CZ2023368A3 - Způsob separace endospermové a exospermové frakce z pivovarského mláta - Google Patents

Abstract

Způsob separace endospermové a exospermové frakce z pivovarského mláta zahrnuje dopravení pivovarského mláta sanitárním šnekovým extraktorem nebo ručně do dvoušroubového spirálového lisu s oblými hranami a otvory síta o průměru 0,5 až 1,0 mm pracujícím při otáčkách 70 až 100 ot./min. Endospermová frakce je protlačena přes síto na obvodu lisu, exospermová frakce odchází otvorem v přední části lisu. Oddělená endospermová a exospermová frakce se plní do přepravních vakuově uzavíratelných obalů a zchladí na 4 °C. Takto připravená endospermové a/nebo exospermové frakce je použita v potravinářském průmyslu pro kalibraci přidané nerozpustné a/nebo rozpustné vlákniny, bílkovin a/nebo jako náhražka mouky ke snížení obsahu sacharidů a celkové energetické hodnoty výrobku.

Description

Způsob separace endospermové a exospermové frakce z pivovarského mláta

Oblast techniky

Vynález se týká oblasti potravinářského průmyslu konkrétněji oblasti zpracování odpadů pivovarského průmyslu, ještě více způsobu separace endospermové a exospermové frakce pivovarského mláta, získaného v procesu scezování piva.

Dosavadní stav techniky

Zrno sladovnického ječmene neboli sladu se skládá ze tří hlavních struktur, škrobovitého endospermu, klíčku a krycího exospermu neboli pluchy. Při drcení (šrotování nebo mletí) sladu během pivovarnického procesu dochází k rozrušení zrna sladovnického ječmene, čímž se odhalí částice škrobu uložené v bílkovinné matrici, která obsahuje též malé množství rozpustné vlákniny. Exosperm, tvořící obal zrna je složen především z nerozpustné vlákniny a je od endospermu oddělen aleuronovou vrstvou, obsahující především bílkoviny, minerály a rostlinné steroly.

Základními kroky při výrobě piva jsou: drcení sladu (šrotování na větší částice nebo mletí na částice jemné), vystírání (mísení rozdrceného sladu s vodou), rmutování (přeměna škrobu uvolněného ze sladu pomocí sladových enzymů na zkvasitelné sacharidy), scezování (oddělení sladiny od mláta) a chmelovar, při kterém se do vroucí mladiny postupně přidává chmel. Poté následuje kvašení a ležení piva. V současné době se v pivovarském procesu nejčastěji používají dvě metody scezování, přičemž každá z nich vyžaduje jinou hrubost drcení sladu.

Pro tradiční způsob scezování, ke kterému dochází ve scezovací pánvi, je nezbytná neporušená struktura exospermu (Smejtková, A., et al. Rating of malt grist fineness with respect to the used grinding equipment. Research in Agricultural Engineering 62.3 (2016): 141-146). Neporušený exosperm tvoří filtrační lože a zadržuje jemnější pevné částice jinak kalného rmutu tak, aby ze scezovací pánve vytékala čirá sladina. V tomto případě se užívá šrotování, které vytváří částice sladu větší než 0,9 mm. Během šrotování se odděluje aleuronová vrstva spolu s exospermem (Buri, R.C., Von Reding, W., and Gavin, M.H. Description and characterization of wheat aleurone. Cereal Foods World. 2004, 49: 274-282.). Pivovarské mláto, které je po scezování odpadní surovinou se skládá z víceméně neporušeného exospermu s připojenou aleuronovou vrstvou, částečně rozdrceného endospermu, fragmentů klíčků a bílkovin koagulovaných během rmutování.

Při moderním způsobu výroby piva, je tradiční proces scezování nahrazen membránovými filtry. Slad je pak drcen na částice menší než 0,5 mm a větší než 0,005 mm, což umožňuje maximální extrakci škrobu a tím i výtěžnost sladu. Při použití membránových filtrů tvoří zbytkový extrakt v mlátu pouhá 4 % hmotn., což vzhledem k nízkému objemu živin a sporné chutnosti nepodporuje další využití v potravinářském průmyslu. Mláto je pak používáno jako krmivo pro domácí zvířata.

Využití pivovarského mláta, získaného tradičním způsobem scezování piva, v potravinářském průmyslu, např. při výrobě pečiva, má dlouhou tradici. Zatímco přídavek 25 až 35 % hmotn. nezpracovaného pivovarského mláta do mouky zvyšuje obsah bílkovin, přídavek 15 % hmotn. nezpracovaného pivovarského mláta více než zdvojnásobuje obsah vlákniny u chlebových tyčinek. Nicméně vysoký obsah vody v nezpracovaném pivovarském mlátu ovlivňuje strukturu tyčinek a způsobuje nedostatečnou křupavost (Ktenioudaki A., Chaurin V., Reis F S., Gallagher E. Brewer’s spent grain as a functional ingredient for breadsticks. International Journal of Food Science. 2012, 47(8), 1765-1771). V procesu pečení chleba pak přidání nezpracovaného pivovarského mláta v množství vyšším než 25 % hmotn. má za následek příliš lepivou střídu

- 1 CZ 2023 - 368 A3 a limituje tak další zvýšení obsahu vlákniny. Při použití sušeného pivovarského mláta při výrobě sušenek je křupavost sušenek dostatečná, ale při senzorickém hodnocení byl negativně hodnocen vysoký počet ostrých úlomků vysušených pluch (Ktenioudaki, Anastasia, et al. Sensory properties and aromatic composition of baked snacks containing brewer's spent grain. Journal of Cereal Science 57.3 (2013): 384-390.).

