachtigematerialen), aan een enzymatische behandeling met tenminste één a-amylase behandelt.

De werkwijze volgens de uitvinding kan met α-amylases vanbacteriële oorsprong maar meer in het bijzonder met α-amylases vanfungale oorsprong worden uitgevoerd.

De hoeveelheid van het toe te passen α-amylase kan binnen ruimegrenzen variëren maar ligt gewoonlijk in het trajekt van 0,005-0,025 gew.# en bedraagt met voordeel ca. 0,01 gev.%, berekend op de tebehandelen aardappelstoomschillen.

Behalve α-amylase kunnen ook andere enzymen worden toegepast,maar deze worden uit kostenoverwegingen veelal in een zo gering moge¬lijke hoeveelheid toegepast en worden daarbij normaliter als hulpenzymgebruikt. Voorbeelden van dergelijke andere enzymen zijn pullulanases,welke in een hoeveelheid van 0,001-0,01 gew.#, bijvoorbeeld ca. 0,005gew.# worden toegepast. Andere voorbeelden van toe te passen enzymenzijn pektinase en carbohydrases, waaronder arabinase, cellulase, β-glucanase, hemi-cellulase en xylanase, maar deze komen uit kostenover¬wegingen niet of nauwelijks meer in aanmerking.

Bij het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding wordtmet voordeel een temperatuur van 30-60°C, bijvoorkeur 40-50°C toege¬past. Voorts ligt de pH bij de enzymatische behandeling in het trajektvan 4-6, en - gezien de praktijkomstandigheden - veelal in het trajektvan 4-5. Een pH-waarde in het bovenste deel van het trajekt van 4-6wordt optimaal geacht voor de aktiviteit van het α-amylase maar hethandhaven van een dergelijke pH zal in de praktijk extra maatregeleninhouden, welke vooralsnog uit kostenoverwegingen niet direkt inaanmerking komen. De tijdsduur van de enzymatische behandeling kanbinnen ruime grenzen variëren en bedraagt, gezien het gewoonlijk omgrote hoeveelheden gaat, normaliter 0,5-4 uren maar door opslag van deenzymatisch behandelde aardappelstoomschillen kan deze tijdsduuraanzienlijk langer worden en vele dagen bedragen. Voor het bereiken vanhet effekt van de werkwijze volgens de uitvinding, te weten een effek-tieve verlaging van de viskositeit van de aardappelstoomschillen, is debovenvermelde tijdsduur echter reeds voldoende.

Als te schillen aardappelvariëteiten komen velerlei typen inaanmerking zoals bijvoorbeeld het Bintje, de Eigenheimer enz.

De uitvinding wordt aan de hand van de onderstaande voorbeeldennader toegelicht; deze voorbeelden dienen louter ter illustratie van deuitvinding en dienen niet beperkend te worden uitgelegd.

In de uitvoering van de onderstaande voorbeelden volgens deuitvinding zijn de volgende enzymen toegepast: 1) Dexlo P, een bacterieel α-amylase (International Bio-SyntheticsBV Nederland) 2) Promozyme, een pullulanase (Novo Industri A/S Bagsvaerd, Dene¬marken) en 3) Fungaal α-amylase (Biocatalysts Ltd, Wales, U.K.).

Voorbeeld I

Op de bovenstaand beschreven aardappelstoomschilmethode werdeneen viertal aardappelstoomschilmaterialen Al, A2, A4 en WV bereid,welke van verschillende produktieladingen afkomstig waren. De samen¬stelling van deze monsters wordt in de onderstaande tabel A weer¬gegeven.

TABEL A

1) ds N is het droge stofgehalte volgens de vacuümovenmethode bij 80°C op zand.

2) ds D is het droge stofgehalte volgens de droogstoofmethode bij 110°C op zand.

Op basis van de boven aangeduide uitgangsmaterialen Al, A2, A4en WV werden de in de onderstaande tabellen B en C weergegeven proef¬monsters 1-8 bereid en wel door mengen van de uitgangsmaterialen op kg-schaal met de betreffende, vooraf bereide enzymmengsels (onder % wordtgew.procent verstaan).

De in Tabel B vermelde viskositeit werd behulp van een Viscotes-ter VT500, Haake Mess-Technik GmbH u. Co. Karlsruhe, Duitsland bepaald.

De in Tabel C vermelde glucoseconcentratie werd met behulp vande Boehringer test-kit Best.nr.7-16251 bepaald.

