SK7184Y1 - Spôsob prípravy cereálnych a pseudocereálnych hydrolyzovaných koncentrátov, cereálne hydrolyzované koncentráty získané týmto spôsobom a zariadenie na ich prípravu - Google Patents

Abstract

Spôsob prípravy cereálnych a pseudocereálnych hydrolyzovaných koncentrátov je založený na tom, že cereálne a/alebo pseudocereálne zrná alebo hmoty a výrobky s majoritným podielom cereálií alebo pseudocereálií, alebo ich zmes sa zriedia vodou v pomere 1 : 1 až 1: 8 hmotn., pri teplote 30 °C až 85 °C sa pridajú amylolytické enzýmy, prípadne jeden enzým alebo viacero enzýmov vybraných zo skupiny zahŕňajúcej proteázy, xylanázy, hemicelulázy, lipázy. Každý enzým sa pridáva v množstve, ktoré je pri danej teplote, pH a čase fermentácie potrebné na štiepenie minimálne 5,0 % hmotnostných z celkového množstva škrobov a/alebo dextrínov na produkty enzymatickej hydrolýzy v sušine cereálneho koncentrátu, najčastejšie v koncentrácii 0,05 až 10,0 % hmotn. na sušinu suroviny. V prípade potreby sa pH zmesi upraví na hodnotu 4,0 až 7,0 a zmes sa za stáleho miešania fermentuje 1 až 15 h, následne sa zmes zahreje na teplotu 90 °C až 140 °C, pri ktorej sa ponechá 5 až 45 min. Opísaný je aj cerálny enzymaticky hydrolyzovaný koncentrát, ktorý v sušine obsahuje minimálne 5,0 % hmotn. glukózy, maltózy, maltotriózy v zmesi alebo samostatne, vzniknutých enzymatickou hydrolýzou, pričom viskozita po ukončení fermentácie je od 5 AU do 2500 AU pri teplote 65 °C a hodnota pH je 4,0 až 7,0 a zariadenie na prípravu cereálneho hydrolyzovaného koncentrátu.

Description

SK 7184 Υ1

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka spracovania cereálnych a pseudocereálnych zŕn, ako aj vedľajších produktov, medziproduktov a výrobkov z cereálnych výrob na cukorno-vlákninové produkty určené ako suroviny do potravinárskych, najmä cereálnych, výrobkov.

Doterajší stav techniky

V súčasnosti sa na výrobu cereálnych výrobkov používajú rôzne priemyselné technologické zariadenia, technologické postupy, ako aj suroviny, ktoré sú špecifické pre jednotkové technologické operácie v pekárskom, pečivárskom, cestovinárskom, cukrárskom, cukrovinkárskom, priemysle, ďalej pri výrobe músli a snack výrobkov s cereálnym obsahom, ako aj výrobkov s obsahom cereálií a pseudocereálií. Pri uvedených cereálnych technológiách dochádza všeobecne pri výrobe k výrobným stratám, ktoré sa skladajú z technologických strát a materiálových strát. Technologické straty sú straty hmoty v dôsledku fyzikálno-chemických zmien (napr. odpar vody, transformácie látok v chemických reakciách, uvoľňovanie plynov a podobne). Materiálové straty predstavujú straty na hmote, ktorá ostáva vo výrobe ako vedľajší produkt, vo forme nepodarkov, zle pripravených cestových či iných hmôt a zmesí (najmä cestá, zle upečené či usušené výrobky), zlomkov a odrezkov, deformovaných a mechanicky poškodených výrobkov, nepredaných výrobkov, skladových zostatkov a iných výrobkov, ktoré sa už nedistribuujú na konzumáciu. Tento podiel tzv. materiálových strát predstavuje celkovo hmotu alebo vedľajší produkt, ktorý obsahuje majoritne polysacharidy, ako sú škrob, hemicelulóza, celulóza, tiež pentózany, ďalej proteíny typické pre dané cereálie či pseudocereálie obsiahnuté v receptúre a tiež pridané a pôvodné tuky. Vedľajšie produkty z uvedených cereálnych odvetví (polotovary, nedopredané a poškodené výrobky cereálneho priemyslu) sa v doterajšej praxi využívajú niekoľkými spôsobmi. V pekárskom priemysle sa časť nespotrebovaných alebo poškodených výrobkov používa na výrobu strúhanky, tiež sa odpadové hmoty z cereálneho priemyslu používali ako krmivo na skrmovanie hospodárskymi zvieratami, ale aj na výrobu priemyselných kŕmnych preparátov pre hospodárske zvieratá, napríklad tak, ako opisuje patent US 20040086627 Al. V pekárskej, cesto vinárskej, pečivárskej výrobe a menej v ostatných cereálnych výrobách sa používajú vedľajšie produkty (hmoty) ako prídavok v množstve do maximálne 5,0 % hmotnostných na suroviny do receptúr na ďalšiu výrobu. Ďalší spôsob využitia vedľajších produktov z cereálnych výrob opisuje patent č. US 4046789 A. Ide o regeneráciu tukov, sacharidov a proteínov so škrobom ako samostatných frakcií, kde sa v prvom kroku separujú tuky pomocou etanolu a následne škrob a zmes proteínov so škrobom ako ďalšie dve frakcie. Takto regenerované komponenty sú určené na ďalšie použitie v potravinárskom priemysle. Viacero autorov v odbornej vedeckej literatúre, napr. Joanna KawaRygielska_et. al. (2012), alebo Choi C. H. et. al. (1995), opisujú rôzne fermentačné postupy s využitím definovaných kmeňov etanolových kvasiniek rodu Saccharomyces cerevisiae, pri ktorých sa hmoty tvoriace materiálové odpady z cereálneho priemyslu, najmä pekárskeho, používajú s cieľom produkcie etanolu alebo s cieľom zvýšenia efektivity kvasnej fermentácie pri produkcií etanolu. Pri tom sa s cieľom rýchleho a lepšieho sprístupnenia skvasiteľných cukrov (najmä glukózy) a zníženia viskozity používajú rôzne enzymatické preparáty (amylázy, proteázy, enzýmy štiepiace neškrobové polysacharidy). Následne sa zápary naočkujú liehovarníckymi kmeňmi kvasiniek, ktoré produkujú etanol a organické kyseliny. Na rovnakom princípe je postavený patent US 20110039318 Al, ktorý rieši výrobu palivového etanolu práve z hmôt produkovaných pri výrobe opísaných cereálnych produktov. Okrem enzymatickej hydrolýzy sa na spracovanie uvedených hmôt používa aj kyslá hydrolýza s použitím anorganických kyselín, ako sú napr. kyselina sírová či kyselina dusičná. Účelom tejto tzv. kyslej hydrolýzy je získanie jednoduchých cukrov, z ktorých sú polysacharidové reťazce tvorené, prípadne získanie fragmentov polysacharidov s rôznou dĺžkou reťazca. Tento princíp spracovania cereálnych hmôt a odpadov opisuje napríklad Kapdan et. al. (2011), Choi et. al. (1996), alebo Ahmed et. al. (1983). Cereálne hmoty a odpady sa používajú aj ako substráty pre produkčné kmene mikroorganizmov, najmä plesní a baktérií, pri výrobe enzýmov alebo na kultiváciu rias rodu Microalgae ako uvádza Pleissner et.al. (2013). V patente US 5324442 A boli cereálne vedľajšie produkty, najmä suchý chlieb, použité na výrobu vápenatých posypových solí pri využití fermentačnej technológie s rodom P. acidi-propionici. Patent US 4613506 A opisuje spôsob, pri ktorom sa vedľajšie produkty z pekárskej výroby spracovávajú vo vodnom prostredí vo valcovitom jednokomorovom alebo dvojkomorovom zmiešavacom zariadení. Následne sa v ďalšom kroku pridajú homofermentatívne alebo heterofermentatívne kmene baktérií rodu Lactobacillus, táto zmes sa nechá fermentovať 15 až 40 hodín pri teplote 20 °C až 30 °C, pričom produktom je kyslé fermentované cesto, priamo použiteľné na výrobu chleba a pečiva v pekárňach. V patentovom dokumente US 4377602 A z roku 1983 je opísaný postup hydrolýzy zŕn cereálií alebo ich šrotu s cieľom získania produktov vo forme jednotlivo separovaných frakcií cereálnych zŕn po hydrolýze amylolytickými a proteolytickými enzýmami. Výsledným produktom boli separované frakcie rozpustných cereálnych proteínov s definovaným obsahom aminokyselín a s definovaným podielom a skladbou cukrov. Produkt obsahoval definované množ