Ačkoli se obecně uznává, že pivovarské mláto má vysokou dietetickou hodnotu, jeho použití v potravinářském průmyslu naráží na řadu technologických problémů. Zatímco například během fáze rmutování a scezování při výrobě piva prochází pivovarské mláto účinnou pasterizací, po vyjmutí ze scezovací pánve a ochlazení pod 30 °C dochází k jeho kontaminaci a během několika hodin podléhá fermentaci. Proces sušení, který je považován za dobrý způsob konzervace, zase výrazně mění výtěžnost stravitelných bílkovin. Navíc sušení může změnit organoleptické vlastnosti výrobků, jako jsou pekařské výrobky v důsledku vysokého počtu ostrých vysušených pluch. Další kroky při zpracování pivovarského mláta, jako je mletí, přidávání vody nebo chemických látek, jakož i potřebná složitá technologie jsou náročné na zdroje a zvyšují tak náklady výrobního procesu, což vede ke snižování ekonomické hodnoty využití mláta a zvyšování dopadu používání pivovarského mláta na životní prostředí.

Metoda popsaná v dokumentu EP 3915391 A1 vyžaduje v průběhu mletí pivovarského mláta přidání vody (nové i získané v průběhu výrobního procesu), po kterém následuje dvoustupňový proces separace pluch, sušení a mletí výsledného produktu. Mláto se rozvolňuje na vibračním sítu s průměrnou velikostí otvorů 6 až 10 mm, a přechází do koloidního mlýna, kde se slad mele na jemnou pastovitou hmotu s průměrnou velikostí částic 0,005 až 0,5 mm. Při průchodu koloidním mlýnem se přidává voda tak, aby se dosáhlo maximálně 95 % vlhkosti pastovité hmoty. V dalším kroku prochází meziprodukt šnekovým lisem, aby se odstranily větší částice pluch. Následuje odstranění jemných částic pluch prováděné na vibračních sítech s průměrnou velikostí otvorů 0,2 až 0,6 mm, poté následuje proces sušení. V závislosti na použité metodě sušení se suspenze suší 8 až 10 hodin při teplotě 80 až 200 °C tak, aby se dosáhlo výsledné vlhkosti přibližně 7 %. Suchý meziprodukt má podobu granulí o průměrné velikosti 0,1 až 5 mm. Granule mohou být rozemlety, aby se získal prášek o průměrné velikosti částic 0,1 mm nebo menší. Nevýhodou popsané metody je, že přidávání vody do výrobního kroku mletí, které zvyšuje vlhkost meziproduktu, která musí být následně v dalším kroku snižována. Tím se zvyšuje spotřeba energie, náklady výroby a uhlíková stopa výsledného výrobku. Energetickou náročnost zvyšuje i dvoustupňový proces separace mláta. Další nevýhodu představuje zpětné přidání vody, získané v průběhu výrobního procesu, do koloidního mlýna. To může mít za následek vícenásobný průchod této vody koloidním mlýnem, což vede k opakovanému kontaktu s pohyblivými kovovými částmi zařízení. Ve výsledném efektu pak může dojít ke zvýšení kontaminace konečného produktu kovy, ze kterých se skládají pohyblivé části koloidního mlýna. Navíc pluchy odstraněné v průběhu separace jsou jemně rozemlety, bílkoviny aleuronové vrstvy z nich extrahovány a jsou tak těžko využitelné v oblasti potravinářského průmyslu.

Tyto nevýhody byly částečně odstraněny v dokumentu RU 2215426 C2, který popisuje dvoustupňový proces lisování mláta, při kterém se původní 90 až 92% vlhkost nezpracovaného mláta sníží na 70 až 75 % hmotn. v prvním kroku a až na 40 až 45 % hmotn. během druhého kroku. Pak následuje dvoustupňový proces sušení, při kterém se vlhkost dále sníží na 20 až 25 % hmotn. a následně na 10 % hmotn. Popsaný způsob je nevýhodný z důvodu značné energetické náročnosti dvoustupňového lisování a následného sušení. Navíc odstraněním odpadní vody při dvoustupňovém lisování dochází ke ztrátě rozpuštěných živin a tak pouze k částečnému využití pivovarského mláta pro potravinářskou výrobu.

Další způsob zpracování pivovarského mláta je popsán v dokumentu RU 2250045 C2, který popisuje lisování mláta na pastu s obsahem sušiny nad 20 % hmotn., následované izolaci pevné vylisované frakce a separaci kapalné frakce. Kapalná frakce obsahující 2,5 až 3 % hmotn. bílkovin, se převede do odstředivky, kde se provede separace na pevnou část, která se vrátí do procesu frakcionace, a na kapalnou část, která se odstraní z dalšího procesu. Pevná frakce se suší

- 2 CZ 2023 - 368 A3 při teplotě 40 až 60 °C, následuje kladívkové mletí a dvoustupňové prosévání s konečným produktem o průměru částic 0,2 mm. Konečným produktem je bioaktivní mouka. Nevýhodou takového způsobu je složité technologické uspořádání, energetická náročnost sušicích procesů, která zvyšuje náklady a uhlíkovou stopu konečného produktu, a dále se část kapalné frakce a pluchy stávají odpadem.

Další známý způsob zpracování pivovarského mláta je založen na jeho hydrolýze a je popsán v dokumentu WO 2018/136234 A1. Tento způsob je založen na hydrolýze pivovarského mláta s přídavkem vody v poměru až 6:1 a zahřátí na 30 až 70 °C. Rozsah pH nezpracovaného pivovarského mláta je upraven z původního rozmezí 3,5 až 6,5 na pH 4,5 až 5,5 pomocí vhodné kyseliny. Dále se přidávají enzymy štěpící cukry jako je glukoamyláza. Směs je průběžně míchána, dokud není hydrolyzováno podstatné množství škrobu obsaženého v mlátu. Mláto je následně rozemleto na částice o velikosti 500 pm za přidání vody v poměru 8:1 až 11:1, meziprodukt pak prochází sítem o velikosti otvorů 60 μ, pH směsi se zvýší na 10,5 s následným zavedením proteázy, aby se dosáhlo rozpouštění bílkovin. Výsledným produktem je 60 až 90% bílkovina a reziduální celulózový zbytek. Nevýhodou tohoto způsobu je potřeba složitého zařízení, dlouhý výrobní cyklus zahrnující zahřívání pro aktivaci a deaktivaci enzymů, použití kyselých a zásaditých chemikálií pro změnu pH, vysoká spotřeba vody produkující odpadní vodu a zahřívání meziproduktu, což zvyšuje energetickou náročnost, uhlíkovou stopu technologie a vyčerpává přírodní zdroje.

Řešení účinné separace složek mláta bohatých na bílkoviny pomocí třístupňového válcového mlýna je popsáno v dokumentu EP 0694609 A2, kde třístupňový válcový mlýn má dvojici válců opatřených řeznými hranami a rotujících s předem stanoveným poměrem otáček pro zajištění drcení a loupání pivovarského mláta z obilných plev ve vlhkém stavu. Nevýhodou je, že za účelem zvýšení extrakce bílkovin se rozemletý meziprodukt před pětistupňovou separací na sítových deskách vyplachuje velkým množstvím vody. Výsledkem tohoto procesu je velký objem odpadní vody, která je třeba před vypuštěním opětovně čistit. Podobně se přistupuje i k pluchám, které jsou během výrobního procesu nařezány tak, aby se usnadnila extrakce bílkovin. Značná spotřeba vody během celého popsaného způsobu zpracování pivovarského mláta značně zvyšuje náklady a separované pluchy se stávají odpadem.

Úkolem vynálezu je proto vytvoření způsobu separace endospermové a exospermové frakce z pivovarského mláta, získaného při tradičním způsobu scezování piva, který by odstraňoval výše uvedené nevýhody a byl by jednoduchý, snadno proveditelný, nákladově efektivní s nízkou uhlíkovou stopou, poskytující produkty s kalibrovaným obsahem vlákniny, sacharidů a/nebo bílkovin, které by bylo možné plně využít v potravinářském průmyslu bez nežádoucích příchutí či příměsí a bez jakéhokoli odpadu.

Podstata vynálezu

Vytčený úkol je vyřešen pomocí způsobu jednoduché separace endospermové a exospermové frakce z pivovarského mláta získaného při tradičním scezování sladu ve scezovací pánvi, při kterém nedochází k dalšímu porušení, například mletí nebo sekání, struktury pluch, ale pluchy se při lisování pouze rozvolní na vlákna, která jsou zohýbána a netvoří tak ostré hroty při tepelné úpravě finálního potravinářského výrobku, jako je například pečení nebo sušení. Podstata vynálezu spočívá v tom, že způsob zahrnuje po sobě jdoucí následující kroky:

a) nejdříve se pivovarské mláto dopraví šnekovým extraktorem nebo ručně ze scezovací pánve do dvoušroubového spirálového lisu s oblými hranami a otvory síta o průměru 0,5 až 1,0 mm pracujícím při otáčkách 70 až 100 ot./min se mláto rozdělí na endospermovou a exospermovou frakci, endospermová frakce je protlačena přes síto na obvodu lisu, exospermová frakce odchází otvorem v přední části lisu;

- 3 CZ 2023 - 368 A3

b) oddělená endospermová a exospermová frakce se přímo plní každá zvlášť do přepravních vakuově uzavíratelných obalů; a

c) vakuově uzavíratelné obaly naplněné exospermovou a endospermovou frakcí se zchladí na 4 °C pro přepravu k přímému použití.

Takové řešení je jednoduše proveditelné, nízkonákladové, s nízkou uhlíkovou stopou, přičemž výstupem jsou produkty se specifickým obsahem vlákniny, sacharidů a bílkovin umožňující jejich přesnou kalibraci obsahu v produktu, plné využití bez jakéhokoliv odpadu v potravinářském průmyslu bez nežádoucích příchutí či příměsí. Exospermová i endospermová frakce je dále využita v potravinářském průmyslu okamžitě, v čerstvém stavu.

Ve výhodném provedení se po kroku c), v kroku d) uzavíratelné obaly naplněné exospermovou a endospermovou frakcí zchladí na teplotu 4 °C pro přepravu ke spotřebiteli bez nutnosti přímého zpracování.

V dalším výhodném provedení se po kroku c) nebo po kroku d) stabilizuje exospermová frakce a/nebo endospermové frakce pomocí potravinářského konzervantu vybraného ze skupiny derivátů látek: kyselina octová, kyselina sorbová, kyselina benzoová, kyselina p hydroxybenzoová, oxid siřičitý a/nebo jejich kombinace. Tato stabilizace je výhodná v případě, že exospermová a/nebo endospermová frakce musí být uchovávána k pozdějšímu využití.

V jiném výhodném provedení se po kroku c) nebo po kroku d) stabilizuje exospermová frakce a/nebo endospermová frakce pomocí fyzikálních metod stabilizace jako je sušení nebo mrazení. Taková stabilizace je výhodná v případě, že je exospermová frakce a/nebo endospermová frakce uchována k pozdějšímu využití, a to bez chemických přísad a konzervantů.

Vytčený úkol je dále vyřešen pomocí kombinace endospermové a exospermové frakce z pivovarského mláta v přirozeném poměru 60/40 procent. Užití separovaných frakcí exospermu a endospermu umožňuje zvýšit obsah vlákniny a/nebo bílkovin, při současném snížení obsahu sacharidů a energie ve výrobku oproti v současnosti dosahovaným hodnotám, tj. až 35 % hmotn. neupraveného mláta v receptuře potravinářského výrobku, přičemž se nemění organoleptické vlastnosti výsledného pekařského produktu.

Vytčený úkol je dále vyřešen pomocí endospermové frakce z pivovarského mláta. Podstata vynálezu spočívá v tom, že endospermové frakce je připravena výše popsaným způsobem, přičemž má maximální vlhkost 89 % hmotn., přičemž v sušině obsahuje maximálně 47 % hmotn. sacharidů, maximálně 28 % hmotn. vlákniny a maximálně 25 % hmotn. bílkoviny. Takové složení endospermové frakce poskytuje ve srovnání s moukou až dvojnásobný obsah bílkovin, o polovinu nižší obsah sacharidů a sedminásobný obsah vlákniny, přičemž více než 30 % z celkového obsahu vlákniny v endospermu tvoří vláknina rozpustná. Je tak vhodná pro cílenou výrobu pekárenských výrobků, ve kterých je žádoucí snížený obsah cukru, přidaná bílkovina a zvýšený obsah nerozpustné i rozpustné vlákniny, navíc nemění vlastnosti a zachovává charakteristickou chuť výsledného pekárenského produktu. Stejným způsoben lze endosperm uplatnit v produktech ze zpracovaných obilovin, například těstovin a cereálních tyčinek se sníženým obsahem sacharidů, nižší energetickou hodnotou výrobku a zvýšeným obsahem vlákniny a bílkovin.

Vytčený úkol je dále vyřešen pomocí exospermové frakce z pivovarského mláta. Podstata vynálezu spočívá v tom, že exospermové frakce je připravena výše popsaným způsobem, přičemž má maximální vlhkost 75 % hmotn., přičemž v sušině obsahuje maximálně 7 % hmotn. škrobu, maximálně 78 % hmotn. vlákniny a maximálně 15 % hmotn. bílkoviny. Takové složení exospermové frakce poskytuje vysoký obsah nerozpustné vlákniny i bílkovin a snížený obsah sacharidů ve srovnání s moukou, je tak vhodný pro cílenou výrobu pekárenských produktů, ve kterých je žádoucí kalibrovat zvýšený obsah vlákniny a/nebo bílkovin a snížený obsah sacharidů

- 4 CZ 2023 - 368 A3 a celkové energie obsažené ve výrobku pro dosažení specifických zdravotních benefitů, přičemž tedy nemění vlastnosti a zachovává charakteristickou chuť výsledného pekárenského produktu. Stejným způsoben lze exosperm uplatnit v produktech ze zpracovaných obilovin, například těstovin a cereálních tyčinek.

Použití endospermové a/nebo exospermové frakce je s výhodou při výrobě pekařských výrobků či výrobků ze zpracovaných obilovin, při kterém se exospermová a/nebo endospermová frakce použije pro kalibrované zvýšení obsahu nerozpustné a/nebo rozpustné vlákniny, bílkovin a/nebo snížení obsahu sacharidů a energie, při současném nahrazení alespoň části mouky v receptuře surovinou s nižší pořizovací cenou.

Vytčený úkol je dále vyřešení pomocí pekařského výrobku nebo výrobku ze zpracovaných obilovin. Podstata vynálezu spočívá v tom, že pekařský výrobek zahrnuje endospermovou frakci připravenou výše popsaným způsobem o výše popsaném složení. Endospermová frakce je v pekařském výrobku nebo výrobku ze zpracovaných obilovin obsažena maximálně ve množství, při kterém hmotnostní podíl vody v sušině endospermové frakce odpovídá předepsanému hmotnostnímu podílu vody v receptuře. Takové řešení poskytuje maximální podíl endospermové frakce ve výrobku při minimálních ekonomických nákladech, přičemž nahrazuje mouku bohatou na sacharidy a energii endospermovou frakcí se sníženým obsahem sacharidů a energie, při současném zvýšení obsahu nerozpustné i rozpustné vlákniny a bílkovin, přičemž zachovává charakteristickou chuť výrobku. Pokud receptura ve specifických případech požaduje vyšší obsah endospermu, je možné z endospermu odstranit odpovídající množství vody za použití běžných fyzikálních postupů.

Vytčený úkol je dále vyřešení pomocí pekařského výrobku nebo výrobku ze zpracovaných obilovin. Podstata vynálezu spočívá v tom, že výrobek zahrnuje exospermovou frakci připravenou výše popsaným způsobem o výše popsaném složení. Exospermová frakce je pekařském výrobku nebo výrobku ze zpracovaných obilovin obsažena maximálně v 50 % hmotn. Takové řešení poskytuje možnost kalibrovat obsah exospermu v pekařských nebo jiných produktech ze zpracovaných obilovin, například těstovin a cereálních tyčinek, tak, aby se zvýšil podíl nerozpustné vlákniny za současného snížení podílu sacharidů v receptuře, přičemž zachovává charakteristickou chuť výrobku.

Výhody způsobu separace endospermové a exospermové frakce z pivovarského mláta podle tohoto vynálezu spočívají zejména v tom, že je jednoduchý, snadno proveditelný, nákladově efektivní s nízkou uhlíkovou stopou a poskytuje produkty se zvýšeným obsahem nerozpustné a/nebo rozpustné vlákniny a/nebo sníženým obsahem sacharidů a energie, které je možné využít v potravinářském průmyslu bez nežádoucích příchutí čí příměsí a bez jakéhokoli odpadu. Obsah vlákniny, sacharidů, bílkovin a energie lze snadno kalibrovat pro splnění relevantních výživových profilů, daných například Nařízením č. 1924/2006 o výživových a zdravotních tvrzeních při označování potravin, ve znění pozdějších předpisů a/nebo požadovaných zdravotních benefitů výrobku.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1: Postup separace endospermové a exospermové frakce

Pivovarské mláto, která vzniká při vaření piva v procesu scezování oddělením od sladiny má vlhkost mezi 60 a 90 % v závislosti na použité pivovarské technologii, se s výhodou zpracovává v pivovaru ihned po scezovací fázi pivovarského procesu při teplotě mezi 80 a 90 °C, kdy mláto je v průběhu vaření piva prakticky pasterizováno.

Pivovarské mláto je následně dopravováno šnekovým extraktorem do dvoušroubového spirálového lisu s oblými hranami, ve kterém nedochází k dalšímu řezání ani jinému dělení pluch

- 5 CZ 2023 - 368 A3 na menší části, pracujícího při otáčkách mezi 70 až 100 ot./min, s jemným sítem s otvory o průměru 0,5 až 1,0 mm. Výsledkem procesu je rozdělení pivovarského mláta v jednom kroku na endosperm a exosperm. Endospermová frakce je protlačena přes síto na obvodu lisu, exospermová frakce odchází otvorem v přední části lisu. Obě frakce jsou odděleně baleny do přepravních vakuově uzavíratelných obalů a umístí se do standardního pivovarského nebo pekařského chladicího boxu při teplotě 4 °C. Následně se odesílají k využití pro potravinářské účely, např. do pekárny, kde se použijí během následujícího cyklu denní výroby.

Stabilizace endospermové frakce a exospermové frakce běžnými potravinářskými konzervanty nebo fyzikálními postupy je možná, ale při správném dodržování standardních sanitačních metod při výrobě není nutná, pokud jsou výroba endospermové frakce a exospermové frakce, a také spotřeba v potravinářském průmyslu dobře časově a místně sladěny.

Vlhkost endospermové frakce se v závislosti na účinnosti procesu scezování pohybuje přednostně v rozmezí 70 % až 89 %. Exospermová frakce se skládá z pluch rozvolněných na vlákna, které se během procesu lisování pomačkají, přičemž během procesu oddělování endospermu a exospermu zpravidla nevznikají ostré hrany, které by měly po finální tepelné úpravě pekařského výrobku nebo výrobku ze zpracovaných obilovin jako je pečení chleba nebo sušení těstovin, negativní vliv na organoleptické vlastnosti finálních pekařských výrobků nebo výrobků ze zpracovaných obilovin. Úroveň vlhkosti exospermu se v závislosti na účinnosti procesu scezování přednostně pohybuje v rozmezí 55 % až 75 %. Bílkoviny jsou v sušině endospermu zastoupeny 25 % a v exospermu 15 %.

Sacharidy jsou v sušině endospermu obsaženy v podobě 47 % hmotn., v porovnání s exospermovou frakcí, která obsahuje maximálně 7 % hmotn. sacharidů. Ve srovnání s hladkou pšeničnou chlebovou moukou je však obsah sacharidů v endospermu zhruba poloviční a v exospermu 11krát nižší. Množství vlákniny je naopak významně vyšší v exospermu, kde 78 % hmotn. sušiny tvoří nerozpustná vláknina. Ve srovnání s endospermovou frakcí, kde obsah vlákniny v sušině tvoří 28 % hmotn., tvoří rozpustná vláknina 30 % hmotn. z celkového množství.

Příklad 2: Postup separace endospermové a exospermové frakce

Bylo použito 240 kg pivovarského mláta, s vlhkostí 73,9 % o energetické hodnotě 270 kJ, tj. 64 kcal, které bylo ručně naloženo do dvoušroubového spirálového lisu s oblými hranami, ve kterém nedochází k dalšímu řezání pluch na menší části, pracujícího při otáčkách mezi 70 až 100 ot/min, s jemným sítem s otvory o průměru 0,5 až 1,0 mm. Celková doba zpracování trvala přibližně jednu hodinu na zařízení, při kterém se vyráběly obě frakce rozdělené podle velikosti přibližně ze 60 % hmotn. na endosperm a přibližně ze 40 % hmotn. na exosperm. Průměrné rozdělení živin pivovarského mláta mezi endospermovou a exospermovou frakci získanou ze separačního procesu je uvedeno v tabulce 1. Pro srovnání jsou v tabulce 1 uvedeny nutriční hodnoty pšeničné hladké chlebové mouky. Metodu lze snadno škálovat podle požadavků výroby.

Tabulka 1: Průměrné rozdělení živin pivovarského mláta mezi endospermovou a exospermovou a frakci

Ukázka	Mláto	Frakce exospermu	Frakce endospermu	Hladká pšeničná chlebová mouka
Vlhkost [g/100 g]	73,9	66,2	82,3	15,0
Bílkoviny [g/100 g]	4,8	5,1	4,4	11,0
Sacharidy [g/100 g]	1,0	2,4	8,4	71,0
Vláknina [g/100 g]	20,3	26,2	4,9	3,5
Energie [kJ/kcal]	270/64	348/83	261/62	1465/345

- 6 CZ 2023 - 368 A3

Exospermová frakce pivovarského mláta umožňuje při přidávání do potravinářských výrobků, např. pečiva, výrazně zvýšit celkový obsah vlákniny nad úroveň, které se obvykle dosahuje u nezpracovaného pivovarského mláta. Ve srovnání s použitím nezpracovaného mláta je obsah vody ve frakci exospermu výrazně nižší a obsah vlákniny vyšší, což umožňuje výrazně zvýšit obsah vlákniny v receptuře, aniž by se zvýšil obsah vody ve finálním výrobku a střída pečiva pak lepila. Navíc jsou hydratované pluchy, které tvoří převážnou část exospermu během procesu separace pouze zohýbány a pomačkány a rozvolněny na vlákna, takže nedochází ke tvorbě ostrých hran, které by při tepelné úpravě finálního produktu ztvrdly a negativně tak ovlivnily jeho organoleptické vlastnosti. Exospermová frakce je v pekařském výrobku nebo výrobku ze zpracovaných obilovin obsažena maximálně v 50 % hmotn. Takové řešení poskytuje možnost upravovat podíl exospermové frakce v pekařském výrobku nebo výrobku ze zpracovaných obilovin, přičemž kalibrace obsahu vlákniny, bílkovin a sacharidů umožňuje dosahovat požadovaných vlastností výrobku a současně přitom zachovává charakteristickou chuť výrobku.

Frakce pivovarského mláta z endospermu může být po přidání do potravinářských výrobků použita jako náhrada mouky a/nebo pro snížení obsahu sacharidů a energie, za současného a zvýšení obsahu nerozpustné i rozpustné vlákniny a bílkovin v receptuře. Celkové množství endospermové frakce použité jako náhrada mouky je omezeno obsahem vody v endospermové frakci. Podíl endospermové frakce v receptuře lze zvýšit až na úroveň, kdy se veškerý obsah vody v endospermové frakci přidávané do receptury výrobku rovná celkovému obsahu vody v receptuře pekařského výrobku nebo výrobku ze zpracovaných obilovin.

Příklad 3: Receptura chleba s kombinovaným využitím exospermové frakce a neupraveného mláta

Pro přípravu těsta na výrobu tmavého chleba CaliBread se zvýšeným obsahem vlákniny byly využity suroviny podle tabulky 2, ve které exosperm reprezentuje 8,6 % hmotn. a neupravené mláto 8,6 % hmotn.

Tabulka 2:

Surovina	% hmotn.
Pšeničná mouka chlebová	25,9
Žitná mouka chlebová	17,3
Droždí	0,5
Sůl	1,2
Bass	1,1
Kmín	0,2
Voda	35,2
Žitná mouka na prášení	1,3
Neupravené mláto	8,6
Exosperm	8,6
Suroviny celkem	100,0

Výsledky testované receptury označené jako „Chléb CaliBread“ ve srovnání s referenčním chlebem Šumava jsou uvedeny v tabulce 3. Obsah bílkovin chleba a pečiva byl stanoven podle ČSN 56 0116 (přepočítávací faktor 5,7) a obsah celkové vlákniny (enzymaticko-gravimetricky dle AOAC 985.29). Měření byla doplněna o stanovení popela (podle ČSN 56 0512). Hodnoty obsahu složek sloužily k vyjádření výživové hodnoty výrobků (g/100 g výrobků). Byl proveden odhad energetické hodnoty chleba a pečiva (vztaženo na 100 g výrobku). Měření provedla Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Fakulta potravinářské a biochemické technologie, ústav sacharidů a cereálií. Pro porovnání je uvedena také výživová hodnota pro referenční chléb Šumava podle výživových tabulek (www.kaloricketabulky.cz/potraviny/chleb-sumava).

- 7 CZ 2023 - 368 A3

Tabulka 3: Výživové hodnoty chleba CaliBread a referenčního chleba Šumava.

Složka [g/100 g] Označení chleba a pečivá	Chléb CaliBread	Chléb Šumava
Bílkoviny	12,1	7,7
Sacharidy (dopočet)	32,2	47,7
z toho škrob (dopočet)	12,4	44,7
z toho vláknina	19,7	3,0
Přibližná energetická hodnota 100 g [kJ/kcal]	587/140	983/234

Tabulka 4. Srovnání výživových hodnot chleba CaliBread a referenčního chleba Šumava.

Výsledek	Tvrzení
O 40 % snížený obsah kalorií	Snížený obsah kalorií (vs chléb Šumava)
19,7 g vlákniny/100 g	Vysoký obsah vlákniny
Obsah vlákniny 19,7 g oproti 2,0g/100 g	5x vyšší obsah vlákniny (vs chléb Šumava)
12,1 g bílkovin/100 g	Zdroj bílkovin
12,1 g bílkovin/100 g	Vysoký obsah proteinu
O 51 % vyšší obsah bílkovin	Vyšší obsah proteinu (vs chléb Šumava)

Příklad 4: Receptura bílého pečivá s obsahem endospermu

Pro přípravu těsta na výrobu bílého pečivá CaliBread s obsahem endospermu byly využity suroviny podle tabulky 5, ve které endosperm reprezentuje 27,2 % hmotn.

Tabulka 5:

Surovina	% hmotn.
Pšeničná mouka chlebová	54,4
Droždí	2,1
Sůl	1,1
Olej	3,3
Voda	10,9
Endosperm	27,2
Cukr	0,5
Zlepšovadlo Rapid Star	0,5
Suroviny celkem	100,0

Výsledky testované receptury označené „CaliBread bílé pečivo“ ve srovnání s referenčním bílým pečivem jsou uvedeny v tabulce 6. Obsah bílkovin pečivá byl stanoven podle ČSN 56 0116 (přepočítávací faktor 5,7) a obsah celkové vlákniny (enzymaticko-gravimetricky dle AO AC 985.29). Měření byla doplněna o stanovení popela (podle ČSN 56 0512). Hodnoty obsahu složek sloužily k vyjádření výživové hodnoty výrobků (g/100 g výrobků). Byl proveden odhad energetické hodnoty pečivá (vztaženo na 100 g výrobku). Měření provedla Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Fakulta potravinářské a biochemické technologie, ústav sacharidů a cereálií.

-8CZ 2023 - 368 A3

Tabulka 6: Výživové hodnoty chleba bílého pečivá CaliBread a referenčního bílého pečivá

Složka [g/100 g] Označení pečivá	CaliBread bílé pečivo“	Referenční bílé pečivo
Bílkoviny	12,6	11,8
Sacharidy (dopočet)	55,4	58,2
z toho škrob (dopočet)	47,3	50,5
z toho vláknina	8,1	7,7
Přibližná energetická hodnota 100 g [kJ/kcal]	1098/262	1136/271

Tabulka 7: Tvrzení na podkladě výživových hodnot bílého pečivá CaliBread:

Výsledek	Tvrzení
12,6 g bílkovin/100 g	Zdroj bílkovin
8,1 g vlákniny	Zdro j vlákniny

Příklad 5: Receptura bezvaječných těstovin s obsahem endospermu

Pro přípravu těsta na výrobu bezvaječných těstovin s obsahem endospermu byly využity suroviny podle tabulky 8, ve které endosperm reprezentuje 49,99 % hmotn. Výsledky testované receptury označené „CaliBread těstoviny“ ve srovnání s referenčními těstovinami jsou uvedeny v tabulce 9.

Tabulka 8:

Surovina	% hmotn.
Semola di grano důro	50,00
Sůl	0,01
Endosperm	49,99
Suroviny celkem	100,00

Tabulka 9: Výživové hodnoty těstovin CaliBread a referenčních bezvaječných těstovin

Složka [g/100 g] Označení těstovin	CaliBread těstoviny	Referenční těstoviny
Bílkoviny	18,0	11,8
Sacharidy	54,0	72,5
Vláknina	15,5	3,3

Tabulka 10: Srovnání výživových hodnot těstovin CaliBread a referenčních těstovin:

Výsledek	Tvrzení
O 25 % snížený obsah sacharidů	O 25 % nižší obsah sacharidů (než referenční těstoviny)
15,5 g vlákniny/100 g	Vysoký obsah vlákniny
Obsah vlákniny 15,5 g oproti 3,3 g/100 g	4x vyšší obsah vlákniny (než referenční těstoviny)
18,0 g bílkovin/100 g	Zdroj bílkovin
18,0 g bílkovin/100 g	Vysoký obsah proteinu
O 52 % vyšší obsah bílkovin	O polovinu vyšší obsah bílkovin (než referenční těstoviny)

-9CZ 2023 - 368 A3

Průmyslová využitelnost

Způsob separace endospermové a exospermové frakce z pivovarského mláta podle tohoto vynálezu lze využít zejména pro potravinářský průmysl, kdy je endospermová frakce použitá do 5 pekařských výrobků nebo výrobků ze zpracovaných obilovin namísto mouky, přičemž umožňuje snížit obsah sacharidů a tím i energetické hodnoty pekařského výrobku nebo výrobku ze zpracovaných obilovin za současného zvýšení obsahu bílkovin a vlákniny, včetně navýšení obsahu rozpustné vlákniny, přičemž nemění vlastnosti a zachovává charakteristickou chuť výsledného pekařského výrobku nebo výrobku ze zpracovaných obilovin. Exospermová frakce 10 použita v pekařských výrobcích nebo výrobcích ze zpracovaných obilovin zvyšuje obsah vlákniny za současného snížení obsahu sacharidů a tím i energetické hodnoty pekařského výrobku nebo výrobku ze zpracovaných obilovin bez nežádoucích příchutí čí příměsí. Způsob separace endospermové a exospermové frakce z pivovarského mláta umožňují dosažení hodnot potřebných pro splnění relevantních výživových profilů, daných např. Nařízením Evropského 15 parlamentu a Rady ES č. 1924/2006 o výživových a zdravotních tvrzeních při označování potravin, ve znění pozdějších předpisů a/nebo požadovaných zdravotních benefitů výrobku.

Claims (9)

1. Způsob separace endospermové a exospermové frakce z pivovarského mláta, vyznačující se tím, že zahrnuje po sobě jdoucí následující kroky:

a) nejdříve se pivovarské mláto dopraví sanitárním šnekovým extraktorem nebo ručně do dvoušroubového spirálového lisu;

b) na dvoušroubovém spirálovém lisu s oblými hranami a otvory síta o průměru 0,5 až 1,0 mm pracujícím při otáčkách 70 až 100 ot./min. se endospermová frakce protlačí přes síto na obvodu lisu, přičemž exospermová frakce odchází otvorem v přední části lisu; a

c) nakonec se oddělená endospermová a exospermová frakce přímo plní každá zvlášť do přepravních vakuově uzavíratelných obalů.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že po kroku c) se v kroku d) přepravní vakuově uzavřené obaly zchladí na teplotu 4 °C.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že po kroku c) nebo po kroku d) se v následujícím kroku stabilizuje exospermová frakce a/nebo endospermové frakce přidáním potravinářského konzervantu vybraného ze skupiny derivátů látek: kyselina octová, kyselina sorbová, kyselina benzoová, kyselina p-hydroxybenzoová, oxid siřičitý a/nebo jejich kombinace.

4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že po kroku c) nebo po kroku d) se v následujícím kroku stabilizuje exospermová frakce a/nebo endospermové frakce sušením nebo mrazením.

5. Endospermová frakce z pivovarského mláta připravená způsobem podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že má maximální vlhkost 89 % hmotn., přičemž v sušině obsahuje maximálně 47 % hmotn. sacharidů, maximálně 25 % hmotn. bílkoviny a maximálně 28 % hmotn. vlákniny, z čehož rozpustná vláknina tvoří 30 % hmotn.

6. Exospermová frakce z pivovarského mláta připravená způsobem podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že má maximální vlhkost 75 % hmotn., přičemž v sušině obsahuje maximálně 7 % hmotn. sacharidů, maximálně 78 % hmotn. vlákniny a maximálně 15 % hmotn. bílkoviny.

7. Použití endospermové a/nebo exospermové frakce z pivovarského mláta připravené způsobem podle některého z nároků 1 až 4 při výrobě pekařských výrobků nebo výrobku ze zpracovaných obilovin, při kterém se endospermová a/nebo exospermová frakce použije jako přídavek zvyšující obsah vlákniny, bílkovin a/nebo jako náhražka alespoň části mouky ke snížení obsahu sacharidů a energie výrobku na požadovanou úroveň.

8. Pekařský výrobek nebo výrobek ze zpracovaných obilovin, vyznačující se tím, že, zahrnuje endospermovou frakci z pivovarského mláta podle nároku 5, připravenou způsobem podle některého z nároků 1 až 4, přičemž endospermová frakce je v pekařském výrobku nebo výrobku ze zpracovaných obilovin obsažena maximálně v množství, při kterém hmotnostní podíl vody v sušině endospermové frakce odpovídá předepsanému hmotnostnímu podílu vody v pekařském výrobku nebo výrobku ze zpracovaných obilovin.

9. Pekařský výrobek nebo výrobek ze zpracovaných obilovin, vyznačující se tím, že zahrnuje exospermovou frakci z pivovarského mláta podle nároku 6, připravenou způsobem podle některého z nároků 1 až 4, přičemž exospermová frakce je pekařském výrobku nebo ve výrobku ze zpracovaných obilovin obsažena maximálně v 50 % hmotn.