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DE2325996C3 - Hydrobehandlung von Weizen, Roggen und Haferarten - Google Patents

Hydrobehandlung von Weizen, Roggen und Haferarten

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Publication number
DE2325996C3
DE2325996C3 DE2325996A DE2325996A DE2325996C3 DE 2325996 C3 DE2325996 C3 DE 2325996C3 DE 2325996 A DE2325996 A DE 2325996A DE 2325996 A DE2325996 A DE 2325996A DE 2325996 C3 DE2325996 C3 DE 2325996C3
Authority
DE
Germany
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endosperm
wheat
soaking
dispersion
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2325996A
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English (en)
Other versions
DE2325996A1 (de
DE2325996B2 (de
Inventor
Rolf Gunnar North St. Paul Gidlow
Nelson E. Wayzata Rodgers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pillsbury Co
Original Assignee
Pillsbury Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pillsbury Co filed Critical Pillsbury Co
Priority to DE2325996A priority Critical patent/DE2325996C3/de
Publication of DE2325996A1 publication Critical patent/DE2325996A1/de
Publication of DE2325996B2 publication Critical patent/DE2325996B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2325996C3 publication Critical patent/DE2325996C3/de
Expired legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02BPREPARING GRAIN FOR MILLING; REFINING GRANULAR FRUIT TO COMMERCIAL PRODUCTS BY WORKING THE SURFACE
    • B02B1/00Preparing grain for milling or like processes
    • B02B1/04Wet treatment, e.g. washing, wetting, softening
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PREPARATION OR TREATMENT THEREOF
    • A23L7/00Cereal-derived products; Malt products; Preparation or treatment thereof
    • A23L7/10Cereal-derived products

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Cereal-Derived Products (AREA)

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Hydrobehandlung von Weizen, Roggen und Haferarten zur Abtrennung des Endosperms von der Hülle und den Keimgeweben, wobei das Korn eingeweicht und in eine Endospermfraktion und eine Hülle- und Keimfraktion getrennt wird.
Obgleich die Literatur mit Beschreibungen von Naßmahltechniken für Mais und einige andere Getreidearten angefüllt ist, gibt es zur Zeit kein wirtschaftliches oder wirksames Mittel zur Hydrobeiiandlung von Weizen, um das Endosperm frei von Hüllen und Keimen zu erhalten, wobei die Stärkekörner des Endosperms in einer intakten ungelatinierten Form beibehalten werden und das Glutenprotein des Endosperms in einem dispergierbaren und praktisch undenaturierten Zustand mit Bezug auf die Teigbildungsfunktionen beibehalten wird.
Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht in einem wirksamen wirtschaftlich durchführbaren Verfahren zur Hydrobehandlung von Weizen, Roggen und Hafer, um das Endosperm frei von Hülle und Keim zu erhalten, während die Stärkekörner im Verlauf des gesamten Verfahrens in einer intakten ungelatinierten Form beibehalten werden und das Glutenprotein in einem dispergierbaren und praktisch undenaturierten Zustand mit Bezug auf die Teigbildungsfunktionen beibehalten wird; dabei soll die Ausbeute an relativ reinem Endosperm im Vergleich zum Trockenverfahren erheblich erhöht sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
(a) 1 Gewichtsteil Korn in wenigstens 1,5 Gewichtsteilen eines wäßrigen sauren Einweichmediums bei Temperaturen im Bereich von 18 bis 45°C eingeweicht wird, bis das Korn Einweichmedium in einer Menge von 56 bis 95 Gew.% des Korns sorbiert hat, wobei das Einweichmedium Säure in einer Konzentration enthält, die ausreicht, um den pH-Wert des Einweichmediums außerhalb des Korns zwischen 0,8 und 2,5 zu halten und den inneren pH-Wert des hydratisierten Korns auf 2,5 bis 4,0 herabzusetzen;
(b) das hydratisierte Korn zur Aufspaltung der Hülle und Freilegung des Endosperms als eine plastische Masse mazeriert wird, wobei wenigstens 90 Gew.-% der Hülle und des Keims über einer Mindestabmessung von 300 Mikron gehalten werden;
(c) das mazerierte Korn in einem wäßrigen Dispergiermedium zu einer Feststoffkonzentration von 4 bis 30% dispergiert \ν'·'·.< ·.·.·■ i->bei der pH-Wert der Dispersion zwischen 2,4 und 3,4 gehalten wird und die Dispergierscherwirkung ausreichend ist, um das Endospeim von der Hülle und den Keimgeweben abzulösen;
(d) die Dispersion in eine tcilchenförmige Hülle- und Keimfraktion und eine Endospermdispersion getrennt wird.
Das Endosperm kann als ein Backbestandteii nach
Konzentrierung oder Trocknung verwendet werden oder es kann in seine Komponenten Stärke, Gluten (aus Weizen und Roggen) und lösliche Produkte getrennt werden.
Obgleich das Hydroverfahren hier mit Bezug auf Weizen zusammengefaßt wird, können in gleicher Weise Roggen und Hafer behandelt werden.
Das Hydroverfahren umfaßt die folgenden Stufen,
ίο wobei 1 Gewichtsteil Weizen in wenigstens 1,5 Gewichtsteilen eines wäßrigen sauren Einweichmediums bei Temperaturen im Bereich von etwa 18 bis etwa 45°C eingeweicht wird, bis der Weizen Einweichmedium in einer Menge von etwa 56 bis etwa 95 Gew.-% des
i) Weizens sorbieri hat. Das Einweichmedium enthält genügend Säure, um den pH-Wert des Einweichmediums außerhalb des Weizens zwischen 0,8 und 2.5 zu halten und den inneren pH-Wert des hydratisierten Weizens auf 2,5 bis 4,0 herabzusetzen. Das restliche
_>» Einweichmedium, das extrahierte lösliche Stoffe enthält, wird im allgemeinen von dem wasserhaltigen Weizen abgetrennt, wonach der Wci/en mazeriert bzw. aufgeschlossen wird. Der mazerierte Weizen wird in einem wäßrigen Dispergiermedium auf eine Feststolf-
2") konzentration von etwa 4 bis etwa 30% dispcgiert, und die Dispersion wird bei einem pH-Wert zwischen 2,4 und 3,4 gehalten, während wenigstens 90 Gew.-% der Teilchen des Nicht-Endospermgewebes oberhalb einer Mindestdimension von 300 Mikron gehalten wird Das
jo relativ intakte Nicht-Endospermgewebe wird von der Dispersion abgetrennt, und vorzugsweise wird der pH-Wert des Endosperms auf 4,5 bis 6,5 eingestellt. Das Endospermprodukt kann ferner in seine Komponententeile getrennt werden oder es kann nach Konzentration > oder Trocknung als Backbestandteil verwendet werden. Durch dieses gesamte Verfahren werden die Stärkekörner des Endosperms in einer intakten ungelannienen Form beibehalten, und das Glutenprotein des tndosperms wird in einem dispergierbaren und praktisch undenaturierten Zustand mit Bezug auf die Teigbildungsfunktionen beibehalten.
