製備有生理營養價值產品的方法以及實施該方法的設備的製作方法

2023-05-30 15:20:21

專利名稱：製備有生理營養價值產品的方法以及實施該方法的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及從穀類中製備有營養價值產品的方法，其是在一個步驟中通過將穀類中存在的澱粉用酶降解成可溶性糊精並繼續降解成更簡單的寡糖；以及實施該方法的設備。
本發明的目的是提供一個用簡單和合理的方法從穀類中獲得有營養價值產品的可能性，該產品有待用於人和動物用途。
進一步的目的是得到一個非常簡單的且節約時間的方法，其能生產含有不同量葡萄糖的產品。在此可用各種穀類或穀類碎粒作為起始材料，如小麥，燕麥，大麥，黑麥，玉米，高梁以及其它澱粉製品。
在某些用途中，該終產物可直接使用而不需要乾燥或進一步分級分離或乾燥。在這些情況下，當需要一種乾燥產品時，終產品可通過噴霧乾燥，或其變化方法，或通過滾式乾燥器而乾燥。在一些情況下，需分離該產品的纖維組分並單獨乾燥，用作高價值且口味怡人的營養性纖維產品。
本發明的進一步的其它目的是提供本發明方法的生產設備，尤其是用於連續生產的設備。
從諸如SE-A-7808870-5中已知用蛋白質和澱粉降解酶水解完整的穀粒。所公開的方法介紹了用15-30小時獲得高含量的葡萄糖的更為複雜的生產方法。這些長的加工時間也導致了需要很大的設備來生產更大量的產品。由於長的停留時間，該方法更堆以作為連續方法進行。按此現有技術的方法主要是基於用蛋白酶在60℃下2小時降解所存在的蛋白質到特定長度的胺基酸，然後在75℃下加入α-澱粉酶並處理所存在的澱粉6小時於是形成糖。
令人驚異地，現在用本方法表現出能使含葡萄糖的產品生產合理化的可能性，並因此實現生產時間的顯著縮短，這意味著該方法可發展成連續的一個方法。
本發明進一步包括適於完成本方法的設備。
本發明的特徵是澱粉糊化和降解成可溶的糊精及其連續降解成更簡單的寡糖是一步完成的。
這是通過本發明的在第一階段已同時加入α-澱粉酶和澱粉葡萄糖甙酶並將有關pH和溫度調整到各種酶具有滿意的活性的條件下完成的。
由此實現了澱粉的快速降解而沒有常見的源於開始糊化的極顯著的粘度升高。因此可使用更簡單的且低成本的攪拌器系統。同時實現了澱粉極快速酶解成更簡單的碳水化合物以及在幾小時後得到最大的葡萄糖含量。
該方法還意味著可通過選擇合適量的澱粉葡萄糖甙酶以及預定培養時間而使該產品可含有葡萄糖和麥芽糖的混合物。
上述壓碎的整粒小麥，燕麥，大麥，黑麥，玉米和高梁粒可用作起始材料。這裡的顆粒大小本身對本方法並不重要，但其是由最後所用的乾燥方法，或者，終產品的分級分離以及用途決定的。這些穀物的粉末以及其它富含澱粉的原料也可使用。
該方法在裝有攪拌器和維持所需溫度的裝置的合適反應器中完成。然而，本申請中進一步公開了一個優選的連續生產設備，該設備包括一個攪拌和加熱元件，熱交換器，反應器，以及最終反應器。
一般地，向正在攪拌的原料中加入預熱列40-75℃，優選為40-60℃的水並加有α-澱粉酶和澱粉葡萄糖甙酶，而總混合物的溫度至多為55℃。
合適的α-澱粉酶是Termamyl(註冊商標)120L(Novo)，BAN240L(Novo)或其相應物。合適的澱粉葡萄糖甙酶是AMG 200L(Novo)或其相應物。所述的酶以液態存在並易於以正確劑量添加。當使用Termamyl時，溶液中的鈣離子應較低。
當加入約含30-50％澱粉的原料時，將該pH用鹽酸或檸檬酸或其它合適酸調至4.5-5.5，適宜的pH4.9。然後，將溫度升至60-75℃的範圍，直至所得的反應物是葡萄糖達到所需含量的組合物。同時得到對該方法重要的糊化，但由於已發生了該澱粉的某些降解，故其不引起若該澱粉沒有部分降解而出現的粘度升高。然後，基於所用的澱粉葡萄糖甙酶的熱穩定性，加熱該反應產物到90-95℃，或者125-130℃30-60秒以滅活該酶。同時將該產品滅菌。
該終產物現在可直接用於某些應用以及首先經乾燥濃縮到合適的水含量後用於其它用途。該產物可基於最終的用途而貯存於合適的特定罐中。尤其是，應該考慮到維持無菌狀態。因此，無菌包裝是可能且合適的。
如上所述，該終產物也可噴霧乾燥或滾式乾燥。若已分離出纖維組分，則優選地在一乾燥器中用熱空氣乾燥。
本發明將在下列一些非限制性的實施例中有更為詳細的描述。實施例1源於小麥粉的富集葡萄產品的生產用常規的小麥粉作為原料，將500克小麥粉攪拌加入加熱至大約55℃的且含有1.0毫升Termamyl 120L和2.0毫升AMG 200L的水中。當已加入大約50％的小麥粉時，用稀鹽酸調節pH到4.9，而全部小麥粉已加入後，再加入稀鹽酸到該pH。然後，將該混合物的溫度升至70-75℃，同時，所形成的簡單碳水化合物的含量用HPLC連續監測。可溶性的簡單碳水化合物的升高如

圖1所示。在70℃溫育三小時後，通過用微波加熱到95℃滅活酶而終止，同時滅菌該產物。
乾燥後，得到含68％葡萄糖的有甜味產物。實施例2從完整小麥生產富集葡萄糖的產品將完整小麥粒磨成大小為0.05到1.5毫米的顆粒。將700克這種小麥攪拌加入1000毫升的含有1.0毫升Termamyl 120L和2.0毫升AMG 200L的溫度為55℃的水中。當已加入了約50％的小麥時，用稀鹽酸將pH調至4.9並在加入全部小麥後，再加入鹽酸。鹽酸的量取決於該原料的緩衝容量。然後，在連續攪拌下將該混合物的溫度升到70-75℃，從而繼續溫育。用HPLC測定簡單碳水化合物的量。70℃下3小時後，通過加熱至95℃終止溫育，將該產物滅菌並滅活酶。
乾燥後，得到55％的葡萄糖含量的甜味產物。實施例3起始於燕麥的富含葡萄糖的產品的生產將已除去其粘性外殼的完整燕麥顆粒磨成具有近似於實施2中的顆粒大小的細粉。將700克該粉加入到1000毫升的已加熱至55℃的且含有1.5毫升的Termamyl 120L和2.5毫升的AMG 200L的水中。當加入約50％的該粉後，用鹽酸調節pH並在加入全部燕麥後用鹽酸將pH最終調至4.9。然後，在連續攪拌下將該混合物溫度升至70-75℃，繼續溫育，用HPLC測定簡單碳水化合物的量。70℃下3小時後，通過加熱至95℃終止溫育，並滅菌該產品和滅活該酶。然後，可溶解部分的淨含量的71％由葡萄糖組成。
乾燥後，得到一個帶有淡淡燕麥味且萄萄糖含量為59％的甜味產品。
在這些實施例中，將上述淨含量的33-41％用於水中的原料混合物。然而，該量可增加至50％而沒有任何大問題，而減少了任選的乾燥需要，並且該產物可更容易地用於直接生產食品，如焙烤食品。
在上述實施例中，α-澱粉酶和澱粉萄萄糖甙酶一起使用。若需要，α-澱粉酶可以和β-澱粉酶聯合使用。
終產品可代替糖用作一般食品添加劑，如用於焙烤產品，番茄沙司，冰淇淋及其它產品。
所制的產品對用於其中的諸如飲料或其它的產品提供了增加的奶油度。
如上述，本發明也涉及在連續條件下完成本方法的設備。本發明的此部分的將參照附圖中作更詳細描述，其中圖2表示總體上的設備；圖3表示該設備混合器的剖面圖；圖4表示該設備的反應器的剖面圖；圖5表示圖4反應器在垂直於轉動軸的平面上的剖面圖；以及圖6表示該設備的最終溫育反應器的剖面圖。
一個優選的完成本發明方法的設備在總體上如圖2所示。將合適來源的谷粉餵入貯存容器1，然後，該谷粉從容器1餵送入輸送螺杆直至預反應器3。在將谷粉餵送入預反應器3前，加入佔谷粉量約50％的合適量的和大約50℃的合適溫度的水。將水解所存在的澱粉所需的酶溶解於或懸浮於水中。該預反應器如圖3所示包括兩個螺旋葉片4和5，其中內層葉片4直接按裝到貫穿軸6，而「6」則由電動機7以大約100rpm的速度驅動。外層的螺旋葉片按裝到並通過該反應器底部的槳葉攪拌器8驅動。在兩個螺旋葉片4和5之間，有一個或多個靜態攪拌裝置9，其可以使開始粘度極高的澱粉-水混合物不僅隨著葉片運動，而且也相互混合。在該例子中，當該螺旋葉片相對上升但以相同的方向驅動時，內螺旋葉片4驅動物料下移，而外螺旋葉片升高物料。該收縮式運動使得該物料高度均化。因此，反應器中心的向下運動(按本實施方案)使物料壓縮以便在該反應器的外周的上升運動中使其疏鬆化。在「數」分鐘的停留時間後，谷粉-水混合物以淤漿形式從溫度是48-50℃的預反應器中送出。然後，用泵送該淤漿到熱交換器10，在其中溫度升至約60℃，然後再到70℃，接著將該淤漿送入第二反應器11(圖4)。在加熱至70℃時發生了對該方法是重要的糊化，而且其粘度顯著升高。該淤漿被引入到該反應器的下部並利用泵壓向上運送通過該反應器。該第二反應器11包括一個夾套外表面12和同樣是夾套結構的柱體13。該反應器進一步包括兩個螺旋葉片14和15，其通過共同的電動機驅動。在按圖2，圖3和圖4的實施方案中，它們通過電動機7驅動。在該反應器11中，螺旋葉片14和15也逆轉，即外側的「15」壓該物料下移，而內側的「14」升高物料。螺旋葉片以使得夾套表面12和13間有一個較小間隔的方式安裝。當這些表面變熱時，物料可能粘在上面，而為了避免這種情況，每個螺旋葉片分別裝有縱向刮件16，其裝於每個螺旋葉片14或15的凹槽處(圖6)。該刮件16適於用對該淤漿惰性的材料製成並可簡便地從合適的反應器的任一邊交換。當在通過加熱兩夾套表面12和13而加熱的過程中，該物料通過該反應器11後，移出反應器11上部。該淤漿由此轉移到溫育反應器(圖5)以進行最後的水解，而在此溫育反應器17中的停留時間約2小時。該溫育反應器17包括一些同心安裝筒壁18和19，每個派生的19裝在反應器底部20而每個派生的18裝在該反應器的頂部21。內筒18也可由柄構成。內筒18和19分別並沒有貫穿反應器整個高度，而終止在反應器底部20的稍上的地方，和終止在反應器頂部21稍下的地方。安裝在反應器頂部21的圓筒18安裝成可隨著安裝在該反應器上部的電動機而旋轉。這裡的旋轉可以是單向的或者雙向的。物料(淤漿)通過入口22而從底部中央進入反應器。由於圓筒並沒有佔據反應器的整個高度，在每個圓筒壁的上部或下部分別形成了縫隙，淤漿可按圖3箭頭所示通過。在溫育17之後，將該淤漿泵送入熱交換器23，在其中溫度升至110-120℃以滅活該酶。然後，該淤漿再通過相同的熱交換器以利用其熱量加熱後來的淤漿以及在其進一步送至第一熱交換器10前冷卻，其溫度又是大約50℃。將該淤漿在最後一步與冷水進行熱交換，該冷水在混合步驟作為製備新的淤漿中的進水，從而使該水達到適於混合及隨後水解的正確溫度並由此水解。
權利要求
1.利用酶降解穀類中存在的澱粉而從穀類中製備有營養價值產品的方法，其特徵是一步完成澱粉的糊化和降解成可溶的糊精及其連續降解成更簡單的寡糖。
2.權利要求1的方法，其特徵是用於降解的酶通過用於淤漿化和加熱該原料的液體而加入到該穀類原料中。
3.權利要求1-2的方法，其特徵是進入的淤漿中水量是40-67％。
4.權利要求1-3的方法，其特徵是含所用酶的引入液體的溫度是40-75℃，而最終淤漿的溫度為至多55℃。
5.權利要求1-4的方法，其特徵是在混合含酶的液體後的反應產物的溫度升至發生糊化的60-75℃。
6.實施權利要求1-5方法的設備，其特徵是其含有一個混合器(3)，反應器(11)和溫育器(17)，而這些反應器(3，11，17)裝有均化攪拌器(4，5；14，15；18，19)。
7.權利要求6的設備，其特徵是混合器(3)裝有反向作用的螺旋葉片攪拌器(4，5)。
8.權利要求6的設備，其特徵是反應器(11)裝有反向作用的螺旋攪拌器(14，15)。
9.權利要求6的設備，其特徵是溫育器(17)裝有同心分離壁(18，19)，其安裝到該反應器的一端(21)和另一端(20)。
全文摘要
本發明涉及利用酶降解穀類中所存在的澱粉而從穀類中製備有營養價值產品的方法,其中的澱粉糊化和降解成可溶性糊精及其連續降解成更簡單的寡糖是一步完成的,以及實施該方法的設備。
文檔編號A23L1/105GK1198660SQ96197469
公開日1998年11月11日 申請日期1996年10月7日 優先權日1995年10月6日
發明者羅爾夫·伯格奎斯特, 本特·漢森 申請人:比奧韋特公司