SK 7184 Υ1 stvá peptidov a aminokyselín s hydrolyzovaným podielom škrobu na glukózu alebo iné degradačné produkty pri pH 4,0 - 4,5. Zverejnené patentové prihlášky WO 2012076051 A1 a WO 2012076056 A1 z roku 2010 riešia prípravu produktov s obsahom hydrolyzovaných celých zŕn cereálií na použitie v potravinách pri špecifických podmienkach. Prvý z dokumentov sa vzťahuje na prípravu potravín z cereálnych zŕn, ktoré okrem celozrnnej matrice obsahujú aditívne kypriace látky a majú vlhkosť pod 10 % (hmotnostných), ako napríklad sušienky. Pritom môžu byť vyrobené s prídavkom, ale aj bez prídavku alfa-amyláz, beta-amyláz a proteáz, ktoré ale nemajú deklarovanú žiadnu hydrolytickú aktivitu proti cereálnej vláknine. Druhá prihláška rieši prípravu potravinárskych výrobkov s obsahom celozrnných hydrolyzovaných cereálií amylolytickými a proteolytickými enzýmami, rovnako bez deklarovanej hydrolytickej aktivity proti cereálnej vláknine, na použitie v receptúrach potravín s obsahom hydrokoloidov (jednotlivých alebo v zmesiach), pre pudingovité, cukrárske a cukrovinkárske produkty ako cheesecake, dezerty, profiteroles a podobne.

Uvedené riešenia využívajú vedľajšie produkty z cereálneho priemyslu spôsobom, pri ktorom dochádza k transferu týchto hmôt do typovo inej oblasti cereálneho, alebo potravinárskeho, prípadne iného odvetvia priemyselného spracovania, alebo sa spracúvajú na použiteľné polotovary spôsobom, ktorý je ekonomicky a technologicky náročnejší, alebo, ako v prípade fermentácie na kvasy pre pekárske cestá, má takýto polotovar obmedzenú použiteľnosť v čase a obmedzenú spracovateľnosť v kvantite. V prvom prípade nie je, pre samotných producentov vedľajších produktov, ekonomicky výhodné ich predávať len ako druhotnú surovinu. V prípade výroby kvasov má produkt časovo a aj kvantitatívne obmedzené použitie.

Podstata technického riešenia

Predmetom technického riešenia je spôsob spracovania vedľajších produktov, hmôt, z cereálnych výrob (ako sú pekárne, pečivárne, cestovinárne, cukrárne, cukrovinkárske výroby a výroby mušli a snack výrobkov s obsahom cereálií a pseudocereálií), ale aj spracovanie cereálnych zŕn (pšenice, raže, kukurice, tritikale, ovsa, jačmeňa, ryže) a pseudocereálnych plodín (prosa, sezamu, pohánky, amarantu, quinoy a iných) riadenou enzymatickou hydrolýzou, prostredníctvom konkrétnych skupín hydrolytických enzýmov, pričom riadením podmienok enzymatickej fermentácie v zariadení vyvinutom na tento účel, tzv. reaktore (alebo fermentore), je možné vyrobiť viacero definovaných produktov s rôznymi vlastnosťami, ktoré sú priamo použiteľné v spracovateľskej prevádzke alebo aj v inej cereálnej výrobe ako surovina na ďalšie zapracovanie do nových výrobkov.

Technologický proces je založený na tom, že cereálne a/alebo pseudocereálne zrná alebo hmoty a výrobky s podielom cereálií alebo pseudocereálií alebo ich zmes sa zriedia vodou v pomere 1 : 1 až 1 : 8 hmotn., pri teplote 30 °C až 85 °C sa pridajú amylolytické enzýmy (katalyzujúce hydrolytické štiepenie škrobu na dextríny až glukózu), prípadne jeden enzým alebo viacero enzýmov vybraných zo skupiny zahrňujúcej proteázy (katalyzujúce hydrolytické štiepenie proteínov na nižšie molekulárne proteíny až peptidy a aminokyseliny), xylanázy (katalyzujúce hydrolytické štiepenie pentózanov a slizov v cereálnych matriciach), hemicelulázy (katalyzujúce hydrolytické štiepenie hemicelulóz), celulázy (katalyzujúce hydrolytické štiepenie celulózy), pullulanázy (katalyzujúce hydrolytické štiepenie β-glukánových väzieb), lipázy (katalyzujúce hydrolytické štiepenie lipidov na mono- až diglyceridy a príslušné mastné kyseliny). Každý enzým sa pridáva v množstve, ktoré je pri danej teplote, pH a čase fermentácie potrebné na štiepenie minimálne 5,0 % hmotnostných z celkového množstva škrobov a/alebo dextrínov na produkty enzymatickej hydrolýzy v sušine cereálneho koncentrátu, najčastejšie v koncentrácii 0,05 až 10,0 % hmotn. na sušinu suroviny v závislosti od katalytickej aktivity použitého enzýmového preparátu. V prípade potreby sa pH zmesi upraví na hodnotu 4,0 až 7,0 a zmes sa za stáleho miešania fermentuje 1 až 15 h, následne sa zmes zahreje na teplotu 90 °C až 140 °C, pri ktorej sa ponechá 5 až 45 min.

Suroviny použité na výrobu cereálnych koncentrátov musia byť mikrobiologický nezávadné v zmysle platnej národnej legislatívy. V prvom kroku sa môže uskutočniť mechanická a termická dezintegrácia cereálnej matrice spracovávaných surovín, aby sa jednotlivé polymérne chemické reťazce čo najviac sprístupnili enzymatickej hydrolýze, čím sa efektivita a rýchlosť procesu hydrolýzy v ďalších krokoch navrhovaného procesu zvyšuje. Proces dezintegrácie sa začína pri ľubovoľnej teplote zmesi vody a surovín, výhodne v rozmedzí od 20 °C do 100 °C vo vodnom prostredí v pomere sušiny a vody v pomere 1 : 1 až 1 : 8 hmotn., optimálne 1 : 2 až 1 : 4, prípadne upravenom podľa viskozity výslednej disperzie po homogenizácii, ktorá by nemala prevyšovať viskozitu gélu 2500 AU (Brabender Amylograph Unit, ICC Štandard 126/1, 1992; AACC Method 22 - 10, 1994) pri 65 °C. Homogenizácia sa vykonáva až pokým minimálne 50 % častíc má veľkosť pod 2,0 mm. Ak je zmes surovín a vody v definovanej miere homogénna už pred procesom homogenizácie, homogenizácia ako krok sa môže vynechať alebo zaradiť v ľubovoľnom ďalšom kroku, aby sa zmenšila veľkosť častíc na požadovanú granuláciu a sprístupnil sa tak substrát enzýmom počas hydrolytického štiepenia. Viskozita zmesi po homogenizácii ako aj jej parametre pre proces enzymatického štiepenia závisia najmä od zloženia vstupných surovín, ktorých chemické zloženie a kvalita môžu byť variabilné v rozsahu, ktorý je prí

SK 7184 Υ1 pustný pre definované suroviny, avšak výsledná viskozita po homogenizácii pred začiatkom enzymatickej hydrolýzy by mala byť v rozsahu od 5 AU do 2500 AU pri 65 °C.

Intenzita enzymatickej hydrolýzy sa reguluje množstvom pridaných enzymatických preparátov, ktorých pridávané množstvo sa vypočíta na základe dĺžky kroku v hodinách, kedy prebieha enzymatická hydrolýza, a katalytickej aktivity enzymatických preparátov, vyjadrenej ako ekvivalent štiepenia danej individuálnej látky alebo látok v zhomogenizovanej disperzii spracovávanej suroviny za definovaných teplotných a acidobázických podmienok. Množstvo každého pridaného enzymatického preparátu je preto v navrhovanom riešení regulované ako funkcia nárastu koncentrácie ním katalyzovaných štiepnych produktov v závislosti od času pôsobenia daného enzýmu pri definovanej katalytickej aktivite enzýmu.

Použité enzymatické preparáty obsahujú hlavne amylolytické enzýmy, proteolytické enzýmy, lipolytické enzýmy a enzýmy štiepiace neškrobové polysacharidy, ktoré sú izolované z definovaných potravinárskych produkčných kmeňov mikroorganizmov (plesne, baktérie, kvasinky). Tie sú vyrábané priemyselne biofermentáciou a následne membránovou alebo inou separáciou a zakoncentrovaním na nosnej matrici, prípadne iným špecifickým známym postupom. Enzýmové preparáty sa v navrhovanej technológii pridávajú vo forme rôzne purifikovaných preparátov s rôznou katalytickou aktivitou na opracovanie cereálií a produktov z cereálnych odvetví potravinárskeho priemyslu s cieľom vyrobiť produkt s vysokým alebo len zvýšeným obsahom mono- a disacharidov, hlavne glukózy, alebo aj so zvýšeným obsahom štiepnych produktov proteínov, alebo aj neškrobových polysacharidov a sacharidov, prípadne aj tukov, ktoré sú obsiahnuté v použitých vedľajších produktoch z cereálnych výrob.

Reguláciou teploty v jednotlivých krokoch technologického procesu, v kombinácii s intenzitou homogenizácie disperzie a veľkosti častíc, sa riadia procesy tak, aby selektívne vznikali viac len niektoré komponenty ako iné. Dochádza tým k zmene Teologických aj technologických vlastností výsledného produktu, ako aj efektívnejšiemu zvyšovaniu obsahu cukrov. Výberom enzymatických preparátov podľa ich katalytickej aktivity a substrátovej špecifity sa selektívne pôsobí na určitú skupinu látok v cereálnej hmote s cieľom dosiahnuť len konkrétne zmeny vlastností produktu (ako sú koncentrácia jednotlivých cukrov, bobtnavosť polysacharidov, vodoväznosť, technologická sila lepkových proteínov, priemerná molekulová hmotnosť sušiny produktu, obsah voľných mastných kyselín). Po homogenizácii alebo už počas homogenizácie sa zmes zahrieva na teplom 30 °C až 85 °C, v závislosti od použitého enzymatického preparátu v danom kroku alebo zmesných enzymatických preparátov, ktoré sa po homogenizácii dávkujú. Ak je teplota pri homogenizácii vyššia, ako je optimálna teplota na aplikovanie enzymatického preparátu/preparátov, homogenizovaný medziprodukt sa nechá dochladiť. Po dosiahnutí optimálnej teploty v celom objeme zmesi sa nadávkujú enzymatické preparáty. Na amylolytické štiepenie (endogénne amylázy a exogénne amylázy) s použitím enzymatických preparátov z napr. Bacillus amyloliquefaciens, Bacilus subtilis, Aspergilus niger, Aspergillus oryzae alebo z iných produkčných kmeňov, ktoré vykazujú amylolytickú aktivitu a ktoré nevykazujú zvýšenú termostabilitu produkovaných amyláz, sa spravidla použije teplota nižšia od 30 °C do 65 °C, naproti tomu pri enzymatických preparátoch s vyššou termostabilitou sa použije vyššia teplota 65 °C až 85 °C, napr. amylázy produkované z produkčných kmeňov Bacillus licheniformis. Po zahriatí na cieľovú teplom a nadávkovaní enzymatických preparátov sa táto teplota udržuje v celom objeme zmesi počas doby, závislej od množstva spracovávaných surovín a aktivity pridaných preparátov, pridaných ako zmes enzymatických preparátov. Spravidla je trvanie enzymatickej hydrolýzy pri teplotách 30 °C až 85 °C od 1 hodiny do 15 hodín pri prídavku preparátu od 0,05 % do

10,0 % na hmotnosť sušiny substrátu s individuálnou katalytickou aktivitou vyjadrenou ako ekvivalent štiepenia zložky substrátu (napr. škrobu alebo hemicelulózy, alebo pentózanov, alebo proteínov a iných) za definovaných podmienok za hodinu. Aplikáciou týchto prístupov a reguláciou parametrov je technológia použiteľná na výrobu viacerých produktov s rôznymi vlastnosťami v jednotlivých odvetviach uvedených cereálnych výrob, teda nielen na výrobu jedného produktu z definovaných surovín. Počas enzymatickej hydrolýzy sa v prípade potreby pH upraví na hodnotu 4,0 až 7,0, optimálne na pH 4,0 až 6,0 v závislosti od pridaných enzymatických preparátov. Podmienky acidobázickej rovnováhy sa upravujú pufrovacími činidlami na báze potravinársky povolených organických alebo anorganických kyselín a ich konjugovaných solí.

Pri spracovaní ciest z výroby bežného pečiva v pekárni a/alebo trvanlivého pečiva, a/alebo nevyexpedovaného sladkého pečiva bez plniek, a/alebo strúhanky je výhodné, ak sa voda pridáva v pomere 1 : 2 hmotn. a pri teplote 35 °C až 70 °C sa pridajú amylolytické a proteolytické enzýmy a enzýmy štiepiace pentózany a neškrobové polysacharidy, každý v množstve 0,05 až 3,0 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov tak, aby vzniklo minimálne 55 % v sušine produktov amylolýzy a minimálne 4 % produktov dôsledkom hydrolýzy neškrobových polysacharidov a lipidov spoločne, pH zmesi sa upraví na hodnotu 4,0 až 5,5 a zmes sa ponechá fermentovať 3 až 6 h. Následne sa zmes zahreje na teplotu 95 °C až 100 °C, pri ktorej sa ponechá 10 až 25 min.

Ak sa spracováva chlieb a/alebo trvanlivé pečivo bez plniek, je výhodné, ak sa tieto riedia vodou v pomere 1 : 2 až 1 : 5 hmotn. a pri teplote 30 °C až 45 °C sa pridajú amylolytické enzýmy a hemicelulolytické enzýmy spolu s lipolytickými enzýmami, každý z nich v množstve 0,05 až 9,0 % hmotn. na sušinu suroviny

SK 7184 Υ1 podľa katalytickej aktivity enzýmov enzýmov tak, aby vzniklo minimálne 45 % v sušine produktov amylolýzy a minimálne 2 % v sušine produktov hydrolýzy neškrobových polysacharidov a lipidov spoločne. Zmes sa ponechá fermentovať 1 až 2 h, potom sa teplota zvýši na 50 °C až 60 °C, pridá sa exogénna amyláza, ďalej xylanázy a hemicelulázy, každé v množstve 0,05 až 9,0 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov tak, aby minimálne 40 % prítomného škrobu a dextrínov bolo hydrolyticky štiepených na glukózu a maltózu celkovo a aby vzniklo minimálne 5 % v sušine produktov po hydrolýze neškrobových polysacharidov celkovo, pH sa upraví na hodnotu 4,5 až 6,5 a fermentácia prebieha ďalších 1 až 3 h. Nakoniec sa teplota zvýši na 95 °C až 100 °C, pri ktorej sa ponechá 10 až 25 min.

Pokiaľ sa spracovávajú sušienky a/alebo piškóty, a/alebo oblátky, potom je výhodné, ak sa pridáva voda v pomere 1 : 1 až 1 : 3 hmotn. a pridajú sa termostabilné endogénne amylolytické enzýmy, každý v množstve 0,05 až 3,0 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov tak, aby minimálne 65 % prítomných škrobov bolo amylolyticky štiepených na dextríny až oligomérne jednotky, zmes sa fermentuje pri teplote 85 °C až 95 °C za stáleho miešania počas 2 až 5 h, následne po ochladení na 50 °C až 65 °C sa pridá exogénna amyláza a proteáza, každá v množstve 0,05 až 5,0 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov tak, aby minimálne 65 % prítomných dextrínov a oligomérnych jednotiek škrobov bolo amylolyticky štiepených na glukózu a maltózu spoločne a aby minimálne 5 % prítomných proteínov bolo hydrolyzovaných na príslušné peptidy a ponechá sa fermentovať ďalších 4 až 7 h, následne sa zmes zahreje na teplotu 95 až 140 °C, pri ktorej sa ponechá 10 až 25 min.

Pri spracovaní cukrárskych korpusov a/alebo cereálnych músli, a/alebo cereálnych tyčiniek s podielom cereálií nad 20 % v sušine je výhodné, ak sa riedia vodou v pomere 1 : 2 až 1 : 5 hmotn. na sušinu suroviny, pri teplote 20 °C až 25 °C sa pridajú amylolytické a proteolytické enzýmy, každý v množstve 0,05 až 2,0 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov enzýmov tak, aby vzniklo minimálne 20 % v sušine produktov amylolýzy a enzýmy štiepiace pentózany a neškrobové polysacharidy v množstve 0,1 až 0,5 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov tak, aby vzniklo minimálne 5 % produktov hydrolýzy neškrobových polysacharidov a proteínov spoločne, následne sa pH upraví na hodnotu 5,0 až 6,5 a pridajú sa lipolytické enzýmy štiepiace tuk, každý v množstve 0,05 až 0,2 % hmotn. na sušinu zmesi podľa katalytickej aktivity enzýmov tak, aby minimálne 30 % prítomných lipidov bolo hydrolyticky štiepených na produkty a zmes sa fermentuje ďalších 3 až 6 h, následne sa zmes zahreje na teplotu od 100 °C do 140 °C, pri ktorej sa ponechá 20 až 40 min.

Ak sa spracováva pšeničné a/alebo jačmenné, a/alebo ražné, a/alebo ovsené, a/alebo kukuričné, a/alebo ryžové zrno, je výhodné, ak sa pridáva voda v pomere 1 : 1 až 1 : 4, pri tom sa pridajú amylolytické enzýmy a jeden enzým alebo viacero enzýmov zo skupiny zahrňujúcej hemicelulázy, xylanázy, celulázy, glukanázy štiepiace neškrobové polysacharidy, každé v množstve 0,05 až 2,0 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov tak, aby minimálne 10 % prítomných škrobov bolo amylolyticky štiepených na produkty amylolýzy a aby vzniklo minimálne 5 % v sušine hydrolyticky štiepenej vlákniny z neškrobových polysacharidov a zmes sa ponechá pri teplote 55 °C až 70 °C fermentovať 3 až 12 h, potom sa zmes zahreje na teplotu 95 °C až 100 °C, pri ktorej sa ponechá 15 až 20 min.

Do zmesi po fermentácii pšeničného a/alebo jačmenného, a/alebo ovseného, a/alebo kukuričného zrna možno navyše pridať 5 % až 80 % hmotn. pšeničného a/alebo jačmenného, a/alebo ovseného, a/alebo kukuričného zrna, a/alebo pohánkového, a/alebo sezamového zrna, a/alebo amarantového, a/alebo ryžového celého zrna, spolu s amylolytickými a jeden enzým alebo viacero enzýmov zo skupiny zahrňujúcej celulolytické, hemicelulolytické a proteolytické enzýmy, každé v množstve 0,05 až 2,0 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov. Zmes sa ponechá pri teplote 50 °C až 65 °C fermentovať 3 až 8 h, potom sa zmes zahreje na teplotu 95 °C až 100 °C, pri ktorej sa ponechá 10 až 25 min.

Získaný výsledný produkt sa môže priamo použiť pri výrobe cereálnych výrobkov v ľubovoľnom pomere podľa receptúry výrobcu, optimálne v obsahu od 0,10 % do 60,0 % hmotnostných v sušine výrobku (chlieb, bežné pečivo, sladké pečivo, koláče, zákusky, trvanlivé pečivo, cestoviny, sušienky a oblátky, snack výrobky, tyčinky, plnky a iné).

Navyše, aplikáciou technického riešenia pri enzymatickom spracovaní vznikajú zároveň cukry, hlavne glukóza a maltóza, ale môže aj fruktóza a iné jednoduché cukry až oligosacharidy, pričom obsah mono- a disacharidov v produktoch sa zvýši sumárne minimálne nad 5 % obsahu v sušine oproti pôvodnému obsahu v surovinách. Tieto sú metabolizovateľným sladidlom nahradzujúcim úplne alebo čiastočne repný cukor a iné cukry a sladidlá pridávané do cereálnych výrobkov. Rovnako produkty tejto technológie prispievajú k rýchlejšiemu prekonaniu iniciálnej fázy kvasenia a kysnutia v procese kysnutia a kvasovania výrobkov, kde dochádza k fermentácii cereálnych ciest kvasinkami alebo baktériami. Predkladané technické riešenie teda nielen umožňuje vrátenie nespotrebovaných produktov z cereálnych výrob do ich hlavnej výroby, ale predstavuje aj metódu, pri ktorej dochádza k zvýšeniu obsahu jednoduchých cukrov v produkte oproti obsahu vo východiskovej surovine.

Ďalším benefitom pri aplikovaní produktov vyrobených navrhovanou technológiou je aj zlepšenie senzorických vlastností a zlepšenie technologických vlastností cereálnych výrobkov (vláčnosť striedky pekárskych

SK 7184 Υ1 výrobkov, zlepšenie reologických parametrov výrobkov, predĺženie trvanlivosti), ako aj polotovarov charakteristických pre jednotlivé výroby (cestá, zmesi s rôznym obsahom vody) pre uvedené cieľové potravinárske odvetvia, najmä výrobu chleba a všetkých druhov pečiva.

Zariadenie na prípravu cereálnych a pseudocereálnych hydrolyzovaných koncentrátov obsahuje nádobu s otvorom na dávkovanie surovín a výpustným otvorom pre produkt. Nádoba je vybavená duplikátorovým plášťom, v ktorom sa nachádza chladiaca a ohrievacia zóna a ktorý má ventil na naplnenie alebo vypustenie ohrevného alebo chladiaceho média. Zariadenie ďalej obsahuje motor miešadla, umiestnený nad nádobou v jej vertikálnej osi s miešadlom, ako aj homogenizátor s homogenizačnou hlavou, snímač teploty na snímanie teploty v pracovnom priestore nádoby, stojan/podvozok. Je výhodné, ak zariadenie obsahuje tlakovú nádobku pre chladiace médium s tlakovým a teplotným snímačom chladiaceho média. Nádobka pre chladiace médium je potrubím spojená s hlavou homogenizátora.

Činnosť všetkých aktívnych prvkov, konkrétne činnosť homogenizátora, miešadla a množstvo energie na ohrev v duplikátorovom plášti, môže byť automatizovaná a ľubovoľne kombinovaná do časovaných krokov s individuálnym meraním a reguláciou. Zariadenie v podstate predstavuje fermentor ako komplexný aparát na spracovanie cereálnych a pseudocereálnych produktov a zrnín uvedeným spôsobom, v ktorom je logickým spojením viacerých jednotlivých technologických operácií možné vyrábať rôzne produkty so špecifickými vlastnosťami, bez potreby ďalšieho výrobného zariadenia.

Navrhované technické riešenie kompletne rieši využiteľnosť cereálnych a/alebo pseudocereálnych produktov a zrnín, pričom výsledná pridaná hodnota je vyššia ako pri skrmovaní alebo pri separácii a regenerácii surovinovej matrice na jednotlivé frakcie. Navyše, ide o riešenie, v ktorom sa celý proces pri definovaných podmienkach odohráva len v jednom zariadení a predstavuje jednu ucelenú technológiu bez potreby transportu a manipulácie pri využití tejto suroviny. Výsledný produkt nielen znižuje surovinovú náročnosť pôvodnej produkcie, ale znižuje aj spotrebu cukrov pri produkcii výrobkov. Pritom však zvyšuje výťažnosť a zlepšuje reologické vlastnosti výrobkov, čím prispieva k zvyšovaniu kvality a efektivity výroby. Na rozdiel od použitia živých mikroorganizmov sa pri navrhovanom riešení používajú len izolované aktívne enzýmy, ktoré neobmedzujú dobu použiteľnosti koncentrátu počas krátkeho intervalu či obdobia. Tiež sa v dôsledku použitia izolovaných enzýmových preparátov môže produkt z uvedenej technológie použiť ako surovina do podstatne širšej palety receptúr výrobkov ako pri fermentovaní suroviny živými kultúrami mikroorganizmov. Keďže sa v technologickom procese navrhovaného riešenia nepoužívajú na hydrolýzu žiadne anorganické kyseliny, ale namiesto toho prírodné enzýmy, produkty nie sú zaťažené žiadnymi cudzími rezíduami. Navyše, prostredie s podmienkami upravenými pufrovacími látkami v navrhovanom postupe umožňuje zvýšiť účinnosť enzýmov, a tak znížiť ich dávkované množstvo a zefektívniť proces. V procese nedochádza len k úprave obsahu cukrov amylolytickými enzýmami, ale aj k úprave kvality neškrobových polysacharidov z cereálií, čím sa pozitívne ovplyvňujú reologické vlastnosti výrobkov a ich výťažnosť. Čo sa týka využitia celých zŕn cereálií a pseudocereálií, navrhované riešenie umožňuje komplexné a efektívnejšie zhodnotenie a využitie zŕn priamo v cereálnych výrobách, ich priamu spotrebu bez limitácie ich obsahu v receptúrach výrobkov, ďalej bez negatívnych dopadov na textúru výrobkov a senzorické parametre. Tiež možnosť zvýšenia konečného obsahu neškrobových polysacharidov, ako aj vlhkosti vo výrobkoch, v ktorých je to vhodné, prostredníctvom úpravy vlastností neškrobových polysacharidov mechanickou a termickou dezintegráciou do formy gélov.

Navrhovaným technickým riešením vyrábaný produkt je oproti produktom vyrábaným podľa uvedených známych riešení homogénny, mikrobiologický stabilnejší, po usušení je možné ho dlhodobo skladovať alebo je možné ho použiť v ľubovoľnej cereálnej výrobe v kašovitej forme. Uvedené parametre umožňujú spracovávať ľubovoľné množstvo produktov v cereálnych výrobách navrhovaným riešením na nový produkt, a to pri nízkych ekonomických nákladoch v rámci jedného zariadenia. Navyše suroviny takto spracované sa ekonomicky aj technologicky zhodnocujú aj bez použitia konzervantov a prídavných látok.

Výhodnosť zariadenia sa ukázala hlavne v jeho univerzálnom použití pre celé zrná a aj pre vo vode ľahko rozpustné hmoty. Tiež v tom, že intenzívnou homogenizáciou, teda mechanickou dezintegráciou spracovávanej suroviny spoločne s jej termickým spracovaním, sa zvýšila efektivita všetkých použitých enzýmových preparátov v príkladoch 1 až 5.

Vstavané miešadlo umožnilo počas celého procesu neustále premiešavať celý obsah a vyrovnávať tak teplotu, ako aj koncentrácie látok, a prispievať tak k rovnomernej hydrolýze celého obsahu nádoby. Ďalším benefitom zariadenia je, že spracovávanú zmes je možné homogenizovať, hydrolyzovať a priviesť do varu v jednom zariadení za kontrolovaných podmienok, čo znižuje prácnosť a zvyšuje presnosť procesu. Tepelným spracovaním produktu pri teplote 95 °C až 100 °C sa znižuje možnosť mikrobiálnej nákazy a kontaminácie, čoho dôsledkom je zlepšenie využiteľnosti koncentrátov ako aj predĺženie ich skladovateľnosti. Pri použití tlakovej nádoby, ktorá bola pretlakovaná do 5,0 baru, možno dosiahnuť teplotu v produkte až 140 °C, čím sa produkt zároveň sterilizuje.

SK 7184 Υ1

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obrázku 1 je znázornený schematický pohľad na fermentor.

Príklady uskutočnenia

Príklad 1

Nespracované cestá z výroby bežného pečiva v pekárni, ako aj trvanlivé pečivo a nevyexpedované sladké pečivo bez plniek spolu so strúhankou, celkovo 100 kg, sa nadávkovali s pitnou vodou v pomere 1 : 2 (surovina : pitná voda) do zariadenia vybaveného homogenizátorom, regulovateľným ohrevom plášťa a miešadlom. Počas homogenizácie trvajúcej 10 min sa vytvorila suspenzia s požadovanými reologickými vlastnosťami (viskozita do 2500 AU) a homogenitou častíc, kde minimálne 50 % častíc malo veľkosť pod 2,0 mm (minimálne 50 % prepad cez sito so svetlosťou ôk 2,0 mm v sušine). Homogenizácia prebiehala pri kontinuálnom zahrievaní na teplotu 55 °C s odchýlkou ± 5 °C. Táto teplota bola nastavená ako teplota, pri ktorej sa nadávkovali enzymatické preparáty, konkrétne špecifické amylázy (Fungamyl BrewQ) a glukogénne amylázy (Glucoamylase 200K) štiepiace škrob, ďalej proteázy štiepiace lepkové proteíny (Fungal protease od spoločnosti Novozymes), xylanázy a hemicelulázy (Veron 191 S, Rohament GE) štiepiace neškrobové sacharidy. Každý z enzýmov sa pridal v množstve 1,5 % hmotn. na hmotnosť sušiny suroviny. Celý obsah bol upravený pufŕovacím systémom kyseliny citrónovej a dihydrogénfosforečnanu sodného na pH 4,5 ± 0,4 a ponechal sa za stáleho miešania a pri teplote 55 °C s odchýlkou ± 5 °C hydrolyzovať 5 hodín. Po uplynutí doby fermentácie sa obsah za stáleho miešania zahrial na teplotu 98 °C počas 15 min. Následne sa proces ukončil a vzniknutý produkt bol pripravený na použitie do pekárskych výrobkov, na výrobu chlebov, bežného pečiva alebo jemného pečiva. Obsah mono-, di- až oligosacharidov vo vyrobenom produkte po ukončení procesu v sušine bol nad 40 % hmotn. Viskozita fermentovaného produktu pri 65 °C bola do 450 AU.

Príklad 2

Nepredané chleby v záručnej dobe, ako aj trvanlivé pečivo bez plniek v množstve 30 kg sa spolu s pitnou vodou nadávkovali v pomere 1 : 5 (surovina : pitná voda) do fermentora s celkovým obsahom 200 litrov. Počas homogenizácie trvajúcej 5 min sa vytvorila suspenzia s požadovanými reologickými vlastnosťami (viskozita do 2500 AU) a homogenitou častíc, kde minimálne 50 % častíc malo veľkosť pod 2,0 mm. Homogenizácia prebiehala pri kontinuálnom zahrievaní na teplotu 30 °C s odchýlkou ± 5 °C. Táto teplota bola nastavená ako teplota, pri ktorej sa nadávkovali endogénne amylázy (Depol 220L) spoločne s enzýmami štiepiacimi neškrobové polysacharidy (Pentopan 500BG, Depol 761P a Celluclast BG) a zmes sa ponechala pri tejto teplote 1 hodinu počas stáleho pomalého miešania. Následne sa teplota zvýšila na 55 °C ± 5 °C, pridali sa exogénne amylázy (Depol 371 P), ďalej xylanázy a hemicelulázy (Rohament GE, Pentopan 500BG, Depol 761P) štiepiace neškrobové polysacharidy. Jednotlivé enzýmy sa pridali v množstve 8,5 % hmotn. na hmotnosť sušiny suroviny a zmes sa pri uvedenej teplote stále pomaly miešala 1 hodinu. Celý obsah bol upravený pufŕovacím systémom citranu sodného a dihydrogénfosforečnanu sodného na pH 4,8 ± 0,2. Po uplynutí celkovej doby fermentácie sa obsah za stáleho miešania zahrieval na teplotu 95 °C počas 20 min. Následne sa proces ukončil a vzniknutý produkt bol pripravený na použitie do pekárskych výrobkov, na výrobu chlebov, bežného pečiva alebo jemného pečiva. Obsah mono- a disacharidov vo výslednom produkte v sušine bol nad 40 % hmotn. Viskozita fermentovaného produktu pri 65 °C bola do 350 AU.

Príklad 3

Postupom uvedeným v príklade 1 bola pripravená zmes vody, zlomkov zo sušienok, piškót a odrezkov z oblátok, ktorej pomer sušiny k celkovej vode bol 1 : 2. Následne bola táto zmes zahriata na teplotu 60 °C a homogenizovaná na veľkosť častíc pod 800 pm v 75 % podiele sušiny. V ďalšom kroku boli pridané endogénne termostabilné amylázy (SE HiTA) podľa príkladu 1. Teplota bola po prídavku enzýmov zvýšená na 90 °C a pri tejto teplote intenzívne miešaná 3 hodiny. Následne bola teplota znížená ochladením na 55 °C ± 5 °C a boli pridané exogénne amylázy (Depol 371 P) a proteázy (Fungal Protease) v rovnakom množstve ako v príklade 1. Zmes sa pri tejto teplote ponechala 6 hodín a pH nebolo upravované. Následne bola teplota zvýšená na 140 °C počas 20 min za stáleho intenzívneho miešania. Po ukončení procesu bola viskozita produktu do 400 AU pri 65 °C, obsah mono- a disacharidov bol v sušine nad 50 % hmotn. Produkt bol použiteľný pre všetky potravinárske plnky, cestá a polevy používané pri výrobe pekárskych a pečivárskych výrobkov.

Príklad 4

Odrezky z cukrárskych korpusov a nepredné cereálne músli a tyčinky v záručnej dobe s podielom cereálií nad 50 % v sušine v množstve 40 kg boli zmiešané s vodou v pomere 1 : 4 (sušina : voda) pri teplote 20 °C až 25 °C. Následne prebehla homogenizácia počas 15 min. Hodnota pH zmesi bola upravená s kyselinou

SK 7184 Υ1 mliečnou na pH 4,0 ± 0,2 a boli použité enzymatické prídavky podľa príkladu 1. Zmenou bolo, že sa namiesto xylanáz a hemiceluláz pridal iný typ enzýmov štiepiacich neškrobové polysacharidy (Celulase 13L) v množstve 0,2 % hmotn. na hmotnosť sušiny suroviny, ďalšou zmenou bolo, že sa upravilo pH na hodnotu 5,5 až 6,0. Do takto pripraveného prostredia sa nadávkovali v tomto kroku ešte lipolytické enzýmy (Fungal lipase) štiepiace tuk na príslušné degradačné produkty. Tieto enzýmy sa pridali v množstve 0,1 % hmotn. na hmotnosť sušiny zmesi. Zmes sa pri uvedenej teplote miešala 4 hodiny. Potom bola teplota zvýšená na 120 °C počas 30 minút a produkt bol homogenizovaný počas 3 minút. Výsledný produkt po ukončení procesu bol pastovitej až krémovej jemnej konzistencie s viskozitou do 350 AU pri 65 °C. Obsah mono- a disacharidov v sušine bol minimálne 35 % hmotn. a obsah rozpustnej vlákniny stúpol na dvojnásobok oproti jej obsahu vo východiskovej surovine. Produkt bol vhodný najmä na výrobu potravinárskych sladkých plniek, všetkých druhov cereálnych ciest a ako prídavok do snack výrobkov vrátane músli tyčiniek.

Príklad 5

Cereálne zrná (pšenice, ovsa a jačmeňa) boli v množstve 60 kg zmiešané s pitnou vodou v pomere 1 : 2. Zmes postupným zahrievaním počas 35 min sa zohriala na teplotu 90 °C. Následne sa zmes homogenizovala počas 15 min tak, aby zmes obsahovala aspoň 70 % častíc menších ako 1,0 mm. Potom sa zmes nechala počas 1 hodiny ochladnúť na teplotu 70 °C. Po ochladnutí sa pridali amylolytické enzýmy (Fungamyl BrewQ, Glucoamylase 200K) a enzymatické preparáty štiepiace neškrobové sacharidy (Ultraflo Max, Rohament GE, Cellulase 75000, Optizym DX), teplota sa upravila na 65 °C ± 5 °C a zmes sa ponechala 12 hodín pri tejto teplote. Pridané množstvo enzymatických preparátov pre každý z enzýmov bolo 0,05 % hmotn. na sušinu zrna. Po uplynutí doby fermentácie sa polovica objemu prečerpala do zásobníka a druhá polovica objemu sa zahriala na teplotu 100 °C počas 15 min. a homogenizovala počas 2 min. Viskozita produktu pri 65 °C bola do 1150 AU. Po ochladnutí bol produkt použitý ako prídavná surovina na výrobu pekárskych celozrnných výrobkov, hlavne chleba a chlebových kvasov.

K zmesi zo zásobníka sa pridalo 8,0 % hmotn. pšeničného a jačmenného zrna. Do zmesi sa pridalo ekvivalentné množstvo enzýmových preparátov na hmotnosť sušiny pridaných zrnín rovnako ako na začiatku procesu a zmes sa nechala ďalších 5 hodín fermentovať pri teplote od 50 °C do 65 °C. Následne sa zmes pri stálom miešaní zahriala na teplotu 98 °C počas 15 min a po vychladnutí sa homogenizovala 30 sekúnd. Viskozita produktu pri 65 °C bola do 650 AU. Produkt bol vhodný na použitie do výroby celozrnných pekárskych výrobkov, snack výrobkov a cereálnych tyčiniek.

Príklad 6

Zmes pekárskych výrobkov bez náplní v množstve 50 kg bola homogenizovaná s vodou v pomere 1 : 2 počas dvoch homogenizačných intervalov, každý trvajúci 4 min, pri teplote 25 °C počas stáleho miešania. Zmes bola zahriata na 55 °C ±5 °C a boli pridané amylázy (AM3K a AMG 400K) v množstve 0,15 % hmotn. na sušinu suroviny, ďalej celulázy (Cellulase 190K) a proteázy (Protease BL) v množstve 0,1 % hmotn. na sušinu suroviny. Zmes sa nechala 6 hodín fermentovať pri uvedenej teplote za stáleho miešania. Hodnota pH sa neupravovala. Po uplynutí 6 hodín sa teplota zvýšila na 95 °C počas 25 minút a zmes sa nechala vychladnúť. Produkt po vychladnutí mal viskozitu do 450 AU pri 65 °C, obsah mono-, di- až oligosacharidov v sušine bol minimálne 45 % hmotn. Produkt bol pridávaný do jemného a bežného pečiva, tiež do cesta na cestoviny a sušienky v podiele nad 5 % hmotn. na hmotnosť múky.

Príklad 7

Zmes pekárskych výrobkov bez náplní v množstve 50 kg bola homogenizovaná s vodou v pomere 1 : 2 počas troch homogenizačných intervalov, každý trvajúci 2 min, pri teplote 25 °C počas stáleho miešania. V zhomogenizovanej zmesi boli stanovené, metódou podľa Schoorla a následne metódou DNS (stanovenie redukujúcich cukrov metódou s 3,5-dinitrosalicylovou kyselinou) spektrofotometricky, redukujúce cukry vyjadrené na sušinu zmesi. Stanovením podľa Schoorla sa zistil obsah redukujúcich cukrov v zmesi 6 % ± 1 %, metódou podľa DNS sa zistil obsah redukujúcich cukrov 8 % ± 1 %. Zmes po homogenizácii bola zahriata na teplotu 55 °C ± 5 °C a boli pridané amylázy (AM3K) v množstve 0,05 % hmotn. na sušinu suroviny. Zmes sa nechala 3 hodiny fermentovať pri uvedenej teplote za stáleho miešania. Hodnota pH sa neupravovala. Po uplynutí troch hodín sa teplota zvýšila na 95 °C počas 25 minút a zmes sa nechala vychladnúť. Produkt po vychladnutí mal viskozitu do 550 AU pri 65 °C, obsah redukujúcich cukrov, vyjadrený na sušinu, bol zistený metódou podľa Schoorla na úrovni 15 % ± 2 % hmotn. a metódou DNS 19 % ± 2 %. Produkt sa pridával do bežného pečiva, chlebového cesta, do cesta na cestoviny a tiež do sušienok v podiele nad 10 % hmotn. na hmotnosť múky.

Príklad 8

Zariadenie vhodné na prípravu cereálnych koncentrátov pozostáva z nádoby j_ z nerezovej ocele s duplikátorovým plášťom 8, ktorý tvoril minimálne 70 % plochy povrchu, v ktorom sa nachádza chladiaca a ohrie

SK 7184 Υ1 vacia zóna 9. Duplikátorový plášť 8 má v spodnej časti ventil 13 na naplnenie alebo vypustenie ohrevného alebo chladiaceho média. Ďalej je zariadenie vybavené motorom miešadla 2 umiestneným nad nádobou j_, homogenizátorom 4 vo vertikálnej osi, prípadne mimo vertikálnej osi nádoby 1, tlakovým a teplotným snímačom 6, snímajúcim hodnoty teploty a tlaku chladiaceho okruhu homogenizátora 4, miešadlom 7, homogenizačnou hlavou K), nachádzajúcou sa v rovine s vnútorným plášťom nádoby j_ alebo v polohe vysunutej do pracovného priestoru nádoby 1, snímačom 11 teploty na snímanie teploty v pracovnom priestore nádoby 1, stojanom/podvozkom 12, tlakovou nádobkou 14 pre chladiace médium, ktorá je umiestnená na zariadení ľubovoľne alebo na stene vedľa zariadenia, pričom chladiaci okruh homogenizátora je uzavretý prostredníctvom pevných alebo plastových armatúr. Do nádoby na hornej časti ústi dávkovací otvor 3 na dávkovanie surovín a v spodnej časti výpustný otvor 5 na vypúšťanie produktu. Miešadlo 7 je tvarované tak, aby kopírovalo steny nádoby 1, s odstupom od vnútorného povrchu plášťa do maximálne 25 mm. Výpustný otvor zariadenia je situovaný na vyspádovanom alebo kónickom dne vnútorného plášťa nádoby j_, aby produkt mohol byť odvedený cez výpustný otvor von zo zariadenia vplyvom gravitácie. Urýchlenie vypúšťania obsahu nádoby j_ je možné docieliť zapnutím miešadla 7, prípadne aj zapnutím homogenizátora 10. Zariadenie je vybavené bezpečnostnými poistkami proti vlastnému poškodeniu či proti možnému zraneniu obsluhy.

Pred dávkovaním surovín sa do nádoby j_ napustí príslušné množstvo vody. Suroviny sa pridávajú postupne cez otvor 3 a zmes je homogenizovaná homogenizátorom 10, prípadne za stáleho miešania miešadlom 7. Teplota zmesi v nádobe 1 sa zisťuje snímačom 11 teploty a reguluje sa prostredníctvom kvapaliny v chladiacej a ohrievacej zóne 9, ktorá sa nachádza v duplikátorovom plášti 8. Pred prvým spustením homogenizátora 10 sa vždy skontroluje tlak chladiacej kvapaliny homogenizátora 10 v chladiacom okruhu, ktorý je meraný v nádobke 14. Prítomnosť dostatočného množstva chladiacej kvapaliny bez prítomnosti vzduchu sa prejavovala zvýšením tlaku v okruhu nad 0,5 baru, po úplnom napustení okruhu chladiacou kvapalinou. Po dosiahnutí požadovaného času a teplôt v jednotlivých krokoch procesu sa zariadenie vypne.

Priemyselná využiteľnosť

Predmetné technické riešenie predstavuje spôsob výroby cereálnych a pseudocereálnych koncentrátov, ktoré je možné využiť hlavne ako náhradu pridávaných cukrov a sladidiel do potravín s obsahom cereálií, ale aj ako zdroj proteínov a aj ako aditívum s emulgačnými, texturačnými a senzorickými účinkami. V prípade cereálnych koncentrátov zo zŕn je produkt aj výdatným zdrojom vlákniny.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (13)

1. Spôsob prípravy cereálneho hydrolyzovaného koncentrátu, vyznačujúci sa tým, že cereálne a/alebo pseudocereálne zrná alebo hmoty a výrobky s majoritným podielom cereálií alebo pseudocereálií alebo ich zmes sa zriedia vodou v pomere 1 : 1 až 1 : 8 hmotn., pridajú sa amylolytické enzýmy, každý v množstve potrebnom na štiepenie minimálne 5,0 % hmotnostných z celkového množstva škrobov a/alebo dextrínov na produkty enzymatickej hydrolýzy v sušine cereálneho koncentrátu, pri danej teplote, pH a čase fermentácie, v prípade potreby sa pH zmesi upraví na hodnotu 4,0 až 7,0 a zmes sa pri teplote 20 °C až 85 °C za stáleho miešania fermentuje 1 až 15 h, následne sa zmes zahreje na teplotu 90 °C až 140 °C, pri ktorej sa ponechá 5 až 45 min.

2. Spôsob prípravy podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že s amylolytickými enzýmami sa pridá jeden enzým alebo viacero enzýmov vybraných zo skupiny zahrňujúcej, proteázy, xylanázy, hemicelulázy, celulázy, glukanázy, pullulanázy, lipázy, každý v množstve potrebnom na štiepenie minimálne 1,0 % hmotnostných z celkového množstva surovín na produkty, špecifické pre použitý enzýmový preparát počas enzymatickej hydrolýzy v prepočte na sušinu, pri danej teplote, pH a čase fermentácie.

3. Spôsob prípravy podľa nároku la 2, vyznačujúci sa tým, že k nespracovaným cestám z výroby bežného pečiva v pekárni a/alebo trvanlivému pečivu, a/alebo nevyexpedovanému sladkému pečivu bez plniek, a/alebo strúhanke sa pridá voda v pomere, 1 : 2 hmotn., pridajú sa amylolytické, proteolytické enzýmy, xylanázy a hemicelulázy, každé v množstve 0,05 až 3,0 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov na získanie minimálne 55 % produktov amylolýzy a minimálne 4 % produktov dôsledkom hydrolýzy neškrobových polysacharidov a lipidov v sušine, pH sa upraví na hodnotu 4,0 až 5,5, zmes sa pri teplote 45 °C až 70 °C ponechá fermentovať 3 až 6 h, následne sa zmes zahreje na teplotu 95 °C až 100 °C, pri ktorej sa ponechá 10 až 25 min.

4. Spôsob prípravy podľa nároku la 2, vyznačujúci sa tým, že k chlebu a/alebo trvanlivému pečivu bez plniek sa pridá voda v pomere 1 : 2 až 1 : 5 hmotn., pridajú amylolytické enzýmy a hemicelulolytické enzýmy spolu s lipolytickými enzýmami, každý z nich v množstve 0,05 až 9,0 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov na získanie minimálne 45 % produktov amylolýzy a mini

SK 7184 Υ1 málne 2 % produktov hydrolýzy neškrobových polysacharidov a lipidov v sušine, zmes sa pri teplote 30 °C až 45 °C ponechá fermentovať 1 až 2 h, potom sa teplota zvýši na 50 °C až 60 °C, pridá sa exogénna amyláza ďalej xylanázy a hemicelulázy, každé v množstve 0,05 až 9,0 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov, aby minimálne 40 % prítomného škrobu a dextrínov sa hydrolyticky štiepilo na glukózu a maltózu a na získanie minimálne 5 % produktov po hydrolýze neškrobových polysacharidov v sušine, pH sa upraví na hodnotu 4,5 až 6,5 a fermentácia prebieha ďalších 1 až 3 h, potom sa teplota zvýši na 95 °C až 100 °C, pri ktorej sa ponechá 10 až 25 min.

5. Spôsob prípravy podľa nároku la 2, vyznačujúci sa tým, že k cukrárskym korpusom a/alebo cereálnym mušli, a/alebo cereálnym tyčinkám s podielom cereálií nad 50 % v sušine sa pridá voda v pomere 1 : 2 až 1 : 5 hmotn. na sušinu suroviny, pridajú sa amylolytické a proteolytické enzýmy, každý v množstve 0,05 až 2,0 % hmotn. na sušinu suroviny, a celulolytické enzýmy, každý v množstve 0,1 % až 0,5 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov, na získanie minimálne 20 % produktov amylolýzy a minimálne 5 % produktov hydrolýzy neškrobových polysacharidov a proteínov v sušine, upraví sa pH na hodnotu 4 až 4,5 a zmes sa fermentuje pri teplote 45 °C až 65 °C za stáleho miešania počas 2 až 5 h, následne sa pH upraví na hodnotu 5,0 až 6,5 a pridajú sa lipolytické enzýmy, každý v množstve 0,05 až 0,2 % hmotn. na sušinu zmesi podľa katalytickej aktivity enzýmov, aby minimálne 30 % prítomných lipidov sa hydrolyticky štiepilo na produkty a zmes sa fermentuje ďalších 3 až 6 h, následne sa zmes zahreje na teplotu od 100 °C do 140 °C, pri ktorej sa ponechá 20 až 40 min.

6. Spôsob prípravy podľa nároku la 2, vyznačujúci sa tým, že k sušienkam a/alebo piškótam, a/alebo oblátkam sa pridá voda v pomere 1 : 1 až 1 : 3 hmotn., pridajú sa termostabilné endogénne amylolytické enzýmy, každý v množstve 0,05 až 3,0 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov, aby minimálne 65 % prítomných škrobov sa amylolyticky štiepilo na dextríny až oligoméme jednotky, zmes sa fermentuje pri teplote 85 °C až 95 °C za stáleho miešania počas 2 až 5 h, následne po ochladení na 50 °C až 65 °C, sa pridá exogénna amyláza a proteáza, každá v množstve 0,05 až 5,0 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov, aby minimálne 65 % prítomných dextrínov a oligomérnych jednotiek škrobov sa amylolyticky štiepilo na glukózu a maltózu a minimálne 5 % prítomných proteínov sa hydrolyzovalo na príslušné peptidy a ponechá sa fermentovať ďalších 4 až 7 h, následne sa zmes zahreje na teplotu 95 až 140 °C, pri ktorej sa ponechá 10 až 25 min.

7. Spôsob prípravy podľa nároku la 2, vyznačujúci sa tým, že k pšeničnému a/alebo jačmennému, a/alebo ražnému, a/alebo ovsenému, a/alebo kukuričnému, a/alebo ryžovému zrnu sa pridá voda v pomere 1 : 1 až 1 : 4, pridajú sa amylolytické enzýmy a jeden enzým alebo viacero enzýmov zo skupiny zahrňujúcej hemicelulázy, xylanázy, celulázy, glukanázy, proteázy, každý v množstve 0,05 až 2,0 % hmotn. na sušinu suroviny podľa katalytickej aktivity enzýmov, aby minimálne 10 % prítomných škrobov sa amylolyticky štiepilo na produkty amylolýzy a vzniklo minimálne 5 % v sušine hydrolyticky štiepenej vlákniny z neškrobových polysacharidov, zmes sa ďalej ponechá pri teplote 55 °C až 70 °C fermentovať 3 až 12 h., potom sa zmes zahreje na teplotu 100 °C, pri ktorej sa ponechá 15 až 20 min.

8. Spôsob prípravy podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že k zmesi po fermentácii pšeničného a/alebo jačmenného, a/alebo ovseného, a/alebo ražného, a/alebo kukuričného zrna sa pridá 5 % až 80 % hmotn. pšeničného a/alebo jačmenného, a/alebo ovseného, a/alebo kukuričného zrna, a/alebo pohánkového a/alebo sezamového zrna, a/alebo amarantového, a/alebo ryžového celého zrna, pridajú sa amylolytické a jeden alebo viacero enzýmov zo skupiny zahrňujúcej celulolytické, hemicelulolitické a proteolytické enzýmy, každý v množstve 0,05 až 2,0 % hmotn. na sušinu suroviny a zmes sa ponechá pri teplote 50 °C až 65 °C fermentovať 3 až 8 h, potom sa zmes zahreje na teplotu 95 °C až 100 °C, pri ktorej sa ponechá 10 až 25 min.

9. Spôsob prípravy podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa tým, že vstupná surovina sa homogenizuje pri postupnom zohrievaní na teplotu 30 °C až 100 °C dovtedy, kým minimálne 50 % častíc má veľkosť pod 2,0 mm.

10. Spôsob prípravy podľa ktoréhokoľvek nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že PH sa upravuje pufrovacím systémom kyselina citrónová a dihydrogénfosforečnan sodný alebo citran sodný a dihydrogénfosforečnan sodný, alebo len kyselinou mliečnou.

11. Cerálny enzymaticky hydrolyzovaný koncentrát získaný spôsobom podľa ktoréhokoľvek nárokov 1 až 10, vyznačujúci sa tým, že v sušine obsahuje minimálne 5,0 % hmotn. glukózy, maltózy, maltotriózy v zmesi alebo samostatne, vzniknutých enzymatickou hydrolýzou, pričom viskozita po ukončení fermentácie je od 5 AU do 2000 AU pri teplote 65 °C a hodnota pH je 4,0 až 7,0.

12. Zariadenie na prípravu cereálneho hydrolyzovaného koncentrátu, vyznačujúce sa tým, že obsahuje nádobu (1) s otvorom (3) na dávkovanie surovín a výpustným otvorom (5) pre produkt, vybavená duplikátorovým plášťom (8), v ktorom sa nachádza chladiaca a ohrievacia zóna (9) a ktorý má ventil (13) na naplnenie alebo vypustenie ohrevného alebo chladiaceho média, ďalej obsahuje motor miešadla (2), umiestnený nad nádobou (1) s miešadlom (7), homogenizátor (4) s homogenizačnou hlavou (10), snímač teploty (11) na snímanie teploty v pracovnom priestore nádoby (1), stojan/podvozok (12).

SK 7184 Υ1

13. Zariadenie podľa nároku 12, vyznačujúce sa tým, že obsahuje tlakovú nádobku (14) pre chladiace médium, s tlakovým a teplotným snímačom (6) chladiaceho média, spojenú potrubím s hlavou homogenizátora (10).