De resultaten aangaande de viskositeit en glucoseconcentratiezijn in de onderstaande tabellen B en C opgenomen.

Tabel B ...

TABEL B

Viskositeit in Pa.s van verschillende aardappelstoomschillenpreparatenin de tijd, behandeld met verschillende enzymen bij 45°C. Temperatuuris na 240 min. tot 22eC gedaald.

Tijd (min) reactiemengsel*

TABEL C

Glucoseconcentratie in gram per kilogram aardappelstoomschillenprepa-raat, na behandeling met de betreffende enzymen bij 45°C.

Tijd (dagen) reactiemengsel*

1 = Al + 0.01# Dexlo + 0.005# Promozyme 2 = Al + 0.01# fungale α-amylase + 0.005# Promozyme 3 = A2 + 0.01# Dexlo + 0.005# Promozyme 4 = A2 + 0.01# fungale α-amylase + 0.005# Promozyme 5 = A4 + 0.01# Dexlo + 0.005# Promozyme 6 = A4 + 0.01# fungale α-amylase + 0.005# Promozyme 7 = WV + 0.01# Dexlo + 0.005# Promozyme 8 = WV + 0.01# fungale α-amylase + 0.005# Promozyme

Uit de bovenstaande Tabel B kan worden afgeleid, dat met dewerkwijze volgens de uitvinding de beoogde viskositeitsverlaging van deaardappelstoomschillen kan worden bereikt.

Uit Tabel C kan worden afgeleid, dat de omzetting van zetmeel inglucose, welke tijdens de enzymatische behandeling zo veel mogelijkdient te worden voorkomen, slechts beperkt plaats vindt en binnen de inde veevoederindustrie aanvaardbare limiet blijft.

Voorbeeld II.

In dit voorbeeld wordt een praktijkproef beschreven.

Bij een fabriek, waar het aardappelstoomschilproces werd uitge¬voerd, werden een tweetal tankcontainers met een inhoud van ca. 9 tongeladen. De ene container werd vanuit de opslag bij de fabriek ^con¬trole) gevuld. De andere container (= proef) werd rechtstreeks uit hetproduktieproces geladen; dit met het oog om zo vers mogelijke aardap-pelstoomschillen te verkrijgen met een hoge pH om de toe te voegenenzymen beter werkzaam te laten zijn. De pH van de aardappelstoom-schillen in de opslag bij de fabriek bedroeg 4,7 en de pH van de verseaardappelstoomschillen bedroeg 6,0. Na 3 uren kwam de vrachtwagen metde betreffende tankcontainers aan op de plaats van de proefopstelling.De pH van het controlemateriaal bedroeg op dit moment 4,1 en de pH vande verse aardappelstoomschillen bedroeg 4,4.

Op de plaats van de proefopstelling werd een enzymmengsel van0,01 gew.% Dexlo en 0,005 gew.% Promozyme toegevoegd. Het enzymmengselwas bereid door het samenbrengen van de beide enzymen en aanvullen metwater tot een hoeveelheid van ca. 10 liter. Via een emmer en een kraanboven de leiding en juist voor een tandradpomp, zodat een goede mengingvan de enzymen met de aardappelstoomschillen werd gegarandeerd, werd dedosering per liter afgesteld en aangepast op de capaciteit van de pomp,die 100 liter produkt per minuut verpompte. Op deze wijze werd hetverse aardappelstoomschillenprodukt uit de proefcontainer in een schonecontainer overgepompt. Na het overpompen bedroeg de pH 4,2.

Meting A)

Bij deze meting werd gebruik gemaakt van een leidingsysteem van PVC-buizen met een diameter van 2,5 duim. Aan het begin van de leiding waseen drukmeter gemonteerd. Aan het eind van het leidingsysteem werd dePVC-leiding een paar meter omhoog gemonteerd met een zijdelings uitein¬de, dat uitkwam in het mangatdeksel van een lege en schone container-tank. Het leidingsysteem was in totaal 44 m lang en telde 21 haaksebochten (met de voornoemde PVC-leiding is getracht enigszins hetleidingsysteem in varkensstallen na te bootsen). Het bovenvermeldeleidingsysteem werd gebruikt als middel om bij het verpompen van de aardappelstoomschillen door deze leiding het drukverschil af te kunnenlezen tussen behandelde en onbehandelde aardappelstoomschillen.

Door het bovenvermelde leidingsysteem werden eerst enzymatischbehandelde aardappelstoomschillen verpompt; dit gebeurde ongeveer 17uur na toediening van het enzymmengsel. De afgelezen atmosferische drukop de meter wordt in de onderstaande tabel D weergegeven. De tempera¬tuur van de enzymatisch behandelde aardappelstoomschillen schommeldetussen 4l en 48°C, gemiddeld 45°C en de pH bedroeg ca. 3.9· Globaal kanworden gesteld, dat de enzymatisch behandelde aardappelstoomschilleneen druk in de leiding teweeg brachten, welke tussen 9 en 9.5 atm lag.

Vervolgens werden de onbehandelde aardappelstoomschillen,waarvan de pH eveneens op ca. 3.9 leg en waarvan de temperatuur ietslager was n.l. 4l°C door het leidingsysteem gepompt. Bij het verpompenvan deze aardappelstoomschillen sloeg de wijzer van de meter echtermaximaal uit (d.w.z. meer dan 11 atm) en bleef daarop staan.

De gegevens inzake de atmosferische druk op verschillendetijdstippen tijdens het verpompen van de enzymatisch behandelde aardap¬pelstoomschillen en de onbehandelde aardappelstoomschillen worden inonderstaande Tabel D geïllustreerd.

TABEL D

1) meting na 17 uur enzyminwerking 2) n.m. = niet meetbaar C> 11 atm = maximale uitslag meter)

Meting B)

Gezien de onder meting A) verkregen resultaten werd het leidingsysteemvan 44 m tot 30 m ingekort, waardoor het oorspronkelijke aantal bochtenvan 21 tot 13 werd teruggebracht.

Door het bovenvermelde ingekorte leidingsysteem werd 3.5 dag nahet toedienen van de enzymen het enzymatisch behandelde en het onbehan¬delde aardappelstoomschilmateriaal verpompt. De resultaten van deproeven worden in de onderstaande Tabel E vermeld.

TABEL E

* standaarddeviatie = 0,2

Wanneer uitgegaan wordt van een gemiddelde atmosferische drukvan het onbehandelde respectievelijk enzymatisch behandelde materiaaln.l. 8,2 ten opzichte van 5.2 kan geconcludeerd worden, dat de viskosi-teit van de aardappelstoomschillen door de enzym toevoeging met 37% isverminderd.

Meting C)

Om het effekt op langere termijn na te gaan zijn de containers met hetonbehandelde respectievelijk enzymatisch behandelde aardappelstoom¬schilmateriaal een tijd opgeslagen en werd de onder meting B) weergege¬ven meting na een periode van 9 weken na het toevoegen van het enzym-mengsel uitgevoerd. De temperatuur van de aardappelstoomschillen in debeide containers bedroeg 21-22°C. De verkregen resultaten worden in deonderstaande tabel F weergegeven.

TABEL F

i

Zoals uit de bovenstaande Tabel F blijkt kunnen de enzymatischbehandelde aardappelstoomschillen met een druk worden verpompt, die ca.20# lager ligt dan die van de onbehandelde aardappelstoomschillen(proef 3*3 atm ten opzichte van controle 4,1 atm).

Ter illustratie van de samenstelling alsook verdere eigenschap¬pen van het enzymatisch behandelde en onbehandelde produkt als uit¬gangsmateriaal en op verschillende tijdstippen van de uitgevoerdeproeven worden in de onderstaande Tabel G de volgende waarden weergege¬ven. In deze tabel stellen de monsternummers 1 t/m 8 de volgendemonsters voorA. Monsters proef 1: het uitgangsmateriaal uit de proefcontainer bij aankomst op de plaats van de proefopstelling, voordat er enzymen aan werdentoegevoegd; 2: idem als 1 maar dan 17 uur na toediening van het enzymmengsel tijdens het verpompen door de leiding na 45 minuten. De in deleiding gemeten druk bedroeg toen 9.2 atm (zie Tabel D); 3: idem als 2 maar dan 3.5 dag na toediening van het enzymmengsel; de in de leiding gemeten druk bedroeg 5,3 atm (zie Tabel E); 4: idem als 3* maar dan 9 weken na toediening van het enzymmengsel; de in de leiding gemeten druk bedroeg 3,55 atm (zie Tabel F).

B. Monsters controle 5: het monster dat op de plaats van de proefopstelling uit de controlecontainer is genomen; 6: idem als 5» maar dan 17 uur na aankomst op de plaats van de proefopstelling tijdens het verpompen door de leiding. De in deleiding heersende druk was niet te meten. De druk lag boven 11atm (maximale uitslag van de meter).

7: idem als 6 maar dan 3.5 dag na aankomst op de plaats van de proefopstelling tijdens het verpompen door de leiding na 45minuten; de in de leiding gemeten druk bedroeg 8,2 atm (zieTabel E); 8: idem als 7. maar dan 9 weken na aankomst op de plaats van de proefopstelling; de in de leiding gemeten druk bedroeg 4,3 atm(zie Tabel F).

Tabel G ...

TRBEL G

1) ds T = het droge stofgehalte volgens de vriesdroogmethode,afgerond op eenheden van 10 g 2) ds N = het droge stofgehalte volgens de vacuümovenmethode bij80°C op zand.

3) ds D = het droge stofgehalte volgens de droogstoofmethode bij103°C op zand.

4) Suikers, totaal na inversie als glucose is de suikerbepalingvolgens Luff-Schoorl, die in de veevoederindustrie algemeenerkend is en als "N" worden aangegeven. De concentratie aanglucose kan eveneens met behulp van een enzymatische test-kitvolgens Boehringer worden bepaald; deze methode wordt met "T"aangeduid. Uit de resultaten blijkt duidelijk, dat de beidebovenvermelde meetmethoden niet zonder meer vergelijkbaar zijn.

5) De ontsluitingsgraad van het zetmeel wordt berekend door hetverteerbaar zetmeel te delen door het totaal zetmeel en tevermenigvuldigen met een faktor 100%. Het verteerbaar zetmeelwordt bepaald met behulp van het enzym amyloglucosidase (= AGS).Het monster wordt dan korter dan normaal met AGS geïncubeerd,waarbij het niet verteerbare = niet ontsloten = rauwe zetmeelniet de kans krijgt om in suikers te worden omgezet. Kortgeleden is echter het enzym amyloglucosidase van formule gewij¬zigd. De oude formule is niet meer in de handel. Met het oudeenzym AGS hoefde slechts gedurende 30 minuten geïncubeerd teworden. Met het nieuwe enzym AGS is de tijd verlengd naar 60minuten en komen de resultaten nog "net" niet tot de waarden,die met het oude enzym AGS verkregen werden. In de overgangstijdvan oud naar nieuw enzym zijn enkele bepalingen met beideenzymen bepaald, waarbij tussen haakjes de waarden vermeld zijnwelke met het oude enzym AGS zijn verkregen.

6) de dynamische viskositeit werd als funktie van de tijd gemetenmet behulp van een viscometer van het type spindel immersionsensor system FL.

Resumerend kan worden gesteld, dat - blijkens de resultaten vandit voorbeeld - het toevoegen van een enzymmengsel aan een tamelijkgrote hoeveelheid aardappelstoomschillen van ca. 9 ton goed blijkt tewerken. De verpompbaarheid van het materiaal wordt door de verkregenverlaging van de viskositeit duidelijk verbeterd.

Claims

1. Werkwijze voor het behandelen van aardappelstoomschillen,met het kenmerk, dat men de aardappelstoomschillen aan eenenzymatische behandeling met tenminste een α-amylase onderwerpt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk,dat men het α-amylase in een hoeveelheid van 0,005-0,02 gew.%, berekendop de te behandelen aardappelstoomschillen toepast.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het ken¬ merk, dat men α-amylase van fungale oorsprong toepast.

4. Werkwijze volgens een of meer der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat men naast α-amylase tenminste een pullulanasetoepast.

5. Werkwijze volgens een of meer der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat men de enzymatische behandeling bij eentemperatuur van 30-60°C uitvoert.

6. Werkwijze volgens conclusie 5i ® e t het kenmerk, dat men de enzymatische behandeling bij een temperatuur van 40-50°C uitvoert.

7. Werkwijze volgens een of meer der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat men de enzymatische behandeling bij een pH van 4-6 uitvoert.

8. Werkwijze volgens conclusie 7» met het kenmerk, dat men de enzymatische behandeling bij een pH van 4-5 uitvoert.

9. Werkwijze volgens een of meer der conclusies 1-8, met het kenmerk, dat men de enzymatische behandeling gedurende0,5-4 uren uitvoert.