Unter Anwendung dieses Hyu. overfahrens kann eine erhebliche Erhöhung der Ausbeute an Weizenendosperm gegenüber der bei einem vergleichbaren Ausmaß
r> an Reinheit durch Trockenvermahlen erhältlichen erzielt werden. Lediglich minimale Mengen an Endosperm gehen verloren, wenn die Hülle und der Keim von dem Endosperm entfernt werden, und es sind lediglich Spuren von Hüllensplittern und Keimen in dem nach
>i> diesem Verfahren erhaltenen Endosperm vorhanden. Die gleichen Ergebnisse werden erhalten, wenn Roggen und Haferarten gemäß der Erfindung hydrobehandelt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand
Ί") von folgenden Figuren erläutert:
F i g. 1 ist ein schematisches Fließdiagramm des Hydroverfahrens, wobei gestrichelte Linien Alternativbehandlungen anzeigen;
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, welche die
w) Beziehung der Sorption des Queilmediums durch harten Weizen in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit erläutert;
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, welche den Eiii.'iuß des pH-Wertes der Dispersion aus mazeriertem
en Weizen auf die Endausbeute an Endospermfeststoffen und die Endausbeute an Proteinen aus diesem Verfahren erläutert.
Das Hvdroverfahren der Erfindung betrifft in erster
Linie cine wirksame wirtschaftlich durchführbare Methode zur Behandlung von Weizen. Es wurde aber festgestellt, daß das Hydroverfahren auch zur Behandlung von Roggen und Haferarten verwendet werden kann.
Die bei der \ Erarbeitung dieser drei Getreidearten auftretenden Probleme variieren beträchtlich. Weizen enthält eine relativ große Menge an Glutenprotein, das potentiell ernste Probleme der Trennung des Proteins von den Weizenbestandteilen während der Hydrobehandlung darstellt. Der Glutcnkomplex im Roggen und Hafer ist weniger bedeutsam, und daher sind die mit der Hydrobehandlung verbundenen Probleme herabgesetzt. Deshalb werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anhand von Weizen beschrieben, obgleich die gleichen Verfahrensbedingungen mit Vorteil auf Roggen und Haferarten angewendet werden können.
Das Hydroverfahren der Erfindung wird eingeleitet, indem Weizen in einem wäßrigen sauren Einweichmedium eingeweicht wird. Der hydratisierte Weizen wird dann von dem restlichen Einweichmedium abgetrennt und zum Aufspalten der Hüllenumwandung mazeriert und das Endosperm als eine plastische Masse freigelegt. Der mazerierte Weizen wird in einem sauren Dispcrgiermcdium dispergiert, worin genügend Scherwirkung angewendet wird, um das Endosperm von dem Nicht-Endospermgewebe abzulösen, während wenigstens 90 Gew.-% der Teilchen des Nichl-Endospermgewebes oberhalb einer Mindesldimension von 300 Mikron gehalten werden. Das Nicht-Endospermgewebc wird dann von dem dispergiertcn Endosperm abgetrennt, und das Endosperm wird im allgemeinen konzentriert oder getrocknet. Während dieses gesamten Verfahrens bleiben praktisch sämtliche .Stärkekörner in einer intakten urigelatinierten Form beibehalten, und das Glutenprotein wird in einem dispergierbaren und praktisch undenaturierten Zustand mit Bezug auf die Teigbildungsfunktion beibehalten.
Dieses Hydroverfahren kann entweder als kontinuierliches Verfahren oder ; bsatzweise arbeitendes Verfahren durchgeführt werden. Die verschiedenen hier angewendeten Verfahrcnsstul m werden aufeinanderfolgend und genauer nachfolgen i beschrieben.
Einweichen des Weizens
Zu Beginn wird in diesem Hydroverfahren 1 Gewichtsteil Weizen in wenigstens 1,5 Gewichtsteilen eines wäßrigen sauren Einweichmediums bei Temperaluren im Bereich von 18 bis 45°C eingetaucht, bis der Weizen Einweichmediuni in einer Menge von 56 bis 95 Gew.-% des Weizens sorbiert hat. Das Einweichmedium enthält Säure in genügender Konzentration und Menge, um den pH-Wert des Einweichmediums außerhalb des Weizens zwischen 0,8 und 2,5 zu halten und den inneren pH-Wert des hydratisierten Weizens auf 2,5 bis 4,0 von einem Anfangs-pH-Wert von etwa 5,8 herabzusetzen.
Durch die Verringerung des inneren pH-Wertes des Weizens, bevorzugt auf unter 4,0, durch das saure Einweichmedium wird das Glutenprotein in ausreichendem Maße reversibel verändert, um die Glutenierung zu einer klebrigen Masse zu unterdrücken, und auf diese Weise bleibt das Protein in nachfolgenden Verarbeitungsstufen in einem dispergierbaren Zustand. Die reversible Veränderung des Glutenproteins verringert auch die Adsorption des Glutenproteins auf dem Hüllengewebe und auf Oberflächen der Einrichtung, die in diesem Verfahren verwendet wird.
Das hier verwendete Einwcichincdium ist ein Gemisch aus Wasser und stark oder schwach dissoziierten genießbaren Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure, ί Phosphorsäure und Milchsäure. Diese Säuren können einzeln oder in Kombination miteinander mit annehmbaren Ergebnissen verwendet werden. Salzsäure wird jedoch zur Verwendung sehr stark bevorzugt, weil bei der abschließenden Neutralisicrung des extrahierten
in Endosperms Kochsalz (Natriumchlorid) in mit üblichen Ansätzen von Teigprodukten verträglichen Mengen erzeugt wird. Salzsäure ist auch sehr preiswert und kann leicht in genießbarer Qualität erhalten werden.
Die von Salzsäure abweichenden Säuren können
ι · gewisse Veriahrensvorieiie ergeben, wie beispielsweise zunehmende Absetzgeschwindigkeit des kolloidal dispergiertcn Endosperms; jedoch können die aus diesen Säuren bei der abschließenden Neutralisation des Endosperms gebildeten Salze das Teigverhalten gcring-
-Ii fügig beeinträchtigen, falls diese Salze in großen Mengen vorliegen. Folglich wird im allgemeinen bevorzugt, daß diese Säuren in dem Einweichmediuni in Kombination mit Salzsäure verwendet werden.
Das Einweichmedium sollte ausreichende Mengen
und Konzentrationen an stark und schwach dissoziierten Säuren enthalten, um den pH-Wert des Einweichmediums außerhalb des Weizens zwischen 0,8 und 2.5 zu halten und den inneren pH-Wert des hydratisieren Korns von einem Anfangs-pH-Wert von etwa 5.8 auf 2,5
ι» bis 4,0 herabzusetzen. Der Anfangs-pH-Wert des Einweichmediums und der anschließende Verlauf der Änderungen des pH-Wertes des Einweichmediums stehen in Beziehung zu der Säuremenge, die in dem Gesamtvolumen des Einweichmediums enthalten ist.
ii Die Säuremenge sollte ausreichend sein, um den pH-Wert des Innern des hydratisierten Weizens auf 2,5 bis 4.0 herabzusetzen und bevorzugt auf 3.0 bis 3,8. Diese Herabsetzung des pH-Wertes wird herbeigeführt, um eine anfängliche mizellare Aggregation des Glutenpro-
I" teins während nachfolgender Verfahrensstufen und eine enzymatisch^ Wirksamkeit zu unterdrücken. Gleichzeitig sollte die Säurekonzentration ausreichend sein, um den pH-Wert des Einweichmediums außerhalb des Weizens im Bereich von 0.8 bis 2,5 bevorzugt zwischen
-!". 1,0 und 2,0. zu halten. Das saure Einweichmedium hemmt das Wachstum von Mikroorganismen in dem Einweiehmedium und an der Oberfläche des Weizens.
Wenn der Einweichvorgang fortschreitet, wird Säure durch den Weizen sorbiert und auch durch säurebinden-
mi de Substanzen, die aus dem Weizen in das Einweichmedium exiraiiieri würden sind, neutralisiert. Während des Einweichvorgangs quillt der Weizen so, daß das eingetauchte Volumen des Weizens auf das etwa l,8fache des Originalvolumens erhöht wird. Es sine
Vi wenigstens 1,5 Teile Einweichmedium je Teil Weizer erforderlich, um den Weizen während des Einweichens vollständig eingetaucht zu halten. Im allgemeiner werden etwa 1,5 bis etwa 5 Teile Einweichmedium je Teil Weizen in dieser Einweichstufe verwendet. Es ist irr
wi allgemeinen zweckmäßig, ein Minimalvolumen ar Einweichmedium zu verwenden, um die Kosten dei Entfernung von Wasser während der Gewinnung dei löslichen Stoffe, die während des Einweichens extrahier wurden, oder bei der Aufarbeitung des Einweichmedi
to ums zur Wiederverwendung herabzusetzen. Es wire daher bevorzugt, 1,5 bis 2,0 Teile und am stärkster bevorzugt 1,6 Teile Einweichmedium je Teil Weizer verwendet werden. Wenn jedoch vollständigere Extrak-
tion der Farbe erwünscht ist oder eine Rückführung des Einweichmediums erfolgt, kann die Menge an Einweichniedium bis auf 5 Teile Einweichmedium je Teil Weizen erhöht werden.
Im allgemeinen wird der Verderb durch Mikroorganismen in angemessener Weise unterdrückt, wenn der pH-Wert des Einweichmediums außerhalb des Weizens zwischen 1,1 und 2,5 gehalten wird. Wo säuretolerante Mikroorganismen, insbesondere gewisse Hefearten, lästig sind, ist es zweckmäßig, den pH-Wert des Einweichmediums zwischen 0,8 und 1,7 zu halten.
Der Weizen sollte bei Temperaturen im Bereich von 18 bis 450C eingeweicht werden, bis er Einweichmedium in einer Menge von 56 bis 95 Gew.-% des Weizens sorbiert hat. Die Geschwindigkeit der Soprtion ist bei niedrigeren Temperaturen relativ langsam und nimmt zu, wenn die Temperatur zunimmt (siehe F i g. 2). Es ist daher zweckmäßig, Temperaturen von 18°C oder höher anzuwenden, um die Einweichzeit herabzusetzen. Es wird auch bevorzugt, daß Temperaturen von oberhalb 450C hier nicht angewendet werden, um eingeleitete anfängliche biochemische Zersetzung zu Stärke und Glutenprotein zu vermeiden. Um die Einweichzeit herabzusetzen und Abbau zu Stärke und Protein zu vermeiden, wird es bevorzugt, daß die hier verwendeten Einweichtemperatureri im Bereich von etwa 37 bis etwa 400C liegen.
Das in Fig. 2 und in den als Tabelle aufgeführten Beispielen gezeigte Sorptionsmuster wurde durch die Differenz im Volumen des anfänglichen Einweichmediums abzüglich des Volumens des restlichen Einweichmediums gemessen. Die so ermittelte Sorption ist etwa 4% Einheiten höher als diejenige, die durch Wiegen des abgetropften Weizens gemessen wurde. Falls nicht anders angegeben, bezieht sich die in der Beschreibung und den Ansprüchen angegebene Sorption auf eine Gewichtsbasis und nicht auf eine Volumenbasis. Bei experimentellen Ansatzverfahren wird die Gewichtssorption gemessen, indem der wasserhaltige Weizen nach Abtropfen während weniger Minuten auf einem 1,0-mm-Sieb mit gelegentlichem Rühren gewogen wird. Der Sorptionswert umfaßt Einweichmedium, das an der Oberfläche des Weizens haftet, das, wie anfangs gemessen, etwa 16% beträgt.
Der Sorptionswert steht in Beziehung zu der erforderlichen Energie zur Dispergierung des mazerierten Weizens und gleichzeitig dem Ausmaß, zu dem die Hülle und der Keim in unerwünscht kleine Fragmente zerbrochen sind. Folglich wird der Weizen eingetaucht, bis er Einweichmedium zu 56 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 63 bis 71 Gew.-1Yo und Em stärksten bevorzu0! 64 bis 66 Gew.-%, des Weizens sorbiert hat. Im allgemeinen kann das Einweichen des Weizens in etwa 5 Stunden bis etwa 30 Stunden herbeigeführt sein. Bei Temperaturen zwischen 37 und 40°C wird gewöhnlich 64- bis 66%ige Sorption in 12 bis 24 Stunden erhalten.
Bewegung des Einweichmediums durch Perkolation bzw. Hindurchsickern durch das Weizenbett unter Umlaufführung kann angewendet werden, um die Sorptionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Bewegung setzt die osmotische Wirksamkeit extrahierter gelöster Stoffe, die in einem statischen Film an der äußeren Lösungsgrenzfläche des Weizens konzentriert sind, herab. Die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Extraktion von löslichem Pigment aus der Hülle kann auch durch diese Behandlung erheblich verbessert werden.
In der Struktur des Weizenkorns liegt unter dem Knick des Korns ein teilweise eingeschlossener Hohlraum von beträchtlicher Größe. Wenn das Korn in das Einweichmedium eingetaucht wird, wird die Luft in dem Hohlraum nicht augenblicklich verdrängt. Folglich ) werden in diesem Raum befindliche Mikroorganismen dem das Wachstum hemmenden Säuremediuni unvollkommen ausgesetzt, und daher kann gewisses Wachstum dieser Mikroorganismen eintreten. Diese Schwierigkeit kann beseitigt werden, indem die eingeschlosse-
Ki ne Luft entweder vor dem Einweichen oder während der anfänglichen Phase des Einweichvorgangs verdrängt wird.
Die Luft kann während der anfänglichen Phase des Einweichvorgangs durch Herabsetzung des Luftdrucks ι über dem Weizen auf weniger als 0,27 bar und bevorzugt weniger als 0,13 bar, entweder vor oder während des Eintauchens des Weizens in das Einweichmedium beseitigt werden. Durch Anlegung eines Vakuums an den Weizen wird Luft aus dem Hohlraum
:n abgezogen und mit Einweichflüssigkeit nach Freigabe des Vakuums ersetzt. Einweichmedium in einer Menge von etwa 5 bis 6 Gew.-% des Weizens wird in den Hohlraum gezogen. Ein Vakuum kann auf das den Weizen enthaltende Einweichmedium bei absatzweisem
J") Betrieb oder in einem kontinuierlichen Verfahren angewendet werden.
In einem anderen Verfahren kann die den Weizen umgebende Luft in einem Lagerbehälter oder Silo durch Diffusion durch gasförmiges Kohlendioxid ersetzt
ü) werden. Wenn so mit Kohlendioxid beladener Weizen in das Einweichmedium eingetaucht wird, wird das Kohlendioxid in die wäßrige Phase absorbiert, mit sich daraus ergebender Flutung des Hohlraums.
Abtrennung des Weizens von restlichem
Einweichmedium
Wenn der Weizen genügend Einweichmedium, wie oben beschrieben, absorbiert hat, läßt man das restliche Einweichmedium von dem wasserhaltigen Weizen
4u abtropfen. Bei Chargenbetrieb kann diese Abtrennung in einfacher Weise durch Abziehen des überschüssigen Einweichmediums aus dem Einweichbehälter durch ein Sieb erfolgen. Vorzugsweise wird der abgetropfte Weizen mit frischem Einweichmedium gewaschen, um
4i von dem Einweichmedium getragenes restliches Pigment, das an dem Weizen haftet, zu entfernen. Die Einweich- und Abtrennstufen können auch zusammen in einem kontinuierlichen Verfahren durchgeführt werden. Es ist klar, daß diese Trennstufe auf vielerlei Wegen in
in einer Vielzahl üblicher Anlagen erfolgen kann.
Das restliche Einweichmedium kann ohne Behandlung wieder rückgeführt werden, wenn die Extraktion löslicher Farbe aus dem Weizen nicht verschlechtert ist oder wenn die Extraktion löslicher Farbe für einen speziellen Zweck nicht erforderlich ist. Im allgemeinen werden die Farbstoffe und andere extrahierte Stoffe konzentriert, beispielsweise durch Ultrafiltration, und das Filtrat wird mit zusätzlicher Säure zu der Einweichstufe zurückgeführt. In ähnlicher Weise kön-
bo nen Farbsubstanzen an Aktivkohle oder ähnlichen Materialien selektiv adsorbiert werden, und das entfärbte Einweichmedium kann zu der Einweichstufe zurückgeführt werden.
In Fällen, wo die Farbe für das Endospermprodukt
b5 oder dessen Fraktion nicht nachteilig ist, kann das restliche Einweichmedium als ein Teil des Dispergiermediums in der Dispergierstufe verwendet werden. Es kann auch wenigstens ein Teil des restlichen Einweich-
mediums mit dem wasserhaltigen Getreide zu dem Mazerator abgeführt werden.
Das restliche Einweichmedium enthält wertvolle Extraktstoffe, die etwa 1,5 bis 2,5% der Weizenfeststoffe darstellen. Diese extrahierten löslichen Stoffe des Weizens können durch Eindampfen oder Sprühtrocknen, bevorzugt nach Neutralisation der verbliebenen Säure, um das Produkt weniger korrosiv und besser geeignet für Ernährungszwecke zu machen, konzentriert werden. Die konzentrierten löslichen Stoffe des Weizens sind wertvoll als konzentrierte Quelle für Vitamine, für bestimmte Stickstoffverbindungen zur Verwendung in menschlicher und tierischer Nahrung und in Fermentationsmedien.
Mazeration von wasserhaltigem Weizen
In dieser Stufe des Hydroverfahrens wird die Hülle des wasserhaltigen Weizens gespalten und das Endosperm als eine plastische Masse freigelegt. Die Spaltung der Hülle und Freilegung des Endosperms als eine plastische Masse wird hier als »Mazeration« bezeichnet. »Mazeration« wird in dem Sinne von Zermalmen, Zerquetschen und Zerreiben des Weizens gebraucht und unterscheidet sich von Schneiden, Hacken oder Zerreißendes Weizens. 2-,
In diesem Verfahren wird die Mazeration eingesetzt, um ein anfängliches Zerbrechen der strukturellen Verbindung des Endosperms mit der Hülle und dem Keim unter minimalem Zerbrechen dieser Nicht-Endospermgewebe zu bewirken. Diese Art des Aufbrechens jo ist notwendig, um die nachfolgende Dispergierung dieser Komponenten durch hydraulische Scherwirkung und Auswaschen zu ermöglichen.
Obgleich das Glutenprotein und dessen Glutenierungseigenschaften während der Einweichstufe etwas r> verändert werden, ist die Konzentration an Wasser in dem wasserhaltigen Weizen während der Mazeration so, daß das Endosperm noch zur Teigbildung befähigt ist. Folglich ist es wichtig, die Mazeration mit einem Minimum an Bearbeitung und Orientierungsscherbe- -40 handlung durchzuführen, um eine mizellare Verbindung des Glutenproteins zu schwieriger dispergierbaren Massen zu vermeiden.
Um eine mizellare Aggregation des Glutenproteins herabzusetzen, sollte der Anfangs-pH-Wert des Wei- 4j zens zwischen 2,5 und 4,0, wie vorstehend angegeben, liegen. Gewöhnlich und bevorzugt liegt der pH-Wert des hydratisierten Weizens zwischen 3,0 und 3,8. Am niedrigeren Ende dieses pH-Bereiches kann das Endosperm zu einem größeren Ausmaß bei geringerer -,0 Möglichkeit der Bildung von Glutenmassen bearbeitet werden als am oberen Ende dieses pH-Bereiches. Folglich sollte das Ausmaß der Bearbeitung während der Mazeration umgekehrt zum pH-Wert des Endosperms geregelt werden.
Durch wirksame Mazeration wird die Hüllenummantelung von über 99% der Weizenkörner gespalten und das Endosperm als eine plastische Masse freigelegt, die leicht in nachfolgenden Arbeitsgängen dispergiert werden kann. Die Hüllenummantelung wird lediglich in bo einige Teile zerteilt, wobei im allgemeinen über 90% der Hülle zu Teilchen von über 1 mm Größe zählen. Wenigstens 90 Gew.-% von Hülle und Keim müssen über einer Mindestabmessung von 300 Mikron liegen, um eine wirksame Mazeration zu erreichen. Diese b5 Bedingung ermöglicht eine saubere Trennung der Hülle von dem Endosperm in den stromabwärts liegenden Dispergier- und Trennstufen. Die Aleuronschicht des Endosperms bleibt fest mit der Hülle verbunden und wird später von dem Endosperm mit der Hülle entfernt. Die Entfernung der Aleuronschicht ist besonders erwünscht, um hellgefärbte Endospermprodukte zu erhalten, da das Aleurongewebe hoch pigmentiert ist.
Das während der Mazeration erforderliche Zerquetschen, Zerdrücken und Zerreiben kann mit Maschinen durchgeführt werden, die eine Extrudier- oder Quetschwirkung ergeben. Für eine Mazeration im Versuchsmaßstab ist eine übliche Zerkleinerungsvorrichtung für Nahrungsmittel geeignet. In einer solchen Zerkleinerungsvorrichtung wird der wasserhaltige Weizen durch eine Schneckengangzuführeinrichtung gegen ebene, nicht tiefe, spiralförmige Einkerbungen in einer rotierenden Scheibe zusammengepreßt. Seitliche Verschiebung des wasserhaltigen Weizens durch die Einkerbungen in die periphere öffnung zwischen der rotierenden Scheibe und der gesamten Zerkleinerungsvorrichtung bewirkt, daß die Hülle abgespalten und das Endosperm als eine plastische Masse freigelegt wird. Wenn die wirksame Tiefe der peripheren Abgabeöffnung zwischen etwa 0,7 und 1,0 mm liegt, fallen beträchtlich über 90% der Hülle in zwei oder drei Stücken von über 1 mm Größe an, und der Keim ist gewöhnlich intakt.
Dispergierung von mazeriertem Weizen
In dieser Stufe des Hydroverfahrens wird der mazerierte Weizen in einem wäßrigen Dispergiermedium auf eine Feststoffkonzentration von etwa 4 bis etwa 30% dispergiert. Der pH-Wert dieser Dispersion wird zwischen etwa 2,4 und etwa 3,4 gehalten. Der mazerierte Weizen wird in dem Dispergiermedium unter ausreichender Scherwirkung dispergiert, um das Endosperm von Teilchen des Nicht-Endospermgewebes abzulösen, während wenigstens 90 Gew.-% der Teilchen des Nicht-Endospermgewebes über einer Mindestabmessung von 300 Mikron gehalten werden.
Wenn keine Rückführung der Verfahrensflüssigkeiten durchgeführt wird, besteht das Dispergiermedium — ähnlich wie das Einweichmediuni — aus einem Gemisch aus Wasser und stark oder schwach dissoziierten genießbaren Säuren. Wenn eine Rückführung der Verfahrensflüssigkeiten, wie in F i g. 1 gezeigt, durchgeführt wird, enthält das Dispergiermedium zusätzlich zu Wasser und Säure lösliche Endospermkomponenten. Brauchbare Säuren sind hier wiederum Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Milchsäure. Diese Säuren können einzeln oder in Kombination miteinander mit annehmbaren Ergebnissen verwendet werden. Salzsäure wird bevorzugt, da sie billig ist und das bei der endgültigen Neutralisierung des extrahierten Endosperms gebildete Natriumchlorid mit Teigansätzen verträglich ist.
Der pH-Wert der den mazerierten Weizen und das Dispergiermedium enthaltenden Dispersion sollte im Bereich von etwa 2,4 bis etwa 3,4 liegen. Es wird hier sehr bevorzugt, daß der pH-Wert der Dispersion zwischen etwa 2,8 und 3,1 gehalten wird. Bei einem pH-Wert unterhalb von 2,8 und insbesondere unterhalb 2,4 kann ein irreversibler Abbau des Glutenproteins eintreten. Oberhalb eines pH-Wertes von 3,1 und insbesondere oberhalb von 3,4 neigt das Glutenprotein zur Vereinigung zu schwierig dispergierbaren Massen und kann auf der Hülle und auf den Oberflächen der in dem Verfahren verwendeten Einrichtung adsorbiert werden. Es ist auch zweckmäßig, den pH-Wert oberhalb von 2,4 zu halten, weil das Puffervermögen des
mazerierten Weizens in diesem Bereich relativ hoch ist. Verhältnismäßig große Mengen Säure sind erforderlich, um den pH-Wert herabzusetzen, was zu hohen Konzentrationen an Natriumchlorid im Endprodukt führt.
Es ist offensichtlich, daß die Gesamtmenge der zur Regulierung des pH-Wertes in dieser Stufe des Verfahrens notwendigen Säuremenge mit der in der Einweichstufe verwendeten und sorbierten Säuremenge variiert. Die Bedeutung eines richtig geregelten pH-Wertes wird in F i g. 3 erläutert. F i g. 3 zeigt, daß die Ausbeute an Endospermfeststoffen und Proteinstickstoff zunimmt, wenn der pH-Wert der Dispersion auf etwa 2,6 herabgesetzt wird.
Ein anderer wesentlicher Faktor in dieser Dispergierstufe ist die Konzentration der Feststoffe in der Dispersion. Es wird hier bevorzugt, den mazerierten Weizen in dem Dispergiermedium auf eine Feststoffkonzentration von etwa 4 bis etwa 30% zu dispergieren. Durch Dispergierung des Weizens in einem relativ großen Volumen an Dispergiermedium wird die Tendenz des Glutenproteins zur Zusammenfügung stark herabgesetzt. Das zweckmäßige Ausmaß an Feststoffen in der Dispersion hängt zu gewissem Ausmaß von der Art der zur Abtrennung des fein zerteilten Endosperms von den grobteiligen Hüllen und Keimen verwendeten Einrichtung ab. Dies wird nachfolgend näher erläutert.
Die Dispersion erfolgt vorzugsweise durch hydraulische Scherwirkung, wodurch das Endosperm in eine verdünnte Suspension von feinen Teilchen und eine Lösung löslicher Bestandteile zerfällt, während die Hülle und der Keim in einem grobteiligen Zustand beibehalten werden. Diese Art der Dispergierung erleichtert die Gewinnung des Endosperms in der Trennstufe dieses Verfahrens. Der mazerierte Weizen sollte rasch dispergicrl werden, um die Glutenierung des Glutenproteins zu unterdrücken. Die Dispergiervorrichtung sollte genügend Scherwirkung herbeiführen, um die Endospermkomponenten fein zu dispergieren, während die Strukturunversehrtheit der Hülle und des Keimgewebes beibehalten bleibt. Über 90 Gew-% von Hülle und Keim sollten auf einem Sieb von 300 Mikron zurückgehalten werden, und bevorzugt sollten über 80% des Nicht-Endospermgewebes auf einem Sieb von lOOu Mikron zurückgehalter werden.
Die Dispersionsstufe kann auch mit dem Abtrennvorgang kombiniert werden. Beispielsweise kann eine eingetauchte Siebtrommel zur Dispergierung des mazerierten Weizens in dem Dispergiermedium verwendet werden, indem Propellerblätter oder Paddel radial an der das zylindrische Sieb tragenden Rotationswelle angebracht sind. Der mazerierte Weizen und das dispergierte Medium können in den Eintrag der Trommel gebracht werden, wo der mazerierte Weizen während der Bewegung durch den Trommelkörper rascher Dispergierung unterliegt. Das dispergierte Endosperm entweicht durch das die Rotationswelle umgebende rotierende Sieb, während Hülle und Keim durch die Trommel weiterwandern und anschließend am Auslaßende abgezogen werden.
Abtrennung des Nicht-Endospermgewebes
vom Endosperm
Diese Stufe des Hydroverfahrens besteht in der Abtrennung des relativ intakten Nicht-Endospermgewebes aus der Endospermdispersion. Es besteht auch in variierendem Ausmaß je nach den verwendeten speziellen mechanischen Einrichtungen in der Fortsetzung und endgültigen Auflösung der natürlichen Bindung von Endosperm und Nicht-Endospermgeweben.
Die geeignete Feststoffkonzentration in der Dispersion ist in erster Linie abhängig von den bei der Trennung des Endosperm- und Nicht-Endospermgewebes verwendeten speziellen Einrichtung. Die wasserhaltige Hülle stellt eine äußerst sperrige und federnde Masse dar, die etwa 2Ii des Gewichtes des eingebrachten Weizens ausmacht. Wenn Schwerkraft oder hydraulische Betätigung die treibende Kraft in einem Siebabtrennverfahren ist, sollte die Dispersion etwa 4 bis etwa 15% Gesamtfeststoffe enthalten, wobei 7 bis 12% Feststoffe arbeitsmäßig am zufriedenstellendsten in einstufigen Verfahren sind. Diese Feststoffmenge wird verwendet, um ein Verschließen des Siebes zu verhindern. Wenn ein Zentrifugalsieb oder eine ähnliche Einrichtung in der Trennstufe verwendet wird, können verdünnte Dispersionen verarbeitet werden, es ist jedoch vom wirtschaftlichen Standpunkt aus vorteilhaft, konzentriertem Dispersionen in der Gegend von 15 bis 30% des Gesamtfeststoff zu verwenden, wobei arbeitsmäßig etwa 20 bis 25% bevorzugt werden.
Obgleich die hier beschriebenen Trennvorrirhtungen in erster Linie auf selektives Sieben ausgerichtet sind, ist zu bemerken, daß die Erfindung nicht auf spezifische Trenneinrichtungen beschränkt ist. Es kann eine Vielzahl von Trennvorrichtungen hier ohne Zusetzen oder Verschmutzen verwendet werden, da die Nicht-Endospermgewebe im wesentlichen intakt sind und der pH-Wert zur Verhinderung der Glutenierung des Glutenproteins reguliert wird, jede beliebige Trennvorrichtung oder Serienanordnung derartiger Vorrichtunger., welche über 90°/c des Nicht-Endospermgewebes von feinteiligem Endosperm trennen, kanu hier verwendet werden.
Der mazerierte Weizen und das Dispergiermedium werden an die Eintragkammer abgegeben und durch die Trommel bewegt. Teilchenförmiges Endosperm und gelöste Materialien entweichen durch das Sieb, während die Hülle und der Keim durch die Siebtrommel zu der Austragkammer getrieben werden. Teilchenförmiges Endosperm, das durch Sedimentation teilweise konzentriert ist, kann zu dem entfernten Ende des Bodens der Sammeikammer durch einen Schnecken- oder Band!· rderer bewegt werden. Die Suspension von teilchenformigem Endosperm und löslichen Stoffen wird dann im allgemeinen zu dem Raffinierungsvorgang gepumpt.
Auch hier können verschiedene Arten von Sieb/en;rifugen verwendet werden. Siebzentrifugen können mit einer relativ hohen Feststoffkonzentration \> >n etwa 25 bis 30% arbeiten. Somit ist das abgetrennte hr.dosperm nach dem Zentrifugieren zur Sprühtrocknung geeignet, ohne auf Rückführung des Stroms löslicher Stoffe und weitere Konzentrierung von teilchenförmigen! Endosperm zurückzugreifen. Feinere Siebe mi; Öffnungen von etwa 80 bis 200 Mikron können auch bei Siebzentrifugen verwendet werden.
Wenn Endosperm aus einer hochkonzentrierten Dispersion abgetrennt wird, ist es zweckmäßig, die Trennung in zwei Stufen durchzuführen, beispielsweise durch Zentrifugalsieben. Somit werden Hülle und Keim aus der Zentrifuge der ersten Stufe in angesäuertem Wasser wieder dispergiert und durch eine zweite Siebzentrifuge geführt. Aufgrund des überfüllten Zustandes der Anfangsdispersion werden nur etwa 80 bis 90% des Endosperms in der ersten Stufe abgetrennt.
Das verbleibende Endosperm wird als relativ verdünnte Dispersion in der zweiten Stufe gewonnen und kann zu dem Dispergiervor^ang in der ersten Stufe ganz oder teilweise als Dispergiermedium zurückgeführt werden.
Im allgemeinen werden in diesem Verfahren, wie ~> oben erörtert, die Hülle und der Keim mit einer angesäuerten wäßrigen Lösung gewaschen, um die Abtrennung des Endosperms daraus zu vervollständigen. Rückgeführtes Dispergiermedium oder frisches angesäuertes Wasser kann zum Waschen von Hülle und Keim verwendet werden. Das Waschen von Hülle und Keim kann einfach ein Abschlämmen von restlichem dispergiertem Endosperm sein oder es kann zusätzlich eine abschließende Loslösung von Spuren von mit der Aleuronschicht der Hülle verbundenem Endosperm η sein.
Das beim Gegenstromwaschen von Hülle und Keim eingebrachte Wasser (siehe Fig. 1) stellt in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung den gesamten Wassereintrag in das Hydroverfahren außer :o dem während des Einweichens eingeführten Wassers dar, da der Abstrom als Dispergiermedium verwendet wird. Da das während der Eip.weichstufe sorbierte Wasser eine relativ feststehende Menge ist. begrenzt schließlich die zum Waschen von Hülle und Keim 2"> verwendete Wassermenge die im Endprodukt erreichbare Feststoffkonzentration, ohne auf kostspieliges Verdampfen von Dispergiermedium zurückzugreifen. Das Dispergiermedium enthält natürlich lösliche Bestandteile des Weizens einschließlich der Proteine, s» Zucker, Polysaccharide und Salze. Diese löslichen Bestandteile tragen wesentlich zur Funktionalität des Endproduktes bei.
Wo die Wäsche von Hülle und Keim einfach durch Abspülen des dispergierten Endosperms von der Hülle r> geschieht, kann eine Vielzahl üblicher Wascheinrichtungen verwendet werden, beispielsweise indem Wasser durch die Masse der Hüllen geleitet wird und dann das Wasser von Hülle und Keim durch ein Vibrationssieb, eine Ablaufschnecke oder Siebzentrifuge abgetrennt wird. Im Falle der Abtrennung durch eine wie oben beschriebene zweistufige Zentrifuge besteht die zweite Stufe effektiv im Waschen von Hülle und Keim, da die vorliegende Endospermmenge sehr gering ist.
Falls es erwünscht ist, ein fertiges Endospermprodukt n bei sehr hoher Feststoffkonzentration zu erhalten, das zur direkten Einarbeitung in einen Teig ohne Trocknung geeignet ist, wird sehr wenig frisches Wasser bei der Gegenstromwäsche der Nicht-Endospermfraktion verwendet. Wenn es jedoch erwünscht ist, eine praktisch -,<> vollständige Extraktion des Endosperms in Konzentrationen zu erhalten, die für ein wirtschaftliches Sprühtrocknen geeignet sind, kann ein Eintrag von etwa 1 bis 2,5 Teilen Wasser je Teil Weizen bei dem Waschvorgang von Hülle und Keim verwendet werden.
Es sollte genügend Säure zu dem Waschwasser zugesetzt werden, um den pH-Wert der Dispersion von Hülle und Keim zwischen 2,4 und 3,4 zu halten. Salzsäure ist wiederum die bevorzugte Säure, obgleich jede der vorstehend erörterten Säuren, die in den mi Einweich- und Dispergierstufen dieses Verfahrens verwendet werden, hier eingesetzt werden kann.
Die Keimfraktion kann von der Hülle durch übliche Mittel vor der mechanischen Entwässerung und Trocknung der Hülle abgetrennt werden. Pneumatische h> Abschlämmung des Keims von der trockenen Hülle kann auch angewendet werden.
Das abgetrennte Endosperm kann gereinigt werden, um einen geringen Rückstand an Hüllensplitterr kleinen Keimteilchen und Schnitt, d. h. einer Fraktioi des Endosperms mit dicken Zellwänden, welche de Auflösung standhält, zu entfernen. Diese Materialiei betragen im allgemeinen weniger als 2 bis 3% der durcl das Hydroverfahren behandelten Weizenfeststoffe nacl der ersten Trennung.
Die Erfordernisse zur Reinigung des Endosperm: hängen vom Ausmaß der Dispergierung der Hülle voi und während der Trennung, der Größe des in dei Trennvorrichtung verwendeten Siebes und der Höh< des in dem Endospermprodukt tolerierbaren Nicht-En dospermrückstandes ab. Die Vollständigkeit der Entfer nung von Endospermgewebe wird in einfacher Weiss durch den Gehalt an Rohfaser in dem Endospermpro dukt angezeigt. Es ist im allgemeinen erwünscht, eir Endospermprodukt zu erhalten, das weniger als l,0°/( Rohfaser, bezogen auf Trockenbasis, und bevorzug etwa 0,5% oder weniger enthält. Dieser Bereich de; Fasergehaltes herrscht vor, wenn Mazeration unc Dispersion so geregelt werden, daß die Nicht-Endo spermgewebe nach der Dispergierung praktisch intak' sind, wobei nicht mehr als 10 Gew.-% in Teilchen mi einer Minimaldimension von weniger als 300 Mikror zerkleinert sin J.
Je nach den Verfahrensbedingungen und der ge wünschten Reinheit des Endosperms können Reini gungssiebe mit Öffnungen im Bereich von 70 bis 50( Mikron verwendet werden. Siebzentrifugen, Vibrations siebe und statische Siebe sind für diese Trennung geeignet.
Unter sorgfältig regulierten Bedingungen ist es möglich, ein gereinigtes Endosperm ohne Anwendung einer Reinigungsstufe zu erhalten. Beispielsweise wurde unter Verwendung eines Dispergiersiebes vom Trom meltyp mit Öffnungen von 1000 Mikron und hydrauli scher Dispergierung vor dem Sieben eine Endosperm ausbeute von 82,2% der Feststoffe eines harten Weizen; bei einem Rohfasergehalt von 0,5% ohne Reinigungsstufe erhalten. Nach Reinigung dieses Endosperms mil einem 300-Mikron-Sieb betrug die Ausbeute 79,6% be einem Fasergehalt von 0,2%.
Ein weiteres Anzeichen für die Reinheit des Endosperms ergibt sich aus dem relativ geringen Gehall an Chloroform-extrahierbaren Lipoiden, wobei die in1 vorangehenden Absatz angeführten ungereinigten unc gereinigten Endospermprodukte 0,7 bzw. 0,5%, bezoger auf Trockenbasis, enthielten. Dies steht im Vergleich zu einem Lipoidgehalt von 7,8 und 7,0% in der kombinierten Hüllen- und Keimfraktion bzw. der Reinigungssieb· rückstandsfraktion. Troekenvermahlenes Weizenmehl weist gewöhnlich einen Lipoidgehalt von etwa 1,4% auf.
Einstellung der Konzentration der
Endospermdispersion
Die Behandlung der Endospermdispersion nach dei Abtrennung von Hülle, Keim und Schnitt hängt von dei vorangehenden Behandlung in Beziehung mit dei beabsichtigten Verwendung des extrahieren Endo sperms und der wirtschaftlichen Verfügbarkeit vor Wasser ab.
Wenn das mazerierte Getreide verdünnt dispergier worden ist (beispielsweise 4 bis 15% Feststoffe), um da; Endosperm von den Nicht-Endospermgeweben ir einem Trommelseparator abzutrennen, ist es gewöhn lieh notwendig, einen Teil des Lösungsanteils de; abgetrennten Endosperms als einen Teil des Dispergier
mediums wiederzuverwenden. Dies erfolgt durch Zentrifugenkonzentrierung der Stärke und Glutenproteiti enthaltenden teilchenförmigen Fraktion des Endospermextraktes als eine Aufschlämmung in einem Teil der Lösung des löslichen Endosperms und anschließende Rückführung der überstehenden Lösung als ein Teil des Dispergiermediums. Auf diese Weise ist es möglich. Endosperm aus einer verdünnten Mazeratdispersion abzutrennen, während ein Materialgleichgewicht in einem System beibehalten wird, in dem die Einbringung von frischem Wasser begrenzt ist.
Obgleich nicht immer notwendig, kann die Rückführung des Lösungsanteils der Endospermdispersion auch durchgeführt werden, wo das Endosperm aus stärker konzentrierten Dispersionen des Mazerats (beispielsweise 15 bis 30% Feststtoffe) unter Verwendung von Siebzentrifugen abgetrennt wird. Dies ist besonders dort erwünscht, wo man beabsichtigt, die Wasserzufuhr auf ein Ausmaß zu begrenzen, daß das extrahierte Endosperm direkt in einem Teig ohne Trocknung verwendet werden kann. Jedoch ist in jedem Fall, wo es wirtschaftlich ist, einen Backbestandteil zu sprühtrocknen oder Stärke und Proteinprodukte aus einem aus einer konzentrierten Mazeratdispersion abgetrennten Endospermextrakt abzutrennen, eine Rückführung nicht notwendig.
Es ist möglich, ein höher konzentriertes Endosperm durch Abdampfen oder Ultrafiltrierung von Wasser aus einem Teil oder der Gesamtmenge der überstehenden Lösung aus der Zentrifugalkonzentrierung der teilchenförmigen Fraktion und anschließende Wiedervereinigung des konzentrierten löslichen Endosperms mit der teilchenförmigen Fraktion herzustellen. Dies kann mit oder ohne Ruckführung eines Teils der Lösungsfraktion erfolgen.
Die folgende Tabelle 1 gibt einen idealisierten Materialausgleich wieder, welcher erläutert, in welcher Weise richtige Zentrifugentrennung von Austragsendosperm aus dem rückgeführten Strom löslicher Stoffe wesentlich für einen im Gleichgewicht befindlichen Vorgang ist. Zusätzlich zu den angegebenen Zufuhrparametern umfassen die begrenzenden Arbeitsbedingungen 12% Feststoffe in der Dispersion und die Abtrennung der Hüllen- und Keimfraktion mit 35% Feststoffen. Es sei bemerkt, daß in diesem speziellen Beispiel das Arbeitsvolumen der Dispersion mit 808 Teilen eine Funktion der gewünschten Konzentration an Feststoffen in der Dispersion mit 12% und der eingeführten Weizenfeststoffe nach dem Einweichen mit 85,2 Teilen ist. Zur Vereinfachung wurde die verwendete geringe Menge Säure nicht berechnet. In diesem Fall wird das Endospermprodukt durch Zentrifuge mit etwa 21,6% Feststoffen abgetrennt. Es sei bemerkt, daß sowohl die Konzentration des Austragsendosperms als auch die Gleichgewichtskonzentration von löslichem Endosperm im Rückführstrom durch die Nettozufuhr an Wasser zu dem System bestimmt wird, d. h., die Summe der Getreidefeuchtigkeit (13 Teile), des beim Einweichen sortierten Wassers (160 Teile Einweichmedium minus 90 Teile verbleibender Einweichextrakt ist gleich 70 Teile sorbiert) und des Hüllen- und Keimwaschwassers (200 Teile) weniger dem in der Hüllen-Keimfraktion abgezogenen Wasser (27,95 Teile). Die Verhältnisse von Wasser zu löslichen Feststoffen in dem Endospermaustrag und in dem rückgeführten Strom sind also identisch bei 39,0 zu 1.
Tabelle
fraktion Gesamtmenge Feststoffe Wasser l'estsloll-
konzenlration
Teile Teile Teile %
eingeluhrtcs Material
Weizen 100 87 13 87
Liinweichlösung 160 160
Ilüllcn-Kcimwäschc 200 200
insgesamt 460 87 373
Maci:rat
Endosperm 70,21 41,71
teilchenförmig 63,68 37,84
löslich * 6,53 3,88
Hülle-Keim 15,05 8,94
insgesamt 168,26 85,26 83,00 50,67
Dispersion
teilchenförmiges L-ndosperm 63,68 7,88
lösliches Endosperm 18,22 2,26
Hülle-Keim 15,05 1,86
insgesamt (Arbeitsvolumen) 807,86 96,95 710,91 12,00
Trennung
teilchenförmiges Endosperm 63,68 8,3
lösliches F.ndosperm 18,22 2,38
insgesamt
764,86
682,96
10.71
Fortsetzung 23 25 996 18 FeststolT-
17 Fraktion konzentralion
Wasser /Il
Gesamtmenge Feststoffe 2,50
1 Rückführstrom Teile
1 lösliches Endosperm Teile Teile 455,95
ic Austrag 467,60 11,69 21,59
£j Endosperm 19,58
I teilchenförmig 255,05 2,01
I löslich 325,2C 70,21 35,80
I Hülle-Keim 63,68 1,89
I Einweichextrakt 6,53 27,95
? insgesamt 43,00 15,05 90,00
91,74 1,74 373,00
460,00 87,00
In diesem idealisierten Materialausgieich würde, