SE512212C2 - Förfarande för framställning av näringsfysiologiskt värdefulla produkter - Google Patents

Description

512 21;,;¿ grund av de långa uppehållstiderna. Metoden enligt denna teknikens ståndpunkt går ut på att först degradera ingående protein med ett proteolytiskt enzym vid 60°C under 2 timmar till viss aminosyralängd, därefter tillsätta ett alfa-amylas vid 75°C och behandla ingående stärkelse till bildning av sackarider under 6 timmar, för att därefter behandla produkten med ett amyloglukosidas vid 60°C under 12 timmar.

Detr har nu överraskande visat sig möjligt att kunna rationalisera framställning av glukoshaltiga produkter fràn cerealier genom föreliggande förfarande och därvid uppnå väsentligt förkortade uppehållstider, vilket medför att processen kan utveck- as i ett kontinuerligt förfarande. 10 Föreliggande uppfinning omfattar också en anläggning lämplig för genomförande av föreliggande förfarande.

Beskrivning av föreliggande uppfinning 15 Föreliggande uppfinning karaktäriseras av att gelatinisering och nedbrytning av stärkelsen till lösliga dextriner och deras fortsatta nedbrytning till enklare oligo- sackarider sker i ett steg.

Detta uppnås genom uppfinningen genom att redan i en första fas man tillsätter 20 alfa-amylas och amyloglukosidas samtidigt som betingelserna beträffande pH och temperatur sättes så att de olika enzymtyperna har en tillfredsställande aktivitet.

Härigenom erhålles en snabb nedbrytning av stärkelsen och med undvikande av den inledningsvis vid en gelatiniseringen normalt förekommande mycket kraftiga 25 viskositetsökningen. Enklare och mindre kostnadskrävande omrörarsystem kan därför användas. Samtidigt erhålles en mycket snabb enzymatisk nedbrytning av stärkelsen till enklare kolhydrater och redan efter några timmar kan maximal glu- koshalt erhållas. 30 Förfarandet innebär också att produkten kan innehålla en blandning av glukos och maltos genom att en lämplig mängd amyloglukosidas och en vald inkubationstid väljes.

Som ovan nämnts kan som utgångsmaterial sönderdelade hela korn av vete, hav- 35 re, korn, råg, majs, sorghum användas. Partikelstorleken är härvid inte väsentlig för 2 512 212- förfarandet i sig utan bestäms mera av den slutliga torkningsmetoden alternativt fraktioneringen av slutproduklen och användningsområdet. Även mjöl från dessa cerealier kan användas liksom andra stärkelserika råvaror.

Processen genomföres i ett lämpligt reaktionskärl försett med omrörare och möj- 5 lighet att hålla önskad temperatur. Dock hari föreliggande ansökan också presen- terats en föredragen anläggning för kontinuerlig produktion vilken omfattar bland- nings- och uppvärmningsenhet, värmeväxlingsenheter, reaktorkärl, och slutreak- tionskärl. 10 Generellt, försättes rävaran under omrörning med vatten förvärmt till 50-75°C och försatt med alfa-amylas samt ett amyloglukosidas.

Lämpliga alfa-amylaser är Ter_mamyl (reg.varumärke) 120L (Novo), BAN 240L (Novo) eller motsvarande. Ett lämpligt amyloglukosidas är AMG 200L (Novo) eller 15 motsvarande. Dessa nämnda enzymer föreligger i flytande form och är därför lätta att dosera. Dä Termamyl användes behövs mindre Ca-joneri lösningen.

Då c:a 30-50% av den stärkelsehaltiga ràvartan tilisatts sker en justering av pH till 4,5 - 5,2, lämpligen pH 4,9 med användning av saltsyra eller citronsyra eller annan 20 lämplig syra. Därefter nöjes temperaturen till intervallet 7o-7s°c, till dess att reak- tionsprodukten erhållit önskad sammansättning med avseende på glukoshalt.

Samtidigt härmed erhålles den för processen viktiga gelatiniseringen, vilken dock genom att viss nedbrytning av stärkelsen redan skett inte ledertill en sådan visko- sitetsökning som skulle nåtts om stärkelsen inte varit delvis degraderad. Därefter 25 inaktiveras enzymerna genom upphettning av reaktionsprodukten till 90-95°C, al- ternativt 125-130°C under 30-60 sec. beroende på termostabiliteten hos det an- vända amyloglukosidaset. Samtidigt sker en sterilisering av slutprodukten.

Slutprodukten kan nu användas direkt för vissa ändamål och i andra sammahang 30 först efter torkning, koncentrering till lämplig vattenhalt. Lagring av produkten kan ske i lämpligt utformade kärl beroende på slutanvändning. Speciellt bör hänsyn tagas för bevarande av steriliteten. Aseptisk förpackning är därvid möjlig och lämp- lig. 35 Slutprodukten kan också som ovan nämnts spraytorkas eller valstorkas. Om en 3 10 15 20 25 30 35 512 212 ;f_j;.j fiberfraktion avskiljes torkas denna lämpligen i en varmluftstork.

Uppfinningen kommeri det följande att närmare beskrivas med hänvisning till näg- ra icke-begränsande exempel.

Exempel 1 Framställnind av en olukosrik produkt utcläende från vetemjöl Som råvara använde konventionellt vetemjöl, varvid 500 g vetemjöl sättes under omrörning till 1000 ml vatten uppvärmt till c:a 55°C, vilket vatten innehåller 1,0 ml Termamyl 120L och 2,0 ml AMG 200L. Dä c:a 50% a vetemjölet tillsatts justeras pH till 4,9 genom tillsatts av utspädd saltsyra, varefter dä allt vetemjölet tillsatts ytterli- gare utspädd saltsyra tillsättes till nämnda pH. Temperaturen hos blandningen höjes därefter till 70-75°C samtidigt som halten bildade enkla kolhydrater succes- sivt bestämmes med HPLC. Ökningen av enkla kolhydrater i den lösliga delen framgår av Figur 1. Efter 3 timmar vid 70°C avbrytes inkuberingen genom inaktive- ring av enzymerna genom upphettniong med mikrovägor till 95°C, varvid produkten samtidigt steriliseras.

Efter torkning erhälles en produkt med söt smak innehållande 68% glukos.

Exempel 2 Framställnino av en olukosrik produkt utgående från helvete.

Hela vetekorn males till en partikelstorlek av 0,05-1,5 mm. 700 g av vetet sättes under omrörning till 1000 ml vatten med en temperatur av 55°C och innehållande 1,0 ml Termamyl 120L och 2,0 ml AMG 200L. Då c:a 50% av vetet tillsatts justeras pH till 4,9 genom tillsatts av utspädd saltsyra och sedan allt vetet tillsatts sker ytter- ligare saltsyratillsatts. Mängden saltsyra är helt beroende av råvarans buffrande kapacitet. Temperaturen hos blandningen höjes därefter till 70-75°C under fortsatt omrörning, varvid inkuberingen fortsätter. Halten enkla kolhydrater bestämmes med HPLC. Efter 3 timmar vid 70°C avbrytes inkuberingen och produkten sterilise- ras och enzymerna deaktiveras genom upphettning till 95°C.

Efter torkning erhälles en söt produkt med en glukoshalt av 55%. 512 t' r ' n Exempel 3.

Framgtällging av en glgkgsrik grgdufi utgående från havre Hela havrekorn som befriats från det stickiga höljet males till ett fint mjöl med unge- fär samma partikelstorlek som i exempel 2. 700 g av mjölet sättes under omrörning till 1000 ml vatten uppvärmt till 55°C och innehållande 1,5 ml Termamyl 120L och. 5 2,5 ml AMG 200L. Då cza 50% av mjölet tillsatts justeras pH genom tillsatts av salt- syra och pH slutjusteras till pH 4,9 genom tillsatts av saltsyra då all havren tillsatts.

Temperaturen hos blandningen höjes däreftertill 70-75°C under fortsatt omrörning, varvid inkuberingen fortsätter. Halten enkla kolhydrater bestämmes med HPLC. Ef- ter 3 timmar vid 70°C avbrytes inkuberingen och produkten steriliseras och enzy- merna deaktiveras genom upphettning till 95°C. Torrsubstanshalten i den lösliga delen utgjordes då till 71% av glukos. 10 Efter torkning erhålles en söt produkt med mild havresmak och en glukoshalt av 59%. 15 I exemplen ovan har använts 33 till 41% torrsubstanshalt för inblandning av råva- ran i vattnet. Denna halt kan dock ökas till 50% utan större olägenhet, varigenom eventuellt torkbehov reduceras, liksom att produkten lättare kan användas i direk- tproduktion av livsmedelprodukter, såsom t.ex. bagerivaror. 20 l exemplen ovan har alfa-amylas använts med amyloglukosidas. Alta-amylas kan också användas i kombination med beta-amylas om så önskas.

Slutprodukten kan användas som generell livsmedelstillsats i stället för socker sä- 25 som i bagerivaror, ketchup, glass och andra produkter.

Den framställda produkten ger en ökad grad av krämighet hos den produkt den användes i såsom i drycker och annat. 30 Som ovan nämnts omfattar föreliggande uppfinning också en anläggning för ge- nomförande av föreliggande förfarande i under kontinuerliga förhållanden. Denna del av uppfinningen kommer nu att närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritning van' FIG 2 visar anläggningen generellt; 35 FlG 3 visar en blandningsreaktor i anläggningen i genomskärning; 5 10 15 20 25 30 35 S12 m FIG 4 visar en reaktionsreaktori anläggningen i genomskärning; FIG 5 visar reaktionsreaktorn enligt FIG 4i genomskärning i ett plan vinkelrätt mot rotationsaxeln; och FlG 6 visar en slutinkuberingsreaktori anläggningen i genomskärning.

En föredragen anläggning för att genomföra förfarandet enligt uppfinningen åskåd- liggöres översiktligt i FIG 2. Mjöl av lämpligt ursprung inmatas i en förrådsbehållare 1, från vilken behållare 1 mjölet sedan matas till en skruvtransportör 2 fram till en förreaktor 3. Innan mjölet införes l förreaktorn 3 tillsättes vatten i lämplig mängd och med lämplig temperaturi förhållande till mjölet, så att man har en vattenmängd av cza 50% och en temperatur av cza 50°C. Löst eller suspenderat i vattnet är också de enzymer som behövs för hydrolysen av ingående stärkelse. Förreaktorn omfattar, som visas i FIG 3, två spiralskruvar 4 och 5, varvid den inre 4 sitter direkt mot den genomgående axeln 6 som drivs av en motor 7. Även den yttre spiralskruven 5 drivs av samma motor 7 med ett varvtal av cza 100 rpm, varvid den yttre spiralskru- ven 5 är fästad till och drivs via en paddelomrörare 8 i reaktorns nedre del. Mellan de båda spiralskruvarna 4 och 5 föreligger en eller flera stationära omrörningsor- gan 9 som medför att stärkelse-vatten-blandningen, som primärt har mycket hög viskositet inte bara följer med skruv-rörelsen utan omblandas. Genom att spiral- skruvarna 4 och 5 har motsatt stlgning men drivs åt samma håll kommer i exemplet den inre spiralskruven 4 att driva materialet nedàt, medan den yttre spiralskruven lyfter materialet. Dessa motgående rörelser medför en mycket hög grad av homo- genisering av materialet. Sålunda medför den nedåtgående rörelsen i reaktorns centrum, enligt utföringsformen att materialet sammanpressas för att sedan luckras upp under den stigande rörelsen i reaktorns periferiområde. Efter en uppehållstid om ”några” minuter utmatas mjöl-vattenblandningen i form av en slurry från förreak- torn, varvid temperaturen är 48-50°C. Slurryn matas därefter med pump till en vär- meväxlare 10 där temperaturen stegras till cza 60°C och därefter till 70°C, varefter slurryn matas till en andra reaktor 11 (FIG 4). Vid uppvärmningen till 70°C sker den för processen viktiga gelatiniseringen, varvid erhålles en markant viskositetsök- ning. Slurryn införes i denna reaktors nedre del och transporteras uppåt genom reaktorn medelst pumptrycket. Denna andra reaktor 11 omfattar en mantlad ytter- sida 12 samt en centralcylindrisk kropp 13, vilken också denna är mantlad. Reak- torn innehåller vidare också två spiralskruvar 14 och 15, vilka drivs gemensamt av en motor. l utföringsformen enligt föreliggande FlG 2, FIG 3 och FlG 4 drivs de av mo-torn 7. Även i denna reaktor 11 är spiralskruvarna 14 och 15 motgående, det 6 .I ffi-'rr 12., , 512 2* f- e. f g r vill säga att den ena, 15, den yttre, pressar materialet nedät, medan den andra, 14, den inre, lyfter materialet. Spiralskruvarna är anordnade pà sádant sätt att det före- ligger en mindre spalt mellan mantelytan 12 och mantelytan 13. Eftersom dessa ytor är varma kan materialet vidhäfta dessa ytor och för att eliminera detta är respe- ktive spiralskuruv försedd med vertikala skrapelement 16 som är placerade iurtag i 5 respektive spiralskruv 14 och 15 (FIG 6). Skrapelementen 16 är lämpligen utförda i 10 15 20 25 30 35 ett inert material visavi slurryn och kan vara enkelt utbytbara frän endera änden av reaktorn, lämpligen uppifrån. Efter att ha passerat reaktorn 11 under upphettning genom att värme tillföres de båda mantelytorna 12 och 13 uttages slurryn i reak- torns 11 övre del. Slurryn överföres härvid till en inkubationsreaktor (FIG 5) för slut- hydrolys, varvid uppehällstiden i denna inkubationsreaktor 17 är c:a 2 timmar. ln- kubationsreaktorn 17 omfattar ett antal koncentriskt anordnade cylinderväggar _18 och 19 varvid varannan 19 är anordnad fràn reaktorns botten 20 och varannan, 18, är anordnad frän reaktorns topp 21. Cylindrarna 18 respektive 19 gär inte genom hela reaktorns höjd utan slutar nagot över reaktorns botten 20 respektive nàgot un- der reaktorns topp 21. Materialet, slurryn, införes centralt i reaktorns botten genom ett inlopp 22. Genom att cylindrarna inte täcker reaktorns hela höjd bildas spalter över eller under respektive cylindervägg över respektive under vilka slurryn kan passera, sàsom markerats med pilari FIG 3. Efter inkubationsreaktorn 17 matas slurryn medelst pump till en värmeväxlare 23 där temperaturen höjes till 110 - 120°C för inaktivering av enzymerna. Slurryn matas sedan äter genom samma värmeväxlare 23 för att utnyttja dess värme till uppvärmning av senare slurry och nedkylning innan den matas vidare till den första värmeväxlaren 10 där temperatu- ren àter blir c:a 50°C. Slurryn värmeväxlas i slutsteget lämpligen mot kallt vatten som också användes som ingående vatten i beredning av ny slurry i blandarsteget, varvid detta vatten erhåller rätt temperatur för blandningen och därmed hydrolysen.

Claims (3)

10 15 512 212 PATENTKRAV

1. Förfarande for framställning av näringsfysiologiskt värdefiilla produkter ur cerealier medelst en enzymatisk degradering avi cerealiema ingående stärkelse, kännetecknat därav, att gelatinisering och nedbrytning av stärkelsen till lösliga dextriner och deras fortsatta nedbrytning till enklare oligosackarider sker i ett steg, varvid för nedbrytning använda enzymer tillsättes till cerealieråvaran via den vätska som användes for uppslarnning och uppvärmning av nämnda råvara, och att temperaturen hos ingående vätska innehållande använda enzymer är 50-75°C.

2. Förfarande enligt krav l, kännetecknat därav, att vattenhalten i ingående slurry är 50-67%.

3. Förfarande enligt krav 1-2, kännetecknat därav, att temperaturen på reaktionsprodiilcten efier inblandning av vätskan innehållande enzymer höjes till 70-75°C under gelatinisering.