WO2022018193A1 - Aktivierte karottenfaser - Google Patents

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WO2022018193A1
WO2022018193A1 PCT/EP2021/070493 EP2021070493W WO2022018193A1 WO 2022018193 A1 WO2022018193 A1 WO 2022018193A1 EP 2021070493 W EP2021070493 W EP 2021070493W WO 2022018193 A1 WO2022018193 A1 WO 2022018193A1
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PCT/EP2021/070493
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Gerhard F. Fox
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Herbstreith & Fox Gmbh & Co. Kg Pektin-Fabriken
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    • D21H11/12—Pulp from non-woody plants or crops, e.g. cotton, flax, straw, bagasse

Definitions

  • the present invention relates to an activated carrot fiber and a process for its production.
  • the invention also relates to the use of the activated carrot fiber as a thickening or structuring agent in various industrial products. Furthermore, the invention relates to a food product, feed product, dietary supplement, beverage, cosmetic product, pharmaceutical product or medicinal product that has been produced using the activated carrot fiber according to the invention.
  • Dietary fibers are largely indigestible food components, mostly carbohydrates, which are mainly found in plant foods.
  • dietary fiber is divided into water-soluble dietary fiber such as pectin and water-insoluble dietary fiber such as cellulose. Fiber is considered an important part of human nutrition.
  • the consumption of dietary fiber is considered to be good for your health.
  • the water-soluble fiber in the diet increases the volume of the food without significantly increasing the energy content. If they are not sufficiently swollen before ingestion, they absorb more water in the stomach. The resulting increase in volume leads to an increase in the feeling of satiety.
  • dietary fibers extend the retention time of the chyme in the intestine or stomach. Water-soluble dietary fibers such as pectin bind bile acids from the cholesterol metabolism in the intestine and thus lead to a reduction in cholesterol levels.
  • carrot fiber as dietary fiber in food production is becoming increasingly important.
  • the carrot fiber is a mixture of insoluble fiber such as cellulose and soluble fiber such as pectin and ideally does all of the above result in a spectrum of health-promoting effects.
  • Carrot fibers can thus replace other unacceptable or even harmful additives in food and, as substances that are not E-classified, lead to simpler product labeling and thus to increased product acceptance. Since carrot fibers only contain a small amount of pectin, they only have a limited ability to texturize food to increase viscosity compared to functionalized citrus or apple fibers.
  • the object of the present invention is to improve the prior art or to offer an alternative to it.
  • the task at hand is a method for producing an activated carrot fiber, which comprises the following steps:
  • step (c) optionally enzymatically treating the wet material from step (a) or the hydrated dry material from step (b) in aqueous suspension with cellulase and/or with pectin methyl esterase to obtain an enzymatically treated material;
  • step (d) washing the wet material of step (a), the hydrated dry material of step (b) or the enzymatically treated material of step (c) at least twice with an organic solvent and then separating the washed material from the organic solvent in each case;
  • step (e) drying the washed material of the step (d) including normal pressure drying or vacuum drying to obtain the activated carrot fiber.
  • the production process according to the invention leads to carrot fibers with a large inner surface, which also increases the water-binding capacity and is associated with good viscosity formation.
  • These fibers are activated fibers that have sufficient strength in an aqueous suspension so that no additional shearing forces are required in use in order for the user to obtain the optimum rheological properties such as viscosity or texturing.
  • the carrot fibers produced using the process according to the invention have good rheological properties.
  • the fibers of the invention can be easily rehydrated and the advantageous rheological properties are retained even after rehydration.
  • the inventors have surprisingly found that the process according to the invention leads to activated carrot fibers without the otherwise necessary activation measures, such as the application of shearing forces or digestion at elevated temperatures in an acidic medium, having to be carried out in the production process.
  • the production process according to the invention leads to carrot fibers which are largely tasteless and odorless and are therefore advantageous for use in the food sector.
  • the aroma of the other ingredients is not masked and can therefore develop optimally.
  • the fibers according to the invention are obtained from carrots and are therefore natural ingredients with well-known positive properties.
  • Vegetable processing residues such as carrot pomace can be used as raw material in the production process according to the invention. These processing residues are inexpensive, plentiful, and provide a sustainable and environmentally sound source of the activated carrot fiber of the present invention.
  • Carrot fibers are established and accepted in the food industry, so that corresponding compositions can be used immediately and internationally without a lengthy approval process.
  • a carrot-containing plant mass and preferably processing residues of carrots are used as raw material.
  • This carrot-containing plant matter can be used on the one hand as a dry material, for example in the form of dried carrot pomace.
  • a dry material in the context of the invention is understood to mean a carrot-containing plant mass which has less than 15%, preferably less than 10% and more preferably less than 8% moisture. The use of dried plant material allows production independent of the season.
  • the carrot-containing plant mass In the event that the carrot-containing plant mass is in the form of dry matter, it must be hydrated by incubation with an aqueous liquid.
  • the plant matter forms a suspension of the carrot pieces or carrot particles in the aqueous solution.
  • This suspension represents a suspension insofar as a heterogeneous mixture of substances is present here, consisting of a liquid and carrot particles (preferably finely) distributed therein. Since the suspension tends to sedimentation and phase separation, the particles are suitably kept in suspension by shaking or stirring. There is therefore no dispersion in which the particles are comminuted by mechanical action (shearing) in such a way that they are finely dispersed.
  • the hydrated dry material is separated from the aqueous solution by solid-liquid separation. This is preferably done using a decanter. Alternative separation methods are a sieve drum, a separator, a sedicant or a press.
  • the carrot-containing plant mass can be subjected to an enzymatic treatment in step (c).
  • This enzymatic treatment involves de-esterification of the highly esterified pectin present in the carrot material by a pectin methyl esterase and/or partial degradation of the cellulose present in the carrot material by a cellulase.
  • step (d) the enzymatically treated material or the hydrated dry material from step (b) or the carrot-containing plant material from step (a) provided as moist material is washed several times, ie at least twice, with an organic solvent.
  • This multi-stage washing with alcohol initially improves the functional fiber properties and thus makes a decisive contribution to the activation of the carrot fibre.
  • disruptive accompanying substances removed from the material thus ensuring sensory neutrality of the end product. This applies to both olfactory and gustatory substances.
  • the drying from the alcoholic phase that takes place in step (e) is essential for the subsequent functional properties, since the fibers dry open-pored and result in good swelling and wetting properties that would not be present if they were dried from the aqueous phase, since the individual fibers then crust over hydrogen bonds.
  • the dried fiber material produced by the process according to the invention is an activated carrot fiber, insofar as the result is an open-pore fiber with good swelling and wetting properties, which is also expressed in advantageous functional properties such as viscosity, water-binding capacity and strength.
  • a plant mass containing carrots and preferably processing residues from carrots are used as the raw material or starting material.
  • the expert can fall back on a wide variety of carrot materials.
  • the carrot-containing plant mass is selected from the group consisting of carrot pomace, carrot flour, carrot pomace flour, carrot semolina and carrot puree, it also being possible to use a mixture of the aforementioned masses.
  • a “vegetable mass containing carrots” is comminuted carrots, so that no whole carrots are used, but at least carrot semolina, or even fine-particle carrots in the form of carrot flour.
  • carrot pomace is defined as the comminuted solid residues resulting from carrot processing. Processing typically involves juicing.
  • the carrot pomace initially occurs here as moist pomace.
  • the pomace is usually dried and can then be stored and further used as dry pomace.
  • the dry material is rehydrated by being brought into contact with and incubated with an aqueous liquid and is thus prepared for the subsequent processing steps.
  • the mixture of carrot dry material to be hydrated and aqueous liquid is also referred to below as aqueous incubation solution.
  • the incubation with the aqueous solution takes place at a temperature between 20°C and 70°C, advantageously at a temperature between 25°C and 65°C and particularly advantageously at a temperature between 30°C and 60°C. Elevated temperature in particular accelerates rehydration.
  • the aqueous liquid used in the hydration can be an aqueous buffer or water.
  • demineralized water is preferred.
  • hydration is effected by incubation with the aqueous liquid for a period of from 10 minutes to 4 hours, advantageously for a period of from 20 minutes to 3 hours, and most advantageously for a period of from 30 minutes to 2 hours.
  • the dry matter in the aqueous incubation solution is between 0.25% by weight and 20% by weight, preferably between 0.5% by weight and 15% by weight, and particularly preferably between 1% by weight and 10% by weight. .
  • the hydration is advantageously carried out while stirring or shaking the aqueous suspension. This speeds up the hydration process and contributes to more even hydration.
  • the hydrated dry material is separated from the aqueous solution by solid-liquid separation. This is preferably done using a decanter. Alternative separation methods are a sieve drum, a separator, a sedicant or a press.
  • the carrot-containing plant material can be subjected to an enzymatic treatment with a pectin methyl esterase in step (c) of the method, which is also synonymously referred to as “enzymatic de-esterification”.
  • the material contained in the plant fiber is typically high methylester pectin.
  • a pectin according to the application is defined as a vegetable polysaccharide which, as a polyuronide, essentially consists of ⁇ -1,4-glycosidically linked D-galacturonic acid units.
  • the galacturonic acid units are partially esterified with methanol.
  • the degree of esterification describes the percentage of carboxyl groups in the Galacturonic acid units of pectin, which are present in esterified form, eg as methyl ester.
  • a high esterification pectin is a pectin which has a degree of esterification of at least 50%, whereas a low esterification pectin has a degree of esterification of less than 50%.
  • the degree of esterification describes the percentage of the carboxyl groups in the galacturonic acid units of the pectin which are present in the esterified form, e.g. as methyl ester.
  • the degree of esterification can be determined using the method according to JECFA (Monograph 19-2016, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives).
  • the methyl esters of the galacturonic acid groups in the pectin are hydrolyzed by the pectin methyl esterase to form poly-galacturonic acid and methanol.
  • the resulting low methylester pectins can form a gel in the presence of polyvalent cations even without sugar and can also be used in a wide pH range.
  • a pectin methylesterase (abbreviation: PME, EC 3.1.1.11, also: pectin demethoxylase, pectin methoxylase) is a common enzyme in the cell wall of all higher plants and some bacteria and fungi, which splits the methyl ester of pectins and thereby forms poly-galacturonic acid and methanol releases.
  • PME has been isolated in many isoforms, all of which can be used for enzymatic deesterification according to the invention. Many isoforms of PME have been isolated from plant-pathogenic fungi such as Aspergillus foetidus and Phytophthora infestans as well as from higher plants such as tomatoes, potatoes and oranges.
  • the fungal PME develop the optimum activity between pH 2.5 and 5.5, while the plant PME exhibit pH optima between pH 5 and 8.
  • the molecular weight is between 33,000 and 45,000.
  • the enzyme is present as a monomer and is glycosylated.
  • the Kiu value is between 11 and 40 mM pectin for fungal PME and 4-22 mM pectin for plant PME.
  • the commercially available PME preparations are obtained either from the supernatants of the fungal mycelium cultures or, in the case of plants, from fruits (orange and lemon peels, tomatoes).
  • pectin methylesterases that are preferably used have an optimum pH between 2 and 5 and an optimum temperature of 30 to 50°C, with significant enzyme activity already being observed from 15°C, depending on the enzyme.
  • the following table gives some examples of commercially available PMEs with their reaction optima:
  • At least one pectin methyl esterase (EC 3.1.1.11) is added to the aqueous suspension for enzymatic deesterification.
  • exactly one isoform of a PME is added to the suspension.
  • a mixture of different isoforms can also be used.
  • the duration of the incubation with the pectin methylesterase is advantageously between one hour and 10 hours, particularly advantageously between 2 hours and 5 hours.
  • Pectin methyl esterase is preferably added to the aqueous suspension in such a way that a
  • total PME activity of from 1000 to 10,000 units/L, advantageously from 3000 to 7500 units/L, and most advantageously from 4000 to 6000 units/L.
  • total PME activity may be 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2600, 2800, 3000, 3200, 3400, 3600, 3800, 4000, 4200, 4400, 4600, 4800, 5000, 5000, 5000, 5600, 5800, 6000, 6200, 6400, 6600, 6800, 7000, 7200 or 7400 units/L.
  • the person skilled in the art will adapt the temperature to the PME isoform used.
  • the enzymatic treatment is carried out at a temperature of between 10°C and 70°C, preferably between 20°C and 60°C and most preferably between 30°C and 50°C.
  • the person skilled in the art will set the optimum pH value for the de-esterification, depending on the pectin methyl esterase used in each case.
  • a pH of between 3.5 and 5.5 and particularly preferably of between 4.0 and 5.0 is preferably provided here.
  • the pH is adjusted before the enzymatic deesterification by adding an acid or a buffer system working in an acidic environment.
  • an acid or acidic buffer solution known to him.
  • an organic acid such as citric acid can be used.
  • a mineral acid can also be used. Examples which may be mentioned are: sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or sulphurous acid. Sulfuric acid is preferably used.
  • the dry matter content of the aqueous suspension must not be too high and should advantageously be less than 10% by weight.
  • the dry matter content is between 0.5% by weight and 6% by weight, preferably between 1% by weight and 4% by weight, and particularly preferably between 2% by weight and 3% by weight.
  • the enzymatic deesterification can be carried out while stirring or shaking the aqueous suspension, care being taken that the enzyme does not foam. This is preferably done in a continuous manner to keep the particles in suspension in suspension.
  • a suspension is a heterogeneous mixture of substances consisting of a liquid and solids (carrot particles) finely distributed therein. Since the suspension tends to sedimentation and phase separation, the particles are suitably kept in suspension by shaking or stirring. There is therefore no dispersion in which the particles are comminuted by mechanical action (shearing) in such a way that they are finely dispersed.
  • the carrot-containing plant material can be subjected to an enzymatic treatment with a cellulase in step (c) of the method, which is also synonymously referred to as “enzymatic cellulose hydrolysis”.
  • a cellulase is an enzyme capable of cleaving the ⁇ -1,4-glycosidic bond of cellulose, releasing glucose.
  • Carrot material consists largely of cellulose, which is accordingly fragmented by the cellulase treatment. It has been found that the cellulase treatment surprisingly improves carrot fiber functionality in terms of water binding and viscosity build.
  • the group of cellulases consists of three different types of enzymes, the interaction of which enables the efficient digestion of the huge cellulose molecules (3000 - 15000 linked glucose molecules) made possible: Endoglucanases (EC 3.2.1.4) split cellulose into larger sections.
  • Endoglucanases the first type of enzyme, are the only ones that can work within the cellulose chains, but only within what are known as amorphous areas, where the cellulose molecules lie in a disordered manner relative to one another and therefore do not build up any crystalline areas. As a result, they create a larger number of chain ends.
  • exoglucanases EC 3.2.1.91
  • cellobiase or ß-glucosidase EC 3.2.1.21
  • cellobiase or ß-glucosidase EC 3.2.1.21
  • Cellulase is added to the aqueous suspension for the enzymatic cellulose hydrolysis.
  • exactly one cellulase enzyme type can be added, ie either an endoglucanase (EC 3.2.1.4), an exoglucanase (EC 3.2.1.91) or a ⁇ -glucosidase (EC 3.2.1.21).
  • two or more preferably all three of the aforementioned cellulase enzyme types are used.
  • the cellulase treatment expediently only leads to a partial hydrolysis of the cellulose present in the carrot pulp. Excessive hydrolysis leads to irreversible degradation of the cellulose in the fiber material, which has a negative effect on the fiber functionality.
  • the aqueous suspension in the enzymatic cellulose hydrolysis expediently contains the cellulase or the cellulase mixture with a total activity of 100 to 3000 units/l, advantageously 150 to 2000 units/l, furthermore advantageously 200 to 1000 units/l, and especially advantageously from 250 to 400 units/L.
  • the total cellulase activity can be, for example, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2600, 2800 or 3000 units/L.
  • the incubation with cellulase in the aqueous suspension takes place for a period of 30 minutes to 4 hours and preferably of 1 to 3 hours.
  • the person skilled in the art will adapt the temperature to the cellulase used.
  • the cellulose hydrolysis occurs at a temperature of between 30°C and 80°C, preferably between 35°C and 75°C and most preferably between 40°C and 70°C.
  • the person skilled in the art will set the optimal pH value for the cellulose hydrolysis, depending on the particular cellulase used.
  • a pH of between 3.0 and 7.0 and particularly preferably of between 3.5 and 6.0 is preferably provided here.
  • the pH is adjusted before the enzymatic cellulose hydrolysis by adding an acid or a buffer system working in an acidic medium.
  • an acid or acidic buffer solution known to him.
  • an organic acid such as citric acid can be used.
  • a mineral acid can also be used. Examples which may be mentioned are: sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or sulphurous acid. Sulfuric acid is preferably used.
  • the dry matter content of the aqueous suspension must not be too high and should advantageously be less than 10% by weight.
  • the dry matter content is between 0.5% by weight and 6% by weight, preferably between 1% by weight and 4% by weight, and particularly preferably between 2% by weight and 3% by weight.
  • the enzymatic cellulose hydrolysis can be carried out while stirring or shaking the aqueous suspension, care being taken to ensure that the enzyme does not foam. This is preferably done in a continuous manner to keep the particles in suspension in suspension.
  • the mass containing carrots is present as an aqueous suspension during the enzymatic hydrolysis of the cellulose.
  • a suspension is a heterogeneous mixture of substances consisting of a liquid and solids (particles of raw material) finely distributed therein. Since the suspension tends to sedimentation and phase separation, the particles are suitably kept in suspension by shaking or stirring. There is therefore no dispersion in which the particles are comminuted by mechanical action (shearing) in such a way that they are finely dispersed.
  • the carrot-containing plant material can be enzymatically treated with either pectin methyl esterase or alternatively with cellulase.
  • the carrot-containing plant material is enzymatically treated with both pectin methyl esterase and cellulase.
  • the enzymatic treatment with cellulase and pectin methyl esterase can be carried out simultaneously or sequentially.
  • step (d) a washing step then takes place, which takes place with an organic solvent, which is preferably a water-miscible organic solvent. This involves washing at least twice with the organic solvent.
  • the organic solvent is advantageously an alcohol, which can preferably be selected from the group consisting of methanol, ethanol and isopropanol.
  • the washing step suitably takes place at a temperature between 40°C and 75°C, preferably between 50°C and 70°C and particularly preferably between 60°C and 65°C.
  • the period of contacting with the organic solvent is advantageously for a period of between 60 minutes and 10 hours and preferably between 2 hours and 8 hours.
  • Each organic solvent washing step involves contacting the material with the organic solvent for a specified period of time followed by separating the material from the organic solvent.
  • a decanter or a press is preferably used for this separation.
  • the dry mass in the washing solution is advantageously between 0.5% by weight and 15% by weight, preferably between 1.0% by weight and 10% by weight, and particularly preferably between 1.5% by weight. % and 5.0% by weight.
  • the washing with the organic solvent is preferably carried out with mechanical agitation of the washing mixture.
  • the washing is preferably carried out in a tank with an agitator.
  • a device for making the suspension more uniform is advantageously used. This device is preferably a toothed ring disperser.
  • the washing with the organic solvent takes place in a countercurrent process.
  • washing with the organic solvent involves partial neutralization by adding Na or K salts, NaOH or KOH.
  • decolorization of the material can also be carried out.
  • This decolorization can be done by adding one or more oxidizing agents.
  • the oxidizing agents chlorine dioxide and hydrogen peroxide, which can be used alone or in combination, should be mentioned here as examples.
  • the final concentration of the organic solvent in the solution increases with each washing step.
  • This incrementally increasing proportion of organic solvent reduces the proportion of water in the fiber material in a controlled manner, so that the rheological properties of the fibers are retained in the subsequent steps for solvent removal and drying and the activated fiber structure does not collapse.
  • the final concentration of the organic solvent is preferably between 60 and 70% by volume in the first washing step, between 70 and 85% by volume in the second washing step and between 80 and 90% by volume in an optional third washing step.
  • step (e) the washed material from step (d) is dried, in one embodiment drying comprising vacuum drying and preferably consisting of vacuum drying.
  • vacuum drying the washed material is exposed to a negative pressure as drying material, which reduces the boiling point and thus leads to evaporation of the water even at low temperatures.
  • the heat of vaporization continuously withdrawn from the material to be dried is suitably fed from the outside until the temperature is constant.
  • Vacuum drying has the effect of lowering the equilibrium vapor pressure, which favors capillary transport. This has been found to be particularly advantageous for the present carrot fiber material, since this activates the open fiber structures and thus the The resulting rheological properties are retained.
  • the vacuum drying preferably takes place at a reduced pressure of less than 400 mbar, preferably less than 300 mbar, further preferably less than 250 mbar and particularly preferably less than 200 mbar.
  • step (e) can be carried out at a jacket temperature of between 40°C and 100°C, preferably between 50°C and 90°C and more preferably between 60°C and 80°C. After drying, the product is expediently cooled to room temperature.
  • the washed material from step (d) is dried in step (e), the drying comprising drying under normal pressure.
  • suitable drying methods are fluidized bed drying, moving bed drying, belt dryers, drum dryers or paddle dryers. Fluid bed drying is particularly preferred here. This has the advantage that the product is dried loosely, which simplifies an optional subsequent grinding step. In addition, this type of drying avoids damage to the product due to local overheating thanks to the easily adjustable heat input.
  • step (e) can be carried out at a temperature of between 50°C and 130°C, preferably between 60°C and 120°C and particularly preferably between 70°C and 110°C. After drying, the product is expediently cooled to room temperature.
  • the method additionally comprises a comminuting, grinding or screening step.
  • a comminuting, grinding or screening step This is advantageously designed in such a way that, as a result, 90% of the particles have a particle size of less than 400 ⁇ m, preferably a particle size of less than 350 ⁇ m and in particular a particle size of less than 300 ⁇ m. With this particle size, the fiber is easy to disperse and shows an optimal swelling capacity.
  • the invention provides an activated carrot fiber obtained or obtainable by the production process according to the invention.
  • the invention provides an activated carrot fiber which, due to the activation, has advantageous properties, especially with regard to rheological parameters such as yield point, dynamic Weissenberg number, strength, water binding capacity and viscosity. Furthermore, the fiber also qualifies with regard to moisture, Grain size and brightness value for wide use in the manufacture of food and non-food products.
  • This activated carrot fiber according to the invention according to the third aspect has one or more of the following properties:
  • the activated carrot fiber has a yield point II (rotation) of between 15 and 30 Pa, advantageously of between 17.5 and 27.5 Pa and particularly advantageously of between 20 and 25 Pa.
  • this activated carrot fiber is obtainable or obtained by the process of the invention.
  • the activated carrot fiber has a yield point I (rotation) of between 15 and 30 Pa, advantageously of between 17.5 and 27.5 Pa and particularly advantageously of between 20 and 25 Pa.
  • this activated carrot fiber is obtainable or obtained by the process of the invention.
  • the activated carrot fiber has a yield point II (Cross Over) of between 20 and 35 Pa, advantageously between 22.5 and 32.5 Pa and particularly advantageously between 25 and 30 Pa.
  • this activated carrot fiber is obtainable or obtained by the process of the invention.
  • the activated carrot fiber has a yield point I (Cross Over) of between 25 and 35 Pa, advantageously between 20 and 30 Pa and particularly advantageously between 22.5 and 27.5 Pa.
  • this activated carrot fiber is obtainable or obtained by the process of the invention.
  • the activated carrot fiber has a dynamic Weissenberg number of between 5 and 11 Pa, advantageously between 6 and 10 Pa and particularly advantageously between 7 and 9 Pa.
  • this activated carrot fiber is obtainable or obtained by the process of the invention.
  • the activated carrot fiber has a dynamic Weissenberg number of between 5 and 11 Pa, advantageously between 6 and 10 Pa and more advantageously between 7 and 9 Pa.
  • this activated carrot fiber is obtainable or obtained by the process of the invention.
  • the activated carrot fiber has a strength of between 320 g and 510 g, preferably between 350 g and 480 g and particularly preferably between 380 and 450 g in a 4% by weight aqueous suspension.
  • the activated carrot fiber characterized by this strength is obtainable or obtained by the process of the invention.
  • the activated carrot fiber has a viscosity of 800 to 5000 mPas.
  • the activated carrot fiber preferably has a viscosity of 800 to 4800 mPas, preferably 1000 to 4500 mPas, and particularly preferably 1200 to 4000 mPas, the activated carrot fiber being dispersed in water as a 2.5% by weight solution and the viscosity measured at a shear rate of 50 s -1 at 20°C.
  • the activated carrot fiber can have a viscosity of 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 30000, 30000, 30000, , 3200, 3300, 3400, 3500, 3600, 3700, 3800, 3900, 4000, 4100, 4200, 4300 or 4400 mPas.
  • the activated carrot fiber characterized by this viscosity is obtainable or obtained by the manufacturing process described above.
  • An activated carrot fiber with this high viscosity has the advantage that smaller amounts of fibers are required to thicken the end product. The fiber also creates a creamy texture.
  • the activated carrot fiber advantageously has a water binding capacity of between 25 and 50 g/g, preferably between 30 and 45 g/g, particularly preferably between 32.5 and 42.5 g/g, and particularly preferably between 35 and 40 g/g. G.
  • a water binding capacity of between 25 and 50 g/g, preferably between 30 and 45 g/g, particularly preferably between 32.5 and 42.5 g/g, and particularly preferably between 35 and 40 g/g. G.
  • a water binding capacity of between 25 and 50 g/g, preferably between 30 and 45 g/g, particularly preferably between 32.5 and 42.5 g/g, and particularly preferably between 35 and 40 g/g. G.
  • the characterized by the water-binding capacity, activated carrot fiber obtainable by the method according to the invention or is obtained thereby.
  • the activated carrot fiber has a moisture content of less than 15%, preferably less than 10% and more preferably less than 8%.
  • the activated carrot fiber characterized by this moisture is obtainable or obtained by the process of the present invention.
  • the activated carrot fiber has a pH of 3.5 to 5.0 and preferably 3.9 to 4.5 in a 1.0% aqueous suspension.
  • the activated carrot fiber characterized by this pH range is preferably obtainable or obtained by the process according to the invention.
  • the activated carrot fiber advantageously has a particle size in which at least 90% of the particles are smaller than 400 ⁇ m, preferably smaller than 350 ⁇ m and in particular smaller than 300 ⁇ m.
  • the activated carrot fiber characterized by this particle size is obtainable or is obtained by the process according to the invention.
  • the activated carrot fiber has a brightness value L*> 90, preferably L*> 91 and particularly preferably L*> 92.
  • the activated carrot fibers are almost colorless and do not lead to significant discoloration of the Products.
  • the activated carrot fiber characterized by this brightness value is preferably obtainable or obtained by the process according to the invention.
  • the activated carrot fiber has a dietary fiber content of 80 to 95%.
  • the activated carrot fiber characterized by this dietary fiber content is preferably obtainable or obtained by the process according to the invention.
  • the invention relates to the use of the activated carrot fiber according to the invention as a thickening agent or structuring agent in a food product, a feed product, a drink or food supplement, a cosmetic product, a pharmaceutical product or a medicinal product.
  • the invention relates to a mixture comprising the activated carrot fiber according to the invention and a soluble pectin, which is preferably a low ester pectin, a high ester pectin or a low ester amidated pectin, or a mixture thereof.
  • the invention relates to a food product, a dietary supplement, a feed product, a drink, a cosmetic product, a pharmaceutical product or a medical product which has been produced using the activated carrot fiber according to the invention.
  • a carrot fiber according to the application is a mainly fibrous component isolated from a nonlignified vegetable cell wall of a carrot and consists mainly of cellulose.
  • the term fiber is somewhat misnomer because carrot fibers do not appear macroscopically as fibers but are a powdered product.
  • Other components of carrot fiber include hemicellulose and pectin.
  • An activated carrot fiber according to the present application is defined by the yield point of the fiber in 2.5% aqueous dispersion or by the viscosity.
  • a pectin according to the application is defined as a vegetable polysaccharide which, as a polyuronide, essentially consists of ⁇ -1,4-glycosidically linked D-galacturonic acid units.
  • the galacturonic acid units are partially esterified with methanol.
  • the degree of esterification describes the proportion of carboxyl groups in the galacturonic acid units of the pectin which are present in esterified form, e.g. as methyl ester.
  • a highly esterified pectin is a pectin which has a degree of esterification of at least 50%.
  • a low ester pectin on the other hand, has a degree of esterification of less than 50%.
  • the degree of esterification describes the percentage of carboxyl groups in the galacturonic acid units of the pectin which are present in esterified form, eg as methyl ester.
  • the Degree of esterification can be determined using the method according to JECFA (Monograph 19-2016, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives).
  • FIG. 1 a process according to the invention for the production of carrot fiber is shown schematically as a flow chart.
  • the pomace is subjected to hydration 20 .
  • the dry pomace is rehydrated by incubation in demineralized water for 1 hour at 45° C. and then the hydrated dry material is separated from the aqueous liquid by a decanter.
  • the pH value is adjusted.
  • the addition of sulfuric acid makes it more optimal for the subsequent enzymatic treatment pH adjusted to 4.0.
  • step 90 the fibers are gently dried by means of vacuum drying, followed by a grinding and sieving step 100, in order then to obtain the activated carrot fibers 110 according to the invention.
  • the sample is carefully filled into the measuring system of the rheometer after exactly 1 hour and the respective measurement is started. If the sample settles, it is carefully stirred with a spoon immediately before filling.
  • the sample is carefully filled into the measuring system of the rheometer after exactly 1 hour and the respective measurement is started. If the sample settles, it is carefully stirred with a spoon immediately before filling.
  • This yield point provides information about the structural strength and is determined in the rotation test by increasing the shear stress acting on the sample over time until the sample begins to flow.
  • Shear stresses that are below the yield point only cause an elastic deformation, which only leads to yielding if the shear stresses are above the yield point. In this determination, this is recorded by measuring when a specified minimum shear rate t is exceeded. According to the present method, the yield point t 0 [Pa] is exceeded at the shear rate t > 0.1 s _1.
  • Measuring device Rheometer Physica MCR series (e.g. MCR 301, MCR 101)
  • Measuring system Z3 DIN or CC25
  • Measuring cup CC 27 P06 (ribbed measuring cup)
  • the yield point x 0 (unit [Pa] is read in Section 2 and is the shear stress (unit: [Pa]) at which the shear rate is ⁇ 0.10 s _1 for the last time.
  • yield point (rotation) The yield point measured with the rotation method is also referred to as “yield point (rotation)”.
  • This yield point also provides information about the structural strength and is determined in the oscillation test by increasing the amplitude at a constant frequency until the sample is destroyed by the ever-increasing deflection and then begins to flow.
  • the substance behaves like an elastic solid below the yield point, i.e. the elastic parts (G') are above the viscous parts (G"), while at If the yield point is exceeded, the viscous components of the sample increase and the elastic components decrease.
  • Measuring device Rheometer Physica MCR series (e.g. MCR 301, MCR 101)
  • Measuring system Z3 DIN or CC25
  • Measuring cup CC 27 P06 (ribbed measuring cup)
  • the shear stress at the cross-over is evaluated after exceeding the linear-viscoelastic range.
  • yield point (cross over) The yield point measured with the oscillation method is also known as the “yield point (cross over)”.
  • yield point II crossover
  • the dynamic Weissenberg number W' (Windhab E, Maier T, Anlagentechnik 1990, 44: 185f) is a derived variable in which the elastic components (G') determined in the oscillation test in the linear viscoelastic range are compared with the viscous parts (G") are put into relation: w, _ G'(o>) _ 1 i) tan d
  • the dynamic Weissenberg number one obtains a variable that correlates particularly well with the sensory perception of the consistency and is relatively independent of the absolute strength of the sample can be viewed.
  • a high value for W means that the fibers have built up a predominantly elastic structure, while a low value for W indicates structures with clearly viscous components.
  • the creamy texture typical of fibers is achieved when the W values are in the range of approx. 6 - 8, with lower values the sample is judged to be watery (less thick).
  • Measuring device Rheometer Physica MCR series, e.g. MCR 301, MCR 101 Measuring system: Z3 DIN or CC25
  • Measuring cup CC 27 P06 (ribbed measuring cup) Measurement parameters:
  • phase shift angle d is read in the linear viscoelastic range.
  • dynamic Weissenberg number W is then calculated using the following formula:
  • Test method/option Measurement of the force in the direction of compression / simple test Parameters:
  • the strength corresponds to the force that the measuring body needs to penetrate 10 mm into the suspension. This force is read from the force-time diagram. It should be noted that from the history of strength measurement, the unit of strength measured was in grams (g).
  • a set of screens In a screening machine, a set of screens, the mesh size of which always increases from the bottom screen to the top, is arranged one above the other. The sample is placed on the top sieve - the one with the largest mesh size. The sample particles with a diameter larger than the mesh size remain on the sieve; the finer particles fall through to the next sieve. The proportion of the sample on the different sieves is weighed out and reported as a percentage.
  • the sample is weighed to two decimal places.
  • the screens are provided with screening aids and built up one on top of the other with increasing mesh size.
  • the sample is quantitatively transferred to the top sieve, the sieves are clamped and the sieving process proceeds according to defined parameters.
  • the individual sieves are weighed with sample and sieve aid and empty with sieve aid. If only a limit value in the particle size spectrum is to be checked for a product (e.g. 90% ⁇ 250 ⁇ m), then only a sieve with the appropriate mesh size is used.
  • the screen construction consists of the following mesh sizes in pm: 1400, 1180, 1000, 710, 500, 355, 300 followed by the bottom.
  • the grain size is calculated using the following formula:
  • the sample is allowed to swell with an excess of water at room temperature for 24 hours. After centrifugation and subsequent decanting of the supernatant, the water binding capacity in g HO / g sample can be determined gravimetrically. The pH value in the suspension must be measured and documented.
  • Plant fiber 1.0 g (in centrifuge tube)
  • the supernatant water is separated from the swollen sample.
  • the sample with the bound water is weighed out.
  • WBV water binding capacity
  • Measuring device Physica MCR series (e.g. MCR 301, MCR 101) Measuring system: Z3 DIN or CC25
  • the moisture content of the sample is understood to mean the decrease in mass determined according to defined conditions after drying.
  • the moisture content of the sample is determined by means of infrared drying using the Sartorius MA-45 moisture analyzer (from Sartorius, Goettingen, Germany).
  • the color and brightness measurements are carried out with the Minolta Chromameter CR 300 or CR 400.
  • the spectral properties of a sample are determined using standard color values.
  • the color of a sample is described in terms of hue, lightness and saturation. With these three basic properties, the color can be represented three-dimensionally:
  • the hues lie on the outer shell of the color body, the lightness varies on the vertical axis and the degree of saturation runs horizontally.
  • L*a*b* measurement system pronounced L-star, a-star, b-star
  • L* represents lightness
  • a* and b* represent both hue and saturation for a* and b * indicate the positions on two color axes, where a* is assigned to the red-green axis and b* to the blue-yellow axis.
  • the device converts the standard color values into L*a*b* coordinates. Carrying out the measurement:
  • the sample is sprinkled on a white sheet of paper and leveled with a glass stopper.
  • the measuring head of the chromameter is placed directly on the sample and the trigger is pressed.
  • a triplicate measurement is carried out on each sample and the mean value is calculated.
  • the L*, a*, b* values are specified by the device with two decimal places.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine aktivierte Karottenfaser und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung der aktivierten Karottenfaser als Verdickungs- oder Strukturmittel in verschiedenen industriellen Erzeugnissen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Lebensmittelerzeugnis, Futterprodukt, Nahrungsergänzungsmittel, Getränk, kosmetisches Produkt, pharmazeutisches Produkt oder Medizinprodukt, das unter Verwendung der erfindungsgemäßen aktivierten Karottenfaser hergestellt worden ist.

Description

Aktivierte Karottenfaser
Die vorliegende Erfindung betrifft eine aktivierte Karottenfaser und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung der aktivierten Karottenfaser als Verdickungs- oder Strukturmittel in verschiedenen industriellen Erzeugnissen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Lebensmittelerzeugnis, Futterprodukt, Nahrungsergänzungsmittel, Getränk, kosmetisches Produkt, pharmazeutisches Produkt oder Medizinprodukt, das unter Verwendung der erfindungsgemäßen aktivierten Karottenfaser hergestellt worden ist.
Hintergrund der Erfindung
Ballaststoffe sind weitgehend unverdaubare Nahrungsbestandteile, meist Kohlenhydrate, die vorwiegend in pflanzlichen Lebensmitteln Vorkommen. Der Einfachheit wegen teilt man die Ballaststoffe in wasserlösliche Ballaststoffe wie Pektin und wasserunlösliche Ballaststoffe, wie beispielsweise Cellulose ein. Ballaststoffe gelten als wichtiger Bestandteil der menschlichen Ernährung.
So gilt der Verzehr von Ballaststoffen als gesundheitsfördernd. Die wasserlöslichen Ballaststoffe in der Nahrung vergrößern das Nahrungsvolumen, ohne zugleich den Energiegehalt bedeutend zu steigern. Sofern sie nicht schon vor der Aufnahme hinreichend gequollen sind, nehmen sie im Magen weiteres Wasser auf. Die daraus resultierende Volumenzunahme führt zu einer Zunahme des Sättigungsgefühls. Weiterhin verlängern Ballaststoffe die Verweildauer des Speisebreis in Darm oder Magen. Wasserlösliche Ballaststoffe wie Pektin binden Gallensäuren des Cholesterinstoffwechsels im Darm und führen damit zu einer Senkung des Cholesterinspiegels.
Gerade die löslichen Ballaststoffe sollen die Glucose-Absorption verringern, die Glucose- Adsorption und Stärke-Verarbeitung verlangsamen und postprandiale Glucose-Spiegel im Serum kontrollieren. Wer viele Ballaststoffe verzehrt, hat ein verringertes Risiko für zahlreiche Zivilisationskrankheiten, insbesondere für Adipositas, Bluthochdruck, koronare Herzkrankheit (KHK), Schlaganfall, Diabetes und verschiedene gastrointestinale Erkrankungen. Entsprechend gibt die Deutsche Gesellschaft für Ernährung e. V. (DGE) als Richtwert für die tägliche Zufuhr mindestens 30 g Ballaststoffe an.
Der Einsatz von Karottenfasern als Ballaststoffe in der Herstellung von Lebensmitteln erlangt zunehmende Bedeutung. Ein Grund hierfür liegt in der Tatsache, dass die Karottenfasern ein Gemisch aus unlöslichen Ballaststoffen wie Cellulose und löslichen Ballaststoffen wie Pektin darstellen und damit in idealer Weise das oben aufgeführte gesundheitsfördernde Wirkungsspektrum ergeben. Karottenfasern können damit andere wenig akzeptierte oder sogar gesundheitlich bedenkliche Hilfsstoffe in Lebensmitteln ersetzen und führen als nicht E-klassifizierte Substanzen zu einfacheren Produktkennzeichnungen und damit zu einer erhöhten Produktakzeptanz. Da Karottenfasern nur einen geringen Pektinanteil enthalten, besitzen sie im Vergleich zu funktionalisierten Citrus- oder Apfelfasern nur eine eingeschränkte Fähigkeit zur viskositätserhöhenden Texturierung von Lebensmitteln.
Es besteht daher Bedarf an neuen Verfahren zur Herstellung funktionell verbesserter Karottenfasern und den dadurch hergestellten Karottenfasern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu verbessern oder ihm eine Alternative zu bieten.
Zusammenfassung der Erfindung
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung einer aktivierten Karottenfaser, das die folgenden Schritte umfasst:
(a) Bereitstellen einer karottenhaltigen Pflanzenmasse in Form von Trockenmaterial oder Feuchtmaterial;
(b) Im Falle des Trockenmaterials Hydratisierung durch Inkubation des Trockenmaterials mit einer wässrigen Flüssigkeit und Abtrennung der wässrigen Flüssigkeit von dem hydratisierten Trockenmaterial;
(c) Optionale enzymatische Behandlung des Feuchtmaterials aus Schritt (a) oder des hydratisierten Trockenmaterials aus Schritt (b) in wässriger Suspension mit Cellulase und/oder mit Pektinmethylesterase zum Erhalten eines enzymatisch behandelten Materials;
(d) Mindestens zweimaliges Waschen des Feuchtmaterials aus Schritt (a), des hydratisierten Trockenmaterials aus Schritt (b) oder des enzymatisch behandelten Materials aus Schritt (c) mit einem organischen Lösungsmittel und jeweils anschließender Trennung des gewaschenen Materials von dem organischen Lösungsmittel;
(e) Trocknen des gewaschenen Materials aus Schritt (d) umfassend eine Trocknung bei Normaldruck odereine Vakuumtrocknung zum Erhalten der aktivierten Karottenfaser. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren führt zu Karottenfasern mit einer großen inneren Oberfläche, was auch das Wasserbindungsvermögen erhöht und mit einer guten Viskositätsbildung einhergeht.
Diese Fasern stellen aktivierte Fasern dar, die in einer wässrigen Suspension eine ausreichende Festigkeit aufweisen, so dass es in der Anwendung keiner zusätzlichen Scherkräfte bedarf, um anwenderseitig die optimalen rheologischen Eigenschaften wie Viskosität oder Texturierung zu erhalten.
Wie die Erfinder festgestellt haben, weisen die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Karottenfasern gute rheologische Eigenschaften auf. Die erfindungsgemäßen Fasern können einfach rehydratisiert werden und die vorteilhaften rheologischen Eigenschaften bleiben auch nach der Rehydratisierung erhalten.
Die Erfinder haben in überraschender Weise festgestellt, dass das erfindungsgemäße Verfahren zu aktivierten Karottenfasern führt, ohne dass bei dem Herstellungsverfahren die sonst notwendigen Aktivierungsmaßnahmen, wie die Anwendung von Scherkräften oder ein Aufschluss bei erhöhten Temperaturen im sauren Milieu durchgeführt werden muss.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren führt zu Karottenfasern, die in hohem Maße geschmacks- und geruchsneutral sind und daher vorteilhaft für die Anwendung im Lebensmittelbereich sind. Das Eigenaroma der übrigen Zutaten wird nicht maskiert und kann sich daher optimal entfalten.
Die erfindungsgemäßen Fasern werden aus Karotten gewonnen und stellen so natürliche Inhaltsstoffe mit bekannten positiven Eigenschaften dar.
Als Rohstoff können bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren pflanzliche Verarbeitungsrückstände wie Karotten-Trester eingesetzt werden. Diese Verarbeitungsrückstände sind kostengünstig, liegen in ausreichender Menge vor und bieten eine nachhaltige und ökologisch sinnvolle Quelle für die erfindungsgemäßen aktivierten Karottenfasern.
Karottenfasern sind in der Lebensmittelindustrie etabliert und akzeptiert, so dass entsprechende Zusammensetzungen ohne langwierige Zulassungsverfahren sofort und auch international zum Einsatz kommen können.
Die Erfindung im Einzelnen Als Rohmaterial wird erfindungsgemäß eine karottenhaltige Pflanzenmasse und bevorzugt Verarbeitungsrückstände von Karotten eingesetzt.
Diese karottenhaltige Pflanzenmasse kann einerseits als Trockenmaterial eingesetzt werden, beispielsweise in Form von Karotten-Trockentrester. Unter einem Trockenmaterial im Rahmen der Erfindung ist eine karottenhaltige Pflanzenmasse zu verstehen, die weniger als 15%, bevorzugt weniger als 10% und weiterhin bevorzugt weniger als 8 % Feuchtigkeit aufweist. Die Verwendung von getrocknetem Pflanzenmaterial erlaubt eine jahreszeitlich unabhängige Produktion.
Für den Fall, dass die karottenhaltige Pflanzenmasse als Trockenmaterial vorliegt, muss sie durch Inkubation mit einer wässrigen Flüssigkeit hydratisiert werden. Hierbei bildet die Pflanzenmasse eine Aufschlämmung der Karottenstücke bzw. Karottenpartikel in der wässrigen Lösung. Diese Aufschlämmung stellt eine Suspension dar, insofern hier ein heterogenes Stoffgemisch aus einer Flüssigkeit und darin (bevorzugterweise fein) verteilten Karotten-Partikeln vorliegt. Da die Suspension zur Sedimentation und Phasentrennung tendiert, werden die Partikel geeignetermaßen durch Schütteln oder Rühren in der Schwebe gehalten. Es liegt somit keine Dispersion vor, bei der die Partikel durch mechanische Einwirkung (Scherung) so zerkleinert werden, dass sie feindispers vorliegen. Im Anschluss an die Inkubation mit der wässrigen Flüssigkeit wird das hydratisierte Trockenmaterial durch eine Fest-Flüssigtrennung von der wässrigen Lösung abgetrennt. Dies geschieht bevorzugt durch einen Dekanter. Alternative Trennmethoden sind eine Siebtrommel, ein Separator, ein Sedikanter oder eine Presse.
Die karottenhaltige Pflanzenmasse kann im Schritt (c) einer enzymatischen Behandlung unterzogen werden. Diese enzymatische Behandlung beinhaltet eine Entesterung des in dem Karotten-Material vorhandenen hochveresterten Pektins durch eine Pektinmethylesterase und/oder einen partiellen Abbau der in dem Karotten-Material vorhandenen Cellulose durch eine Cellulase.
In einem weiteren Schritt (d) wird das enzymatisch behandelte Material oder das hydratisierte Trockenmaterial aus Schritt (b) oder das als Feuchtmaterial bereitgestellte karottenhaltige Pflanzenmaterial aus Schritt (a) mehrfach, also mindestens zweimal mit einem organischen Lösungsmittel gewaschen. Diese mehrstufige Wäsche mit Alkohol bewirkt zunächst eine Verbesserung der funktionellen Faser-Eigenschaften und trägt damit entscheidend zur Aktivierung der Karottenfaser bei. Zudem werden störende Begleitstoffe aus dem Material entfernt und damit eine sensorische Neutralität des Endprodukts gewährleistet. Dies betrifft sowohl olfaktorisch als auch gustatorisch wirksame Stoffe.
Die im Schritt (e) erfolgende Trocknung aus der alkoholischen Phase heraus ist für die späteren funktionellen Eigenschaften essentiell, da die Fasern offenporig trocknen und sich so gute Quell- und Benetzungseigenschaften ergeben, die bei einer Trocknung aus der wässrigen Phase heraus nicht vorhanden wären, da die einzelnen Fasern dann über Wasserstoffbrückenbindungen verharschen. Das getrocknete, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Fasermaterial ist eine aktivierte Karottenfaser, insofern hier eine ofenporige Faser mit guten Quell- und Benetzungseigenschaften resultiert, was auch in vorteilhaften funktionellen Eigenschaften wie Viskosität, Wasserbindungsvermögen und Festigkeit zum Ausdruck kommt.
Als Rohmaterial bzw. Ausgangsmaterial wird eine karottenhaltige Pflanzenmasse und bevorzugt Verarbeitungsrückstände von Karotten eingesetzt werden.
Hierbei kann der Fachmann auf unterschiedlichste Karottenmaterialien zurückgreifen. In einer Ausführungsform ist die karottenhaltige Pflanzenmasse ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Karottentrester, Karottenmehl, Karottentrestermehl, Karottengries und Karottenpüree, wobei auch eine Mischung der vorabgenannten Massen verwendet werden kann.
Unter einer „karottenhaltigen Pflanzenmasse“ gemäß der Erfindung handelt es sich um zerkleinerte Karotten, so dass keine ganzen Karotten, sondern zumindest Karottengries, oder sogar feinpartikulärer Karotten in Form von Karottenmehl eingesetzt werden.
Gemäß der Erfindung ist „Karottentrester“ als die bei der Karottenverarbeitung anfallenden zerkleinerten festen Rückstände definiert. Bei der Verarbeitung handelt es sich typischerweise um die Saftherstellung. Der Karottentrester fällt hier initial als Feuchttrester an. Um ein Trestermaterial mit einer verbesserten Lagerfähigkeit zu erzielen, wird der Trester üblicherweise getrocknet und kann dann als Trockentrester gelagert und weiterverwendet werden.
Bei der Hydratisierung wird das Trockenmaterial durch Inkontaktbringen und Inkubation mit einer wässrigen Flüssigkeit rehydratisiert und damit für die folgenden Verarbeitungsschritte aufbereitet. Das Gemisch aus zu hydratisierendem Karotten-Trockenmaterial und wässriger Flüssigkeit wird im Folgenden auch als wässrige Inkubationslösung bezeichnet. Bei der Hydratisierung erfolgt die Inkubation mit der wässrigen Lösung bei einer Temperatur zwischen 20°C und 70°C, vorteilhafterweise bei einer Temperatur zwischen 25°C und 65°C und besonders vorteilhafterweise bei einer Temperatur zwischen 30°C und 60°C. Gerade eine erhöhte Temperatur beschleunigt die Rehydratisierung.
Die bei der Hydratisierung eingesetzte wässrige Flüssigkeit kann ein wässriger Puffer oder Wasser sein. Zur Einstellung kontrollierter Hydratisierungsbedingungen ist die Verwendung von demineralisiertem Wasser bevorzugt.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Hydratisierung durch Inkubation mit der wässrigen Flüssigkeit für eine Zeitdauer von 10 min bis 4 Stunden, vorteilhafterweise für eine Zeitdauer von 20 min bis 3 Stunden und besonders vorteilhafterweise für eine Zeitdauer von 30 min bis 2 Stunden.
Bei der Hydratisierung beträgt die Trockenmasse in der wässrigen Inkubationslösung zwischen 0,25 Gew.% und 20 Gew.%, bevorzugt zwischen 0,5 Gew.% und 15 Gew.%, und besonders bevorzugt zwischen 1 Gew.% und 10 Gew.%.
Die Hydratisierung wird vorteilhafterweise unter Rühren oder Schütteln der wässrigen Suspension durchgeführt. Dies beschleunigt den Hydratisierungsprozess und trägt zu einer gleichmäßigeren Hydratisierung bei.
Im Anschluss an die Inkubation mit der wässrigen Flüssigkeit wird das hydratisierte Trockenmaterial durch eine Fest-Flüssigtrennung von der wässrigen Lösung abgetrennt. Dies geschieht bevorzugt durch einen Dekanter. Alternative Trennmethoden sind eine Siebtrommel, ein Separator, ein Sedikanter oder eine Presse.
Gemäß einer Ausführungsform kann das karottenhaltige Pflanzenmaterial im Schritt (c) des Verfahrens einer enzymatischen Behandlung mit einer Pektinmethylesterase unterzogen werden, die synonym auch als „enzymatische Entesterung“ bezeichnet wird.
Bei dem in der Pflanzenfaser enthaltenden Material handelt es sich typischerweise um hochverestertes Pektin.
Ein Pektin gemäß der Anmeldung ist definiert als ein pflanzliches Polysaccharid, das als Polyuronid im Wesentlichen aus a-1,4-glycosidisch verknüpften D-Galacturonsäure- Einheiten besteht. Die Galacturonsäureeinheiten sind partiell mit Methanol verestert. Der Veresterungsgrad beschreibt den prozentualen Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure-Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z.B. als Methylester.
Unter einem hochveresterten Pektin wird erfindungsgemäß ein Pektin verstanden, das einen Veresterungsgrad von mindestens 50% besitzt, wohingegen ein niederverestertes Pektin einen Veresterungsgrad von weniger als 50% aufweist. Der Veresterungsgrad beschreibt den prozentualen Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure-Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z.B. als Methylester. Der Veresterungsgrad kann mittels der Methode nach JECFA (Monograph 19-2016, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) bestimmt werden.
Durch die Pektinmethylesterase werden im Pektin die Methylester der Galacturonsäuregruppen hydrolysiert unter Bildung von Poly-Galacturonsäure und Methanol. Die dadurch entstehenden niederveresterten Pektine können in Anwesenheit von mehrwertigen Kationen auch ohne Zucker ein Gel bilden und sind zudem in einem breiten pH-Bereich einsetzbar.
Eine Pektinmethylesterase (Abkürzung: PME, EC 3.1.1.11, auch: Pektindemethoxylase, Pektinmethoxylase) ist ein allgemein verbreitetes Enzym in der Zellwand in allen höheren Pflanzen sowie einigen Bakterien und Pilzen, welches die Methylester der Pektine spaltet und dabei Poly-Galacturonsäure bildet und Methanol freisetzt. Die PME wurde in vielen Isoformen isoliert, die gemäß der Erfindung alle für die enzymatische Entesterung eingesetzt werden können. So wurde die PME in vielen Isoformen sowohl aus pflanzenpathogenen Pilzen wie Aspergillus foetidus und Phytophthora infestans als auch aus höheren Pflanzen, z.B. Tomaten, Kartoffeln und Orangen, isoliert. Die pilzlichen PME entfalten die optimale Aktivität zwischen pH 2,5 und 5,5, während die pflanzlichen PME pH- Optima zwischen pH 5 und 8 aufweisen. Die relative Molekülmasse liegt zwischen 33.000 und 45.000. Das Enzym liegt als Monomer vor und ist glykosyliert. Der Kiu-Wert liegt zwischen 11 und 40 mM Pektin bei pilzlichen PME und bei 4-22 mM Pektin bei pflanzlichen PME. Die kommerziell erhältlichen Präparationen der PME werden entweder aus den Überständen der pilzlichen Mycelkulturen oder bei Pflanzen aus Früchten (Schalen von Orangen und Zitronen, Tomaten) gewonnen. Die bevorzugt eingesetzten Pektinmethylesterasen haben ein pH-Optimum zwischen 2 und 5 und ein Temperaturoptimum bei 30 bis 50°C, wobei je nach Enzym schon ab 15°C eine nennenswerte Enzymaktivität zu beobachten ist. Die folgende Tabelle gibt einige Beispiele für kommerziell erhältliche PMEs mit ihren Reaktionsoptima:
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Zur enzymatischen Entesterung wird die wässrige Suspension mit mindestens einer Pektinmethylesterase (EC 3.1.1.11) versetzt. In einer Ausführungsform wird die Suspension mit genau einer Isoform einer PME versetzt. Alternativ kann auch ein Gemisch verschiedener Isoformen eingesetzt werden.
Die Zeitdauer der Inkubation mit der Pektinmethylesterase beträgt vorteilhafterweise zwischen einer Stunde und 10 Stunden, besonders vorteilhaft zwischen 2 Stunden und 5 Stunden. Der wässrigen Suspension wird bevorzugt die Pektinmethylesterase so zugefügt, dass eine
PME-Gesamtaktivität von 1000 bis 10.000 Units/L, vorteilhafterweise von 3000 bis 7500 Units/L, und besonders vorteilhaft von 4000 bis 6000 Units/L resultiert. Die PME- Gesamtaktivität kann beispielsweise 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2600, 2800, 3000, 3200, 3400, 3600, 3800, 4000, 4200, 4400, 4600, 4800, 5000, 5200, 5400, 5600, 5800, 6000, 6200, 6400, 6600, 6800, 7000, 7200 oder 7400 Units/L betragen.
Die Temperatur wird der Fachmann auf die verwendete PME-Isoform anpassen. Typischerweise erfolgt die enzymatische Behandlung bei einer Temperatur von zwischen 10°C und 70°C, bevorzugt von zwischen 20°C und 60°C und besonders bevorzugt zwischen von 30°C und 50°C. Entsprechend wird der Fachmann auch in Abhängigkeit von der jeweilig verwendeten Pektinmethylesterase den optimalen pH-Wert für die Entesterung einstellen. Bevorzugt ist hier ein pH-Wert von zwischen 3,5 bis 5,5 und besonders bevorzugt von zwischen 4,0 bis 5,0 vorgesehen. Gegebenenfalls wird hierzu vor der enzymatischen Entesterung der pH- Wert durch Zugabe einer Säure oder einem im sauren Milieu arbeitenden Puffersystem eingestellt. Zur Erzielung eines sauren pH-Wertes kann der Fachmann auf alle ihm bekannten Säuren oder sauren Pufferlösungen zurückgreifen. So kann beispielsweise eine organische Säure wie Citronensäure eingesetzt werden. Alternativ oder in Kombination hierzu kann auch eine Mineralsäure eingesetzt werden. Beispielhaft seien erwähnt: Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder schweflige Säure. Bevorzugt wird Schwefelsäure eingesetzt.
Für eine zufriedenstellende Entesterung darf der Gehalt an T rockenmasse in der wässrigen Suspension nicht zu groß sein und soll vorteilhafterweise unter 10 Gew.% liegen. In einer Ausführungsform beträgt der Gehalt an Trockenmasse zwischen 0,5 Gew.% und 6 Gew.%, bevorzugt zwischen 1 Gew.% und 4 Gew.%, und besonders bevorzugt zwischen 2 Gew.% und 3 Gew.%.
Die enzymatische Entesterung kann unter Rühren oder Schütteln der wässrigen Suspension durchgeführt wird, wobei darauf zu achten ist, dass das Enzym nicht aufschäumt. Dies erfolgt bevorzugt in kontinuierlicher Weise, damit die Partikel in der Suspension in der Schwebe gehalten werden.
Die karottenhaltige Masse liegt bei der enzymatischen Entesterung als wässrige Suspension vor. Eine Suspension ist gemäß der Erfindung ein heterogenes Stoffgemisch aus einer Flüssigkeit und darin fein verteilten Festkörpern (Karotten-Partikel). Da die Suspension zur Sedimentation und Phasentrennung tendiert, werden die Partikel geeignetermaßen durch Schütteln oder Rühren in der Schwebe gehalten. Es liegt somit keine Dispersion vor, bei der die Partikel durch mechanische Einwirkung (Scherung) so zerkleinert werden, dass sie feindispers vorliegen.
Gemäß einer Ausführungsform kann das karottenhaltige Pflanzenmaterial im Schritt (c) des Verfahrens einer enzymatischen Behandlung mit einer Cellulase unterzogen werden, die synonym auch als „enzymatische Cellulose-Hydrolyse“ bezeichnet wird.
Eine Cellulase ist ein Enzym, das in der Lage ist, die ß-1 ,4-glykosidische Bindung von Cellulose zu spalten, wodurch Glucose freigesetzt wird. Karottenmaterial besteht zu einem großen Teil aus Cellulose, die entsprechend durch die Cellulase-Behandlung fragmentiert wird. Es hat sich herausgestellt, dass die Cellulase-Behandlung überraschenderweise die Karottenfaser-Funktionalität im Hinblick auf Wasserbindung und Viskositätsaufbau verbessert.
Die Gruppe der Cellulasen besteht aus drei verschiedenen Enzymtypen, deren Zusammenwirken eine rationelle Verdauung der riesigen Cellulosemoleküle (3000 - 15000 verkettete Glucosemoleküle) ermöglicht: Endoglucanasen (EC 3.2.1.4) spalten Cellulose in größere Abschnitte. Die Endoglucanasen als erster Enzymtyp können als einzige innerhalb der Celluloseketten arbeiten, aber nur innerhalb sogenannter amorpher Bereiche, wo die Cellulosemoleküle ungeordnet zueinander liegen und damit keine kristallinen Bereiche aufbauen. Dadurch erzeugen sie eine größere Anzahl von Kettenenden. Viele Moleküle des zweiten Enzymtyps, der Exoglucanasen (EC 3.2.1.91) können an diesen dann gleichzeitig arbeiten und die Celluloseketten kontinuierlich verkürzen, indem sie immer zwei Zuckermoleküle als Doppelzucker (Disaccharid) Cellobiose abtrennen. Die Moleküle des dritten Enzymtyps, die Cellobiase oder ß-Glucosidase (EC 3.2.1.21) können dadurch wieder gleichzeitig arbeiten und als Abschluss des Zerlegungsprozesses schließlich die ß- glycosidische Verbindung zwischen den beiden Glucose-Molekülen der Cellobiose hydrolysieren und damit zwei Glucosemoleküle freisetzen.
Zur enzymatischen Cellulose-Hydrolyse wird die wässrige Suspension mit Cellulase versetzt. In einer Ausführungsform kann genau ein Cellulase-Enzymtyp zugesetzt werden, also entweder eine Endoglucanase (EC 3.2.1.4), eine Exoglucanase (EC 3.2.1.91) oder eine ß-Glucosidase (EC 3.2.1.21).
In einer bevorzugten Ausführungsform werden zwei oder weiterhin bevorzugt alle drei der vorabgenannten Cellulase-Enzymtypen eingesetzt.
Die Cellulase-Behandlung führt zweckmäßigerweise nur zu einer partiellen Hydrolyse der in der Karotten-Masse vorhandenen Cellulose. Eine zu weitgehende Hydrolyse führt zu einem irreversiblen Abbau der Cellulose im Fasermaterial, was sich nachteilig auf die Faser-Funktionalität auswirkt.
Zweckmäßigerweise enthält die wässrige Suspension bei der enzymatischen Cellulose- Hydrolyse die Cellulase, bzw. das Cellulasegemisch in einer Gesamtaktivität von 100 bis 3000 Units/L, vorteilhafterweise von 150 bis 2000 Units/L, weiterhin vorteilhafterweise von 200 bis 1000 Units/L, und besonders vorteilhaft von 250 bis 400 Units/L. Die Cellulase- Gesamtaktivität kann beispielsweise 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2600, 2800 oder 3000 Units/L betragen.
Die Inkubation mit Cellulase in der wässrigen Suspension erfolgt in einer Ausführungsform für eine Zeitdauer von 30 min bis 4 Stunden und bevorzugt von einer bis 3 Stunden. Die Temperatur wird der Fachmann auf die verwendete Cellulase anpassen. Typischerweise erfolgt die Cellulose-Hydrolyse bei einer Temperatur von zwischen 30°C und 80°C, bevorzugt von zwischen 35°C und 75°C und besonders bevorzugt zwischen von 40°C und 70°C.
Entsprechend wird der Fachmann auch in Abhängigkeit von der jeweilig verwendeten Cellulase den optimalen pH-Wert für die Cellulose-Hydrolyse einstellen. Bevorzugt ist hier ein pH-Wert von zwischen 3,0 bis 7,0 und besonders bevorzugt von zwischen 3,5 bis 6,0 vorgesehen. Gegebenenfalls wird hierzu vor der enzymatischen Cellulose-Hydrolyse der pH-Wert durch Zugabe einer Säure oder einem im sauren Milieu arbeitenden Puffersystem eingestellt.
Zur Erzielung eines sauren pH-Wertes kann der Fachmann auf alle ihm bekannten Säuren oder sauren Pufferlösungen zurückgreifen. So kann beispielsweise eine organische Säure wie Citronensäure eingesetzt werden. Alternativ oder in Kombination hierzu kann auch eine Mineralsäure eingesetzt werden. Beispielhaft seien erwähnt: Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder schweflige Säure. Bevorzugt wird Schwefelsäure eingesetzt.
Für ein zufriedenstellende Hydrolyse der Cellulose darf der Gehalt an Trockenmasse in der wässrigen Suspension nicht zu groß sein und soll vorteilhafterweise unter 10 Gew.% liegen. In einer Ausführungsform beträgt der Gehalt an Trockenmasse zwischen 0,5 Gew.% und 6 Gew.%, bevorzugt zwischen 1 Gew.% und 4 Gew.%, und besonders bevorzugt zwischen 2 Gew.% und 3 Gew.%.
Die enzymatische Cellulose-Hydrolyse kann unter Rühren oder Schütteln der wässrigen Suspension durchgeführt wird, wobei darauf zu achten ist, dass das Enzym nicht aufschäumt. Dies erfolgt bevorzugt in kontinuierlicher Weise, damit die Partikel in der Suspension in der Schwebe gehalten werden.
Die karottenhaltige Masse liegt bei der enzymatischen Hydrolyse der Cellulose als wässrige Suspension vor. Eine Suspension ist gemäß der Erfindung ein heterogenes Stoffgemisch aus einer Flüssigkeit und darin fein verteilten Festkörpern (Rohmaterial-Partikel). Da die Suspension zur Sedimentation und Phasentrennung tendiert, werden die Partikel geeignetermaßen durch Schütteln oder Rühren in der Schwebe gehalten. Es liegt somit keine Dispersion vor, bei der die Partikel durch mechanische Einwirkung (Scherung) so zerkleinert werden, dass sie feindispers vorliegen. Gemäß einer Ausführungsform kann das karottenhaltige Pflanzenmaterial entweder mit Pektinmethylesterase oder alternativ mit Cellulase enzymatisch behandelt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das karottenhaltige Pflanzenmaterial sowohl mit Pektinmethylesterase als auch mit Cellulase enzymatisch behandelt. Hierbei kann die enzymatische Behandlung mit Cellulase und Pektinmethylesterase simultan oder sequentiell erfolgt.
Im Schritt (d) erfolgt dann ein Waschschritt, der mit einem organischen Lösungsmittel erfolgt, wobei es bevorzugt ein wassermischbares organisches Lösungsmittel ist. Hierbei handelt es sich um ein mindestens zweimaliges Waschen mit dem organischen Lösungsmittel.
Das organische Lösungsmittel ist vorteilhafterweise ein Alkohol, der bevorzugt ausgewählt sein kann aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol und Isopropanol.
Der Waschschritt erfolgt zweckmäßigerweise bei einer Temperatur zwischen 40°C und 75°C, bevorzugt zwischen 50°C und 70°C und besonders bevorzugt zwischen 60°C und 65°C.
Die Zeitdauer des Inkontaktbringens mit dem organischen Lösungsmittel erfolgt vorteilhafterweise über eine Zeitdauer von zwischen 60 min und 10 h und bevorzugt von zwischen 2 h und 8 h.
Jeder Waschschritt mit dem organischen Lösungsmittel umfasst ein Inkontaktbringen des Materials mit dem organischen Lösungsmittel für eine bestimmte Zeitdauer gefolgt von der Abtrennung des Materials von dem organischen Lösungsmittel. Für diese Abtrennung wird bevorzugt ein Dekanter oder eine Presse verwendet.
Bei dem Waschen mit dem organischen Lösungsmittel beträgt die Trockenmasse in der Waschlösung vorteilhafterweise zwischen 0,5 Gew.% und 15 Gew.%, bevorzugt zwischen 1 ,0 Gew.% und 10 Gew.%, und besonders bevorzugt zwischen 1 ,5 Gew.% und 5,0 Gew.%.
Das Waschen mit dem organischen Lösungsmittel wird bevorzugt unter mechanischer Bewegung der Waschmixtur durchgeführt. Bevorzugt wird das Waschen in einem Behälter mit Rührwerk durchgeführt. Bei dem Waschen mit dem organischen Lösungsmittel wird in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung zur Vergleichmäßigung der Suspension verwendet. Diese Vorrichtung ist bevorzugt ein Zahnkranzdispergierer.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Waschen mit dem organischen Lösungsmittel im Gegenstromverfahren.
In einer Ausführungsform erfolgt bei dem Waschen mit dem organischen Lösungsmittel eine partielle Neutralisation durch Zugabe von Na- oder K-Salzen, NaOH oder KOH.
Bei dem Waschen mit dem organischen Lösungsmittel kann zusätzlich auch eine Entfärbung des Materials durchgeführt werden. Diese Entfärbung kann durch Zugabe eines oder mehrerer Oxidationsmittel erfolgen. Beispielhaft seien hier die Oxidationsmittel Chlordioxid und Wasserstoffperoxid erwähnt, die alleine oder in Kombination angewendet werden können.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform nimmt bei dem mindestens zweimaligen Waschen mit einem organischen Lösungsmittel die finale Konzentration des organischen Lösungsmittels in der Lösung mit jedem Waschschritt zu. Durch diesen inkrementeil steigenden Anteil an organischem Lösungsmittel wird der Wasseranteil in dem Fasermaterial kontrolliert verringert, so dass die Theologischen Eigenschaften der Fasern bei den nachfolgenden Schritten zur Lösungsmittelentziehung und Trocknung erhalten bleiben und kein Kollabieren der aktivierten Faserstruktur erfolgt.
Vorzugsweise beträgt die finale Konzentration des organischen Lösungsmittels im ersten Waschschritt zwischen 60 bis 70 Vol.-%, im zweiten Waschschritt zwischen 70 und 85 Vol.- % und in einem optionalen dritten Waschschritt zwischen 80 und 90 Vol.-%.
Im Schritt (e) erfolgt das Trocknen des gewaschenen Materials aus Schritt (d), wobei das T rocknen in einer Ausführungsform eine Vakuumtrocknung umfasst und bevorzugt aus dem Vakuumtrocknen besteht. Bei der Vakuumtrocknung wird das gewaschene Material als Trockengut einem Unterdrück ausgesetzt, was den Siedepunkt reduziert und somit auch bei niedrigen Temperaturen zu einer Verdampfung des Wassers führt. Die dem Trockengut kontinuierlich entzogene Verdampfungswärme wird geeigneterweise bis zur Temperaturkonstanz von außen nachgeführt. Die Vakuumtrocknung hat den Effekt, dass sie den Gleichgewichtsdampfdruck erniedrigt, was den Kapillartransport begünstigt. Dies hat sich insbesondere für das vorliegende Karottenfasermaterial als vorteilhaft herausgestellt, da hierdurch die aktivierten geöffneten Faserstrukturen und damit die hieraus resultierenden rheologischen Eigenschaften erhalten bleiben. Vorzugsweise erfolgt die Vakuumtrocknung bei einem Unterdrück von weniger als 400 mbar, bevorzugt von weniger als 300 mbar, weiterhin bevorzugt von weniger als 250 mbar und insbesondere bevorzugt von weniger als 200 mbar.
Die Trocknung unter Vakuum im Schritt (e) kann bei einer Mantel-Temperatur von zwischen 40°C und 100°C, bevorzugt von zwischen 50°C und 90°C und besonders bevorzugt von zwischen 60°C und 80°C erfolgen. Im Anschluss an die Trocknung wird das Produkt zweckmäßigerweise auf Raumtemperatur abgekühlt.
In einer alternativen Ausführungsform erfolgt im Schritt (e) das Trocknen des gewaschenen Materials aus Schritt (d), wobei das Trocknen eine Trocknung unter Normaldruck umfasst. Beispiele für geeignete Trocknungsverfahren sind Wirbelschichttrocknung, Fließbetttrocknung, Bandtrockner, Trommeltrockner oder Schaufeltrockner. Besonders bevorzugt ist hier die Fließbetttrocknung. Diese hat den Vorteil, dass das Produkt aufgelockert getrocknet wird, was einen optionalen anschließenden Vermahlschritt vereinfacht. Zudem vermeidet die Trocknungsart durch den gut dosierbaren Wärmeeintrag eine Schädigung des Produktes durch lokale Überhitzung.
Die Trocknung unter Normaldruck im Schritt (e) kann bei einer Temperatur von zwischen 50°C und 130°C, bevorzugt von zwischen 60°C und 120°C und besonders bevorzugt von zwischen 70°C und 110°C erfolgen. Im Anschluss an die Trocknung wird das Produkt zweckmäßigerweise auf Raumtemperatur abgekühlt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren nach dem Trocknen in Schritt (e) zusätzlich einen Zerkleinerungs-, Vermahlungs- oder Siebschritt. Dieser ist vorteilhafterweise so ausgestaltet, dass als Ergebnis 90% der Partikel eine Korngröße von weniger 400 pm, bevorzugt eine Korngröße von weniger als 350 pm und insbesondere eine Korngröße von weniger als 300 pm aufweisen. Bei dieser Korngröße ist die Faser gut dispergierbar und zeigt ein optimales Quellvermögen.
In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung eine aktivierte Karottenfaser bereit, die durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren erhalten wird oder erhältlich ist.
In einem dritten Aspekt stellt die Erfindung eine aktivierte Karottenfaser bereit, die aufgrund der Aktivierung vorteilhafte Eigenschaften vor allem hinsichtlich rheologischer Parameter wie Fließgrenze, dynamischer Weissenbergzahl, Festigkeit, Wasserbindevermögen und Viskosität aufweist. Weiterhin qualifiziert sich die Faser auch hinsichtlich Feuchtigkeit, Korngröße und Helligkeitswert für einen breiten Einsatz bei der Herstellung von Lebensmitteln und auch von Non-Food-Produkten.
Diese erfindungsgemäße aktivierte Karottenfaser gemäß des dritten Aspekts weist eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften auf:
Die aktivierte Karottenfaser hat in einer 2,5 Gew.%igen wässrigen Suspension eine Fließgrenze II (Rotation) von zwischen 15 und 30 Pa, vorteilhafterweise von zwischen 17,5 und 27,5 Pa und besonders vorteilhafterweise von zwischen 20 und 25 Pa. Vorzugsweise ist diese aktivierte Karottenfaser durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
Die aktivierte Karottenfaser hat in einer 2,5 Gew.%igen wässrigen Dispersion eine Fließgrenze I (Rotation) von zwischen 15 und 30 Pa, vorteilhafterweise von zwischen 17,5 und 27,5 Pa und besonders vorteilhaferweise von zwischen 20 und 25 Pa. Vorzugsweise ist diese aktivierte Karottenfaser durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
Die aktivierte Karottenfaser hat in einer 2,5 Gew.%igen wässrigen Suspension eine Fließgrenze II (Cross Over) von zwischen 20 und 35 Pa, vorteilhafterweise von zwischen 22,5 und 32,5 Pa und besonders vorteilhaferweise von zwischen 25 und 30 Pa. Vorzugsweise ist diese aktivierte Karottenfaser durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
Die aktivierte Karottenfaser hat in einer 2,5 Gew.%igen wässrigen Dispersion eine Fließgrenze I (Cross Over) von zwischen 25 und 35 Pa, vorteilhafterweise von zwischen 20 und 30 Pa und besonders vorteilhaferweise von zwischen 22,5 und 27,5 Pa. Vorzugsweise ist diese aktivierte Karottenfaser durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
Die aktivierte Karottenfaser hat in einer 2,5 Gew.%igen wässrigen Suspension eine dynamische Weissenbergzahl von zwischen 5 und 11 Pa, vorteilhafterweise von zwischen 6 und 10 Pa und besonders vorteilhaferweise von zwischen 7 und 9 Pa. Vorzugsweise ist diese aktivierte Karottenfaser durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
Die aktivierte Karottenfaser hat in einer 2,5 Gew.%igen wässrigen Dispersion eine dynamische Weissenbergzahl von zwischen 5 und 11 Pa, vorteilhafterweise von zwischen 6 und 10 Pa und besonders vorteilhaferweise von zwischen 7 und 9 Pa. Vorzugsweise ist diese aktivierte Karottenfaser durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
Die aktivierte Karottenfaser hat nach einer vorteilhaften Ausführungsform in einer 4 Gew%igen wässrigen Suspension eine Festigkeit von zwischen 320 g und 510 g, bevorzugt von zwischen 350 g und 480 g und besonders bevorzugt von zwischen 380 und 450 g. Vorzugsweise ist die, durch diese Festigkeit charakterisierte, aktivierte Karottenfaser durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
Erfindungsgemäß weist die aktivierte Karottenfaser eine Viskosität von 800 bis 5000 mPas auf. Vorzugsweise weist die aktivierte Karottenfaser hierbei eine Viskosität von 800 bis 4800 mPas, bevorzugt von 1000 bis 4500 mPas, und besonders bevorzugt von 1200 bis 4000 mPas auf, wobei die aktivierte Karottenfaser in Wasser als 2,5 Gew%ige Lösung dispergiert wird und die Viskosität mit einer Scherrate von 50 s_1 bei 20°C gemessen wird. Beispielsweise kann die aktivierte Karottenfaser hierbei eine Viskosität von 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 3000, 3100, 3200, 3300, 3400, 3500, 3600, 3700, 3800, 3900, 4000, 4100, 4200, 4300 oder 4400 mPas aufweisen. Vorzugsweise ist die, durch diese Viskosität charakterisierte, aktivierte Karottenfaser durch das vorab beschriebene Herstellungsverfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
Zur Viskositätsbestimmung wird die Karottenfaser in demineralisiertem Wasser mit der in den Beispielen offenbarten Methode als 2,5 Gew.%ige Lösung dispergiert und die Viskosität bei 20°C und vier Scherabschnitten (erster und dritter Abschnitt = konstantes Profil; zweiter und vierter Abschnitt = lineare Rampe; Messung jeweils bei einer Schergeschwindigkeit von 50 s_1) bestimmt (Rheometer; Physica MCR Serie, Messkörper CC25 (entspricht Z3 DIN), Fa. Anton Paar, Graz, Österreich). Eine aktivierte Karottenfaser mit dieser hohen Viskosität hat den Vorteil, dass für das Andicken des Endprodukts geringere Mengen an Fasern notwendig sind. Zudem erzeugt die Faser damit eine cremige Textur.
Die aktivierte Karottenfaser hat vorteilhafterweise ein Wasserbindevermögen zwischen 25 und 50 g/g, bevorzugt von zwischen 30 und 45 g/g, besonders bevorzugt von zwischen 32,5 und 42,5 g/g, und insbesondere bevorzugt von zwischen 35 und 40 g/g. Ein solch vorteilhaft hohes Wasserbindevermögen führt zu einer hohen Viskosität und über diese dann auch zu einem geringeren Faserverbrauch bei cremiger Textur. Vorzugsweise ist die, durch das Wasserbindevermögen charakterisierte, aktivierte Karottenfaser durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
Gemäß einer Ausführungsform weist die aktivierte Karottenfaser eine Feuchtigkeit von weniger als 15%, bevorzugt von weniger als 10% und besonders bevorzugt von weniger als 8% auf. Vorzugsweise ist die, durch diese Feuchtigkeit charakterisierte, aktivierte Karottenfaser durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
Es ist auch bevorzugt, dass die aktivierte Karottenfaser in 1 ,0 %iger wässriger Suspension einen pH-Wert von 3,5 bis 5,0 und bevorzugt von 3,9 bis 4,5 aufweist. Vorzugsweise ist die, durch diesen pH-Wertebereich charakterisierte, aktivierte Karottenfaser durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
Die aktivierte Karottenfaser hat vorteilhaftweise eine Korngröße, bei der mindestens 90% der Partikel kleiner als 400 pm, bevorzugt kleiner als 350 pm und insbesondere kleiner als 300 pm sind. Vorzugsweise ist die, durch diese Korngröße charakterisierte, aktivierte Karottenfaser durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hat die aktivierte Karottenfaser einen Helligkeitswert L* > 90, bevorzugt von L* > 91 und besonders bevorzugt von L* > 92. Damit sind die aktivierten Karottenfasern nahezu farblos und führen bei einem Einsatz in Lebensmittelprodukten nicht zu einer nennenswerten Verfärbung der Produkte. Vorzugsweise ist die, durch diesen Helligkeitswert charakterisierte, aktivierte Karottenfaser durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
In vorteilhafter Weise hat die die aktivierte Karottenfaser einen Ballaststoffgehalt von 80 bis 95%. Vorzugsweise ist die, durch diesen Ballaststoffgehalt charakterisierte, aktivierte Karottenfaser durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
In einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen aktivierten Karottenfaser als Verdickungsmittel oder Strukturmittel in einem Lebensmittelerzeugnis, einem Futterprodukt, einem Getränk oder Nahrungsergänzungsmittel, einem kosmetischen Erzeugnis, einem pharmazeutischen Erzeugnis oder einem Medizinprodukt. In einem fünften Aspekt betrifft die Erfindung eine Mischung umfassend die erfindungsgemäße aktivierte Karottenfaser und ein lösliches Pektin, welches bevorzugt ein niedrig verestertes Pektin, ein hoch verestertes Pektin oder ein niedrig verestertes, amidiertes Pektin, oder eine Mischung hiervon ist.
In einem sechsten Aspekt betrifft die Erfindung ein Lebensmittelerzeugnis, ein Nahrungsergänzungsmittel, ein Futterprodukt, ein Getränk, ein kosmetisches Erzeugnis, ein pharmazeutisches Erzeugnis oder ein Medizinprodukt, das unter Verwendung der erfindungsgemäßen aktivierten Karottenfaser hergestellt worden ist.
Definitionen
Eine Karottenfaser gemäß der Anmeldung ist eine hauptsächlich aus Fasern bestehende Komponente, die aus einer nichtverholzten pflanzlichen Zellwand einer Karotte isoliert wird und hauptsächlich aus Cellulose besteht. Der Begriff der Faser stellt in gewisser Hinsicht ein Misnomer dar, weil die Karottenfasern makroskopisch nicht als Fasern in Erscheinung treten, sondern ein pulverförmiges Produkt darstellen. Weitere Bestandteile der Karottenfaser sind unter anderem Hemicellulose und Pektin.
Eine aktivierte Karottenfaser gemäß der vorliegenden Anmeldung ist durch die Fließgrenze der Faser in 2.5%iger wässriger Dispersion oder durch die Viskosität definiert. Eine aktivierte Karottenfaser ist damit dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Fließgrenze I (Rotation) von zwischen 15 und 30 Pa, eine Fließgrenze I (Cross over) von zwischen 20 und 35 Pa oder eine Viskosität von 800 bis 5000 mPas bei einer Scherrate von t = 50 1/s aufweist.
Ein Pektin gemäß der Anmeldung ist definiert als ein pflanzliches Polysaccharid, das als Polyuronid im Wesentlichen aus a-1,4-glycosidisch verknüpften D-Galacturonsäure- Einheiten besteht. Die Galacturonsäureeinheiten sind partiell mit Methanol verestert. Der Veresterungsgrad beschreibt den Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure- Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z.B. als Methylester.
Unter einem hochveresterten Pektin wird erfindungsgemäß ein Pektin verstanden, das einen Veresterungsgrad von mindestens 50% besitzt. Ein niedrigverestertes Pektin weist hingegen einen Veresterungsgrad von weniger als 50% auf. Der Veresterungsgrad beschreibt den prozentualen Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure-Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z.B. als Methylester. Der Veresterungsgrad kann mittels der Methode nach JECFA (Monograph 19-2016, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) bestimmt werden.
An dieser Stelle sei explizit darauf hingewiesen, dass Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen und/oder Figuren beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die erläuterten Merkmale, Effekte und Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen bzw. erzielen zu können.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination miteinander gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Es sei noch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als „mindestens“-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein können.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.
Ausführungsbeispiele
Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative, durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
1. Beschreibung des Herstellungsverfahrens anhand eines Fließbildes
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der Karottenfaser als Fließdiagramm schematisch dargestellt. Ausgehend von dem Karotten-Trockentrester 10 wird der Trester der Hydratisierung 20 unterzogen. Hierbei wird der Trockentrester durch Inkubation in demineralisiertem Wasser für 1 Stunde bei 45 °C rehydratisiert und anschließend das hydratisierte Trockenmaterial von der wässrigen Flüssigkeit durch einen Dekanter abgetrennt. Im Schritt 30 erfolgt eine pH-Wert-Einstellung. Hierbei wird durch Zugabe an Schwefelsäure ein für die nachfolgende enzymatische Behandlung optimaler pH-Wert von 4,0 eingestellt. Anschließend folgt eine enzymatische Behandlung 40 des rehydratisierten Trockentresters durch Inkubation mit einer Pektinmethylesterase und/oder Cellulase in wässriger Suspension für 1 bis 2 Stunden bei 40 bis 70°C. Anschließend werden zwei Alkoholwaschschritte 50 und 70 mit jeweils anschließender Fest- Flüssigtrennung mittels Dekanter 60 und 80 durchgeführt. Im Schritt 90 erfolgt schließlich das schonende Trocknen der Fasern mittels einer Vakuumtrocknung, gefolgt einem Vermahlungs- und Siebeschritt 100, um dann die erfindungsgemäßen aktivierten Karottenfasern 110 zu erhalten.
2. Herstellung einer 2,5 Gew%igen Faserdispersion
Rezeptur:
2,50 g Faserstoffe
97,5 g demineralisiertes Wasser (Raumtemperatur)
Einstreudauer: 15 Sekunden
In einem 250 ml Becherglas wird die jeweilige Menge an dem. Wasser (Raumtemperatur) vorgelegt. Die genau abgewogene Menge an Faserstoffen wird bei laufendem Rührwerk (Ultra Turrax) bei 8000 U/Min. (Stufe 1) langsam direkt in den Rührsog eingestreut. Die Einstreudauer richtet sich nach der Menge an Fasern, sie soll pro 2,5 g Probe 15 Sekunden dauern. Dann wird die Dispersion genau 60 Sek. bei 8000 U/Min. (Stufe 1) gerührt. Soll die Probe zur Bestimmung der Viskosität bzw. zur Bestimmung der Fließgrenze I (Rotation), der Fließgrenze I (Cross Over) oder zur Bestimmung der dynamischen Weissenbergzahl verwendet werden, wird sie in ein temperiertes Wasserbad bei 20°C gestellt.
Zur Messung der Viskosität bzw. zur Messung der Fließgrenze I (Rotation), der Fließgrenze I (Cross Over) oder zur Messung der dynamischen Weissenbergzahl wird die Probe nach genau 1 Stunde vorsichtig in das Messsystem des Rheometers gefüllt und die jeweilige Messung gestartet. Falls sich die Probe absetzt, wird sie unmittelbar vor dem Abfüllen mit Hilfe eines Löffels vorsichtig aufgerührt.
3. Herstellung einer 2,5 Gew%igen Fasersuspension
Rezeptur:
2,50 g Faserstoffe
97,5 g demineralisiertes Wasser (Raumtemperatur) In einem 250 ml Becherglas wird die jeweilige Menge an dem. Wasser (Raumtemperatur) vorgelegt. Die genau abgewogene Menge an Faserstoffen wird unter ständigem Rühren mit einem Kunststofflöffel langsam eingestreut. Dann wird die Suspension so lange gerührt bis alle Fasern mit Wasser benetzt sind. Soll die Probe zur Bestimmung der Viskosität bzw. zur Bestimmung der Fließgrenze II (Rotation), der Fließgrenze II (Cross Over) oder zur Bestimmung der dynamischen Weissenbergzahl verwendet werden, wird sie in ein temperiertes Wasserbad bei 20°C gestellt.
Zur Messung der Viskosität bzw. zur Messung der Fließgrenze II (Rotation), der Fließgrenze II (Cross Over) oder zur Messung der dynamischen Weissenbergzahl wird die Probe nach genau 1 Stunde vorsichtig in das Messsystem des Rheometers gefüllt und die jeweilige Messung gestartet. Falls sich die Probe absetzt, wird sie unmittelbar vor dem Abfüllen mit Hilfe eines Löffels vorsichtig aufgerührt.
4. Testmethode zur Bestimmung der Fließgrenze (Rotationsmessung)
Messprinzip:
Diese Fließgrenze macht eine Aussage über die Strukturstärke und wird im Rotationsversuch bestimmt, indem die Schubspannung, die auf die Probe wirkt, über die Zeit so lange erhöht wird, bis die Probe anfängt zu fließen.
Schubspannungen, die unterhalb der Fließgrenze liegen, verursachen lediglich eine elastische Deformation, die erst bei Schubspannungen oberhalb der Fließgrenze in ein Fließen mündet. Bei dieser Bestimmung wird dieses messtechnisch durch das Überschreiten einer festgelegten Mindest-Schergeschwindigkeit t erfasst. Gemäß der vorliegenden Methode ist die Fließgrenze t0 [Pa] bei der Schergeschwindigkeit t > 0.1 s_1 überschritten.
Messgerät: Rheometer Physica MCR-Serie (z.B. MCR 301, MCR 101)
Messsystem: Z3 DIN bzw. CC25
Messbecher: CC 27 P06 (geriffelter Messbecher)
Anzahl Messabschnitte: 3
Messtemperatur: 20 °C
Messparameter:
1. Abschnitt (Ruhephase):
Abschnittseinstellungen: - Vorgabegröße: Schubspannung [Pa] - Wert: 0 Pa konstant
- Abschnittsdauer: 180 s
- Temperatur: 20 °C
2. Abschnitt (Bestimmung der Fließgrenze nach Rotationsmessung):
Abschnittseinstellungen: - Vorgabegröße: Schubspannung [Pa]
- Profil: Rampe log.
- Startwert: 0,1 Pa
- Endwert: 80 Pa
- Abschnittsdauer: 180 s
- Temperatur: 20 °C
Auswertung:
Die Fließgrenze x0 (Einheit [Pa] wird in Abschnitt 2 abgelesen und ist die Schubspannung (Einheit: [Pa]), bei der die Schergeschwindigkeit zum letzten Mal < 0,10 s_1 beträgt.
Die mit der Rotationsmethode gemessene Fließgrenze wird auch als „Fließgrenze (Rotation)“ bezeichnet.
Die Fließgrenze (Rotation) wurde anhand einer Fasersuspension (einfaches Einrühren der Faser mit einem Löffel = entspricht einer nicht zusätzlich aktivierten Faser) gemessen und wird im Rahmen der Erfindung auch als „Fließgrenze II (Rotation)“ bezeichnet. Die Fließgrenze wurde zudem anhand einer Faserdispersion (eingerührt unter Einwirkung hoher Scherkräfte; z.B. mit Ultra Turrax = entspricht einer zusätzlich aktivierten Faser) gemessen und wird im Rahmen der Erfindung auch als „Fließgrenze I (Rotation)“ bezeichnet.
5. Testmethode zur Bestimmung der Fließgrenze (Oszillationsmessung)
Messprinzip:
Diese Fließgrenze macht ebenfalls eine Aussage über die Strukturstärke und wird im Oszillationsversuch bestimmt, indem die Amplitude bei konstanter Frequenz so lange erhöht wird, bis die Probe durch die immer größer werdende Auslenkung zerstört wird und dann anfängt zu fließen.
Dabei verhält sich die Substanz unterhalb der Fließgrenze wie ein elastischer Festkörper, das heißt, die elastischen Anteile (G‘) liegen über den viskosen Anteilen (G“), während bei Überschreiten der Fließgrenze die viskosen Anteile der Probe ansteigen und die elastischen Anteile abnehmen.
Per Definition ist die Fließgrenze bei der Amplitude überschritten, wenn gleich viele viskose wie elastische Anteile vorliegen G‘ = G“ (Cross Over), die zugehörige Schubspannung ist der entsprechende Messwert.
Messgerät: Rheometer Physica MCR-Serie (z.B. MCR 301, MCR 101)
Messsystem: Z3 DIN bzw. CC25
Messbecher: CC 27 P06 (geriffelter Messbecher)
Messparameter:
Abschnittseinstellungen: - Amplitudenvorgaben: Deformation [%]
- Profil: Rampe log.
- Wert: 0,01 - 1000%
- Frequenzvorgaben: Frequenz [Hz]
- Profil: konst.
- Frequenz: 1 ,0 Hz
- Temperatur: 20 °C
Auswertung:
Mit Hilfe der Rheometersoftware Rheoplus wird die Schubspannung am Cross-Over nach Überschreiten des linear-viskoelastischen Bereiches ausgewertet.
Die mit der Oszillationsmethode gemessene Fließgrenze wird auch als „Fließgrenze (Cross Over)“ bezeichnet.
Die Fließgrenze (Cross Over) wurde anhand einer Fasersuspension (einfaches Einrühren der Faser mit einem Löffel = entspricht einer nicht zusätzlich aktivierten Faser) gemessen und wird im Rahmen der Erfindung auch als „Fließgrenze II (Cross Over)“ bezeichnet. Die Fließgrenze wurde zudem anhand einer Faserdispersion (eingerührt unter Einwirkung hoher Scherkräfte; z.B. mit Ultra Turrax = entspricht einer zusätzlich aktivierten Faser) gemessen und wird im Rahmen der Erfindung auch als „Fließgrenze I (Cross Over)“.
Bedeutung:
Betrachtet man die Fließgrenze für die erfindungsgemäße Fasersuspension eingerührt mit dem Löffel (entsprechend einer nicht zusätzlich aktivierten Faser) mit der erfindungsgemäßen Faserdispersion eingerührt mit hohen Scherkräften z.B. Ultra Turrax (entsprechend einer zusätzlich aktivierten Faser), kann man eine Aussage über die Vorteilhaftigkeit/Notwendigkeit einer Aktivierung treffen. Die Messergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst. Erwartungsgemäß steigt die Fließgrenze jeweils durch die Seher-Aktivierung in der Dispersion an. Allerdings besitzt auch die Fasersuspension eine Fließgrenze, die mit x0 II >1.5 Pa ausreichend hoch ist, um eine cremige Textur zu erreichen. Daher ist eine Aktivierung der Karottenfaser nicht unbedingt erforderlich.
Figure imgf000026_0001
6. Testmethode zur Bestimmung der dynamischen Weissenbergzahl
Messprinzip und Bedeutung der dynamischen Weissenbergzahl: Die dynamische Weissenbergzahl W‘ (Windhab E, Maier T, Lebensmitteltechnik 1990, 44: 185f) ist eine abgeleitete Größe, bei der die im Oszillationsversuch im linear- viskoelastischen Bereich ermittelten elastischen Anteile (G‘) mit den viskosen Anteilen (G“) ins Verhältnis gesetzt werden: w, _ G'(o>) _ 1 i) tan d Mit der dynamischen Weissenbergzahl erhält man eine Größe, die besonders gut mit der sensorischen Wahrnehmung der Konsistenz korreliert und relativ unabhängig von der absoluten Festigkeit der Probe betrachtet werden kann.
Ein hoher Wert für W bedeutet, dass die Fasern eine überwiegend elastische Struktur aufgebaut haben, während ein tiefer Wert für W auf Strukturen mit deutlich viskosen Anteilen spricht. Die für Fasern typische cremige Textur wird erreicht, wenn die W Werte im Bereich von ca. 6 - 8 liegen, bei tieferen Werten wird die Probe als wässrig (weniger stark angedickt) beurteilt.
Material und Methoden:
Messgerät: Rheometer Physica MCR-Serie, z.B. MCR 301, MCR 101 Messsystem: Z3 DIN bzw. CC25
Messbecher: CC 27 P06 (geriffelter Messbecher) Messparameter:
Abschnittseinstellungen: - Amplitudenvorgaben Deformation [%]
- Profil: Rampe log
- Wert: 0,01 - 1000 %
- Frequenz: 1,0 Hz
- Temperatur: 20 °C
Auswertung:
Der Phasenverschiebungswinkel d wird im linear-viskoelastischen Bereich abgelesen. Die dynamische Weissenbergzahl W wird anschließend mit folgender Formel berechnet:
Figure imgf000027_0001
Messergebnisse und ihre Bedeutung:
Betrachtet man die dynamische Weissenbergzahl W für die erfindungsgemäße Fasersuspension eingerührt mit dem Löffel (entsprechend einer nicht zusätzlich aktivierten Faser) mit der erfindungsgemäßen Faserdispersion eingerührt mit hohen Scherkräften z.B. Ultra T urrax (entsprechend einer zusätzlich aktivierten Faser), kann man eine Aussage über die Textur und darüber hinaus über die Notwendigkeit einer Aktivierung treffen. Die Messergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst. Die Karottenfaser gemäß der Erfindung liegt mit die W Werten von 7,9 in der Suspension und 8,1 für die Dispersion im idealen Bereich und weist damit eine optimale Textur auf. Sie ist in beiden Fällen von cremiger Textur. Somit zeigen auch die Ergebnisse zur dynamischen Weissenbergzahl, dass eine Aktivierung der Faser nicht unbedingt erforderlich ist.
Figure imgf000027_0002
7. Testmethode zur Bestimmung der Festigkeit
Durchführung:
150 ml destilliertes Wasser werden in einem Becherglas vorgelegt. Dann rührt man mit einem Löffel 6,0 g Karottenfasern klumpenfrei in das Wasser ein. Zum Ausquellen lässt man dieses Faser-Wasser-Gemisch 20 min stehen. Man überführt die Suspension in ein Gefäß (090 mm). Anschließend wird die Festigkeit mit der folgenden Methode gemessen. Messgerät: Texture Analyser TA-XT 2 (Fa. Stable Micro Systems, Godalming, UK)
Test-Methode/Option: Messung der Kraft in Druckrichtung / einfacher Test Parameter:
- Test-Geschwindigkeit: 1 ,0 mm/s
- Weg: 15,0 mm/s
Messwerkzeuge: - P/50
Gemäß der vorliegenden Methode entspricht die Festigkeit der Kraft, die der Messkörper braucht, um 10 mm in die Suspension einzudringen. Diese Kraft wird aus dem Kraft-Zeit- Diagramm abgelesen. Es ist zu erwähnen, dass sich aus der Historie der Festigkeitsmessung die Einheit der gemessenen Festigkeit in Gramm (g) manifestiert hat.
8. Testmethode zur Bestimmung der Korngröße
Messprinzip:
In einer Siebmaschine ist ein Satz von Sieben, deren Maschenweite vom unteren Sieb zum oberen stets ansteigt, übereinander angeordnet. Die Probe wird auf das oberste Sieb - das mit der größten Maschenweite gegeben. Die Probeteilchen mit größerem Durchmesser als die Maschenweite bleiben auf dem Sieb zurück; die feineren T eilchen fallen auf das nächste Sieb durch. Der Anteil der Probe auf den verschiedenen Sieben wird ausgewogen und in Prozent angegeben.
Durchführung:
Die Probe wird auf zwei Stellen nach dem Komma genau eingewogen. Die Siebe werden mit Siebhilfen versehen und mit steigender Maschenweite übereinander aufgebaut. Die Probe wird auf das oberste Sieb quantitativ überführt, die Siebe werden eingespannt und nach definierten Parametern verläuft der Siebprozess. Die einzelnen Siebe werden mit Probe und Siebhilfe sowie leer mit Siebhilfe gewogen. Soll bei einem Produkt nur ein Grenzwert im Korngrößenspektrum überprüft werden (z. B. 90 % < 250 pm), dann wird nur ein Sieb mit der entsprechenden Maschenweite verwendet.
Messvorgaben:
Probemenge: 15 g
Siebhilfen: 2 pro Siebboden
Siebmaschine: AS 200 digit, Fa. Retsch GmbH
Siebbewegung: dreidimensional Schwingungshöhe: 1,5 mm
Siebdauer: 15 min
Der Siebaufbau besteht aus den folgenden Maschenweite in pm: 1400, 1180, 1000, 710, 500, 355, 300 gefolgt vom Boden. Die Berechnung der Korngröße erfolgt anhand folgender Formel:
Auswaaqe in q auf dem Sieb x 100
Antei pro Sieb in % = - , - - -
Probeeinwaage in g
9. Testmethode zur Bestimmung des Wasserbindevermögens
Durchführung:
Man lässt die Probe mit einem Wasserüberschuss 24 Stunden bei Raumtemperatur quellen. Nach Zentrifugation und anschließendem Abdekantieren des Überstandes kann das Wasserbindungsvermögen in g H O / g Probe gravimetrisch bestimmt werden. Der pH- Wert in der Suspension ist zu messen und zu dokumentieren.
Folgende Parameter sind einzuhalten:
Probeeinwaage:
Pflanzenfaser: 1,0 g (in Zentrifugenglas)
Wasserzugabe: 60 ml
Zentrifugation: 4000 x g
Zentrifugierdauer 10 min
20 Minuten nach Zentrifugierbeginn (bzw. 10 Minuten nach Zentrifugierende) trennt man den Wasserüberstand von der gequollenen Probe ab. Die Probe mit dem gebundenen Wasser wird ausgewogen.
Das Wasserbindungsvermögen (WBV) in g H O / g Probe kann nun nach folgender Formel berechnet werden:
Probe mit gebundenem Wasser fg) - 1 ,0 g
WBV (g H2Oig Probe)
1,0 g 10. Testmethode zur Bestimmung der Viskosität
Messgerät: Physica MCR-Serie (z.B. MCR 301, MCR 101) Messsystem: Z3 DIN bzw. CC25
(Anmerkung: Die Messsysteme Z3 DIN und CC25 sind identische Messsysteme)
Anzahl Abschnitte: 4
Messparameter:
1. Abschnitt:
Abschnittseinstellungen: - Vorgabegröße: Schergeschwindigkeit [s_1]
- Profil: konstant
- Wert: 0 s-1
- Abschnittsdauer: 60 s
- Temperatur: 20 °C
2. Abschnitt: Abschnittseinstellungen: - Vorgabegröße: Schergeschwindigkeit [s_1]
- Profil: Rampe lin
- Wert: 0,1 - 100 s-1
- Abschnittsdauer: 120 s
- Temperatur: 20 °C
3. Abschnitt: Abschnittseinstellungen: - Vorgabegröße: Schergeschwindigkeit [s_1]
- Profil: konstant
- Wert: 100 s-1
- Abschnittsdauer: 10 s
- Temperatur: 20 °C
4. Abschnitt: Abschnittseinstellungen: - Vorgabegröße: Schergeschwindigkeit [s_1]
- Profil: Rampe lin
- Wert: 100 - 0,1 s-1
- Abschnittsdauer: 120 s
- Temperatur: 20 °C
Auswertung:
Die Viskosität (Einheit [mPas]) wird wie folgt abgelesen: 4. Abschnitt bei = 50 s 11. Testmethode zur Bestimmung des Ballaststoffgehalts
Diese Methode stimmt im Wesentlichen sachlich überein mit der von der AOAC veröffentlichten Methode (Official Method 991.43: Total, Soluble and Insoluble Dietary Fiber in Foods; Enzymatic-Gravimetric Method, MES-TRIS Puffer, First Action 1991, Final Action 1994.). Hier wurde lediglich mit Isopropylalkohol anstatt mit Ethanol gearbeitet.
12. Testmethode zur Bestimmung der Feuchtigkeit und der Trockenmasse
Prinzip:
Unter dem Feuchtigkeitsgehalt der Probe wird die nach definierten Bedingungen ermittelte Massenabnahme nach der Trocknung verstanden. Es wird der Feuchtigkeitsgehalt der Probe mittels Infrarot-Trocknung mit dem Feuchtebestimmer Sartorius MA-45 (Fa. Sartorius, Göttingen, BRD) bestimmt.
Durchführung:
Es werden ca. 2,5 g der Faserprobe auf den Sartorius Feuchtebestimmer eingewogen. Die Einstellungen des Gerätes sind den entsprechenden werkseitigen Messvorschriften zu entnehmen. Die Proben sollen zur Bestimmung etwa Raumtemperatur haben. Der Feuchtigkeitsgehalt wird vom Gerät automatisch in Prozent [% M] angegeben. Die Trockenmasse wird vom Gerät automatisch in Prozent [% S] angegeben.
13. Testmethode zur Bestimmung der Farbe und Helligkeit
Prinzip:
Die Färb- und Helligkeitsmessungen werden mit dem Minolta Chromameter CR 300 bzw. CR 400 durchgeführt. Die Bestimmung der spektralen Eigenschaften einer Probe erfolgt anhand von Normfarbwerten. Die Farbe einer Probe wird mit dem Farbton, der Helligkeit und der Sättigung beschrieben. Mit diesen drei Basiseigenschaften lässt sich die Farbe dreidimensional darstellen:
Die Farbtöne liegen auf dem Außenmantel des Farbkörpers, die Helligkeit verändert sich auf der senkrechten Achse und der Sättigungsgrad verläuft horizontal. Bei Verwendung des L*a*b*-Messsystems (sprich L-Stern, a-Stern, b-Stern) steht L* für die Helligkeit, während a* und b* sowohl den Farbton als auch die Sättigung angeben a* und b* nennen die Positionen auf zwei Farbachsen, wobei a* der Rot-Grün-Achse und b* der Blau-Gelb-Achse zugeordnet ist. Für die Farbmessanzeigen wandelt das Gerät die Normfarbwerte in L*a*b*- Koordinaten um. Durchführung der Messung:
Die Probe wird auf ein weißes Blatt Papier gestreut und mit einem Glasstopfen geebnet. Zur Messung wird der Messkopf des Chromameters direkt auf sie Probe gesetzt und der Auslöser betätigt. Von jeder Probe wird eine Dreifachmessung durchgeführt und der Mittelwert berechnet. Die L*-, a*-, b*-Werte werden vom Gerät mit zwei Stellen nach dem Komma angegeben.
Bezugszeichenliste:
10 Karotten-T rockentrester
20 Hydratisierung des Trockentresters
30 pH-Wert-Einstellung
40 Enzymatische Behandlung mit PME und/oder Cellulase
50 1. Waschen mit Alkohol
60 Fest-Flüssig Trennung Dekanter
70 2. Waschen mit Alkohol
80 Fest-Flüssig Trennung Dekanter
90 Vakuumtrocknung
100 Vermahlungs- und Siebeschritt
110 Erhaltene aktivierte Karottenfaser

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer aktivierten Karottenfaser, umfassend die folgenden Schritte:
(a) Bereitstellen einer karottenhaltigen Pflanzenmasse in Form von
Trockenmaterial oder Feuchtmaterial;
(b) Im Falle des Trockenmaterials Hydratisierung durch Inkubation des Trockenmaterials mit einer wässrigen Flüssigkeit und Abtrennung der wässrigen Flüssigkeit von dem hydratisierten Trockenmaterials;
(c) Optionale enzymatische Behandlung des Feuchtmaterials aus Schritt (a) oder des hydratisierten Trockenmaterials aus Schritt (b) in wässriger Suspension mit Cellulase und/oder mit Pektinmethylesterase zum Erhalten eines enzymatisch behandelten Materials;
(d) Mindestens zweimaliges Waschen des Feuchtmaterials aus Schritt (a), des hydratisierten Trockenmaterials aus Schritt (b) oder des enzymatisch behandelten Materials aus Schritt (c) mit einem organischen Lösungsmittel und jeweils anschließender Trennung des gewaschenen Materials von dem organischen Lösungsmittel;
(e) Trocknen des gewaschenen Materials aus Schritt (d) umfassend eine Trocknung bei Normaldruck oder eine Vakuumtrocknung zum Erhalten der aktivierten Karottenfaser.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die karottenhaltige Pflanzenmasse ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Karottentrester, Karottenmehl, Karottentrestermehl, Karottengries und Karottenpüree oder einer Mischung hiervon.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydratisierung des Trockenmaterials im Schritt (b) eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt: i. die Hydratisierung durch Inkubation mit der wässrigen Flüssigkeit bei einer Temperatur zwischen 20°C und 70°C erfolgt, vorteilhafterweise bei einer Temperatur zwischen 25°C und 65°C und besonders vorteilhafterweise bei einer Temperatur zwischen 30°C und 60°C; ii. die wässrige Flüssigkeit ein wässriger Puffer oder Wasser ist; iii. die Hydratisierung durch Inkubation mit der wässrigen Flüssigkeit für eine Zeitdauer von 10 min bis 4 Stunden erfolgt, vorteilhafterweise für eine Zeitdauer von 20 min bis 3 Stunden und besonders vorteilhafterweise für eine Zeitdauer von 30 min bis 2 Stunden; iv. die Trockenmasse in der wässrigen Inkubationslösung zwischen 0,25 Gew.% und 20 Gew.% beträgt, bevorzugt zwischen 0,5 Gew.% und 15Gew.%, und besonders bevorzugt zwischen 1 Gew.% und 10 Gew.%; v. die Hydratisierung unter Rühren oder Schütteln der wässrigen Suspension durchgeführt wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die enzymatische Behandlung mit Pektinmethylesterase in Schritt (c) eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt: i. die wässrige Suspension mit mindestens einer Pektinmethylesterase (EC 3.1.1.11) versetzt wird; ii. die wässrige Suspension die mindestens eine Pektinmethylesterase in einer Gesamtaktivität von 1000 bis 10000 Units/L enthält, vorteilhafterweise von 3000 bis 7500 Units/L, und besonders vorteilhaft von 4000 bis 6000 Units/L; iii. die Inkubation mit der mindestens einen Pektinmethylesterase in der wässrigen Suspension für eine Zeitdauer von 1 - 10 Stunden erfolgt und bevorzugt von 2 bis 5 Stunden; iv. die enzymatische Behandlung bei einer Temperatur von zwischen 10°C und 70°C erfolgt, bevorzugt von zwischen 20°C und 60°C und besonders bevorzugt zwischen von 30°C und 50°C; v. die enzymatische Behandlung bei einem pH-Wert von zwischen 3,5 bis 5,5 erfolgt und bevorzugt von zwischen 4,0 bis 5,0; vi. die Trockenmasse in der wässrigen Suspension zwischen 0,5 Gew.% und 6 Gew.% beträgt, bevorzugt zwischen 1 Gew.% und 4 Gew.%, und besonders bevorzugt zwischen 2 Gew.% und 3 Gew.%; vii. die enzymatische Behandlung unter Rühren oder Schütteln der wässrigen Suspension durchgeführt wird.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die enzymatische Behandlung mit Cellulase in Schritt (c) eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt: i. der wässrigen Suspension Cellulase als Enzym hinzugefügt wird; ii. die enzymatische Behandlung mit Cellulase zu einer partiellen Hydrolyse der Cellulose führt; iii. die Cellulase ein Gemisch aus mindestens zwei Cellulasen ist, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Endoglucanase (EC 3.2.1.4), Exoglucanase (EC 3.2.1.91) und ß-Glucosidase (EC 3.2.1.21); iv. die wässrige Suspension die Cellulase in einer Gesamtaktivität von 100 bis 3000 Units/L enthält, vorteilhafterweise von 150 bis 2000 Units/L, und besonders vorteilhaft von 200 bis 1000 Units/L; v. die Inkubation mit Cellulase in der wässrigen Suspension für eine Zeitdauer von 30 min bis 4 Stunden erfolgt und bevorzugt von 1 bis 3 Stunden; vi. die enzymatische Behandlung bei einer Temperatur von zwischen 30°C und 80°C erfolgt, bevorzugt von zwischen 35°C und 75°C und besonders bevorzugt zwischen von 40°C und 70°C; vii. die enzymatische Behandlung bei einem pH-Wert von zwischen 3,0 bis 7,0 erfolgt und bevorzugt von zwischen 3,5 bis 6,0; viii. die Trockenmasse in der wässrigen Suspension zwischen 0,5 Gew.% und 6 Gew.% beträgt, bevorzugt von zwischen 1 Gew.% und 4 Gew.%, und besonders bevorzugt von zwischen 2 Gew.% und 3 Gew.%; ix. die enzymatische Behandlung unter Rühren oder Schütteln der wässrigen Suspension durchgeführt wird.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (c) die enzymatische Behandlung mit Cellulase und Pektinmethlyesterase simultan oder sequentiell erfolgt.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens zweimalige Waschen mit einem organischen Lösungsmittel in Schritt (d) eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt: i. das organische Lösungsmittel ein Alkohol ist und bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol und Isopropanol; ii. der Waschschritt bei einer Temperatur zwischen 40°C und 75°C erfolgt, bevorzugt zwischen 50°C und 70°C und besonders bevorzugt 60°C und 65°C; iii. die Zeitdauer des Inkontaktbringens mit dem organischen Lösungsmittel über eine Zeitdauer von zwischen 60 min und 10 h erfolgt und bevorzugt von zwischen 2 h und 8 h; iv. jeder Waschschritt eine Trennung des gewaschenen Materials von dem organischen Lösungsmittel beinhaltet, wobei bevorzugt ein Dekanter oder eine Presse verwendet wird; v. die Trockenmasse in der Waschlösung von zwischen 0,5 Gew.% und 15 Gew.%, bevorzugt von zwischen 1,0 Gew.% und 10 Gew.%, und besonders bevorzugt von zwischen 1,5 Gew.% und 5,0 Gew.% ist; vi. das Waschen in einem Behälter mit Rührwerk durchgeführt wird, vii. bei dem Waschen eine Vorrichtung zur Vergleichmäßigung der Suspension verwendet wird, die bevorzugt ein Zahnkranzdispergierer ist; viii. das Waschen im Gegenstromverfahren erfolgt.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem mindestens zweimaligen Waschen mit einem organischen Lösungsmittel die finale Konzentration des organischen Lösungsmittels in der Lösung mit jedem Waschschritt zunimmt, wobei sie bevorzugt im ersten Waschschritt zwischen 60 bis 70 Vol.-%, im zweiten Waschschritt zwischen 70 und 85 Vol.-% und in einem optionalen dritten Waschschritt zwischen 80 und 90 Vol.-% liegt.
9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach dem Trocknen in Schritt (e) zusätzlich einen Zerkleinerungs-, Vermahlungs- oder Siebschritt umfasst, wobei bevorzugt Partikel von kleiner 300 pm erhalten werden.
10. Aktivierte Karottenfaser, dadurch gekennzeichnet, dass sie sie nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 erhältlich ist oder erhalten wird.
11. Aktivierte Karottenfaser, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweist: a. eine Fließgrenze II (Rotation) in einer 2,5% wässrigen Fasersuspension von zwischen 15 und 30 Pa, vorteilhafterweise von zwischen 17,5 und 27,5 Pa und besonders vorteilhaferweise von zwischen 20 und 25 Pa; b. eine Fließgrenze I (Rotation) in einer 2,5% wässrigen Faserdispersion von zwischen 15 und 30 Pa, vorteilhafterweise von zwischen 17,5 und 27,5 Pa und besonders vorteilhaferweise von zwischen 20 und 25 Pa; c. eine Fließgrenze II (Cross Over) in einer 2,5% wässrigen Fasersuspension von zwischen 20 und 35 Pa, vorteilhafterweise von zwischen 22,5 und 32,5 Pa und besonders vorteilhaferweise von zwischen 25 und 30 Pa; d. eine Fließgrenze I (Cross Over) in einer 2,5% wässrigen Faserdispersion von zwischen 25 und 35 Pa, vorteilhafterweise von zwischen 20 und 30 Pa und besonders vorteilhaferweise von zwischen 22,5 und 27,5 Pa; e. eine dynamische Weissenbergzahl in einer 2,5% wässrigen Fasersuspension von zwischen 5 und 11 Pa, vorteilhafterweise von zwischen 6 und 10 Pa und besonders vorteilhaferweise von zwischen 7 und 9 Pa; f. eine dynamische Weissenbergzahl in einer 2,5% wässrigen Faserdispersion von zwischen 5 und 11 Pa, vorteilhafterweise von zwischen 6 und 10 Pa und besonders vorteilhaferweise von zwischen 7 und 9 Pa; g. eine Festigkeit in einer 4 Gew.%igen wässrigen Suspension von zwischen 320 g und 510 g, bevorzugt von zwischen 350 g und 480 g und besonders bevorzugt von zwischen 380 und 450 g; h. eine Viskosität von 800 bis 5000 mPas, bevorzugt von 1000 bis 4500 mPas, und besonders bevorzugt von 1200 bis 4000 mPas, wobei die aktivierte Karottenfaser in Wasser als 2,5 Gew.%ige Lösung dispergiert wird und die Viskosität mit einer Scherrate von 50 s_1 bei 20°C gemessen wird; i. ein Wasserbindevermögen von zwischen 25 und 50 g/g, bevorzugt von zwischen 30 und 45 g/g, besonders bevorzugt von zwischen 32,5 und 42,5 g/g, und insbesondere bevorzugt von zwischen 35 und 40 g/g; j. eine Feuchtigkeit von weniger als 15%, bevorzugt von weniger als 10% und besonders bevorzugt von weniger als 8%; k. in 1 ,0 Gew%iger wässriger Suspension einen pH-Wert von 3,5 bis 5,0 und bevorzugt von 3,9 bis 4,5;
L. eine Korngröße, bei der mindestens 90% der Partikel kleiner als 400 pm, bevorzugt kleiner als 350 pm und insbesondere kleiner als 300 pm sind; m. einen Helligkeitswert einen Helligkeitswert L* > 90, bevorzugt von L* > 91 und besonders bevorzugt von L* > 92; n. einen Ballaststoffgehalt der Faser von 80 bis 95%.
12. Aktivierte Karottenfaser gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 erhältlich ist oder erhalten wird.
13. Verwendung einer aktivierten Karottenfaser gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12 als Verdickungsmittel oder Strukturmittel in einem Lebensmittelerzeugnis, einem Futterprodukt, einem Getränk, einem Nahrungsergänzungsmittel, einem kosmetischen Erzeugnis, einem pharmazeutischen Erzeugnis oder einem Medizinprodukt.
14. Mischung umfassend eine aktivierte Karottenfaser gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12 und ein lösliches Pektin, welches bevorzugt ein niedrig verestertes Pektin, ein hoch verestertes Pektin, ein niedrig verestertes amidiertes Pektin oder eine Mischung hiervon ist.
15. Lebensmittelerzeugnis, Nahrungsergänzungsmittel, Futterprodukt, Getränk, kosmetisches Erzeugnis, pharmazeutisches Erzeugnis oder Medizinprodukt hergestellt unter Verwendung der aktivierten Karottenfaser gemäß einem der
Ansprüche 10 bis 12.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030044509A1 (en) * 2001-06-22 2003-03-06 Roney David L. Process and apparatus for producing fiber product with high water-binding capacity and food product made therefrom
US20040086626A1 (en) * 2002-11-06 2004-05-06 Fiberstar, Inc. Highly refined fiber mass, process of their manufacture and products containing the fibers
US20080233238A1 (en) * 2007-02-08 2008-09-25 Grimmway Enterprises, Inc. Supercritical co2 carrot feedstock extraction
WO2012016201A2 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Cargill, Incorporated Process for modifying the properties of citrus fiber

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030044509A1 (en) * 2001-06-22 2003-03-06 Roney David L. Process and apparatus for producing fiber product with high water-binding capacity and food product made therefrom
US20040086626A1 (en) * 2002-11-06 2004-05-06 Fiberstar, Inc. Highly refined fiber mass, process of their manufacture and products containing the fibers
US20080233238A1 (en) * 2007-02-08 2008-09-25 Grimmway Enterprises, Inc. Supercritical co2 carrot feedstock extraction
WO2012016201A2 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Cargill, Incorporated Process for modifying the properties of citrus fiber

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHANTARO P ET AL: "Production of antioxidant high dietary fiber powder from carrot peels", LWT- FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY, ACADEMIC PRESS, UNITED KINGDOM, vol. 41, no. 10, 1 December 2008 (2008-12-01), pages 1987 - 1994, XP024528231, ISSN: 0023-6438, [retrieved on 20071223], DOI: 10.1016/J.LWT.2007.11.013 *
PENG JIAN ET AL: "Characteristics of cell wall pectic polysaccharides affect textural properties of instant controlled pressure drop dried carrot chips derived from different tissue zone", FOOD CHEMISTRY, vol. 293, 2 May 2019 (2019-05-02), pages 358 - 367, XP085703921, ISSN: 0308-8146, DOI: 10.1016/J.FOODCHEM.2019.05.008 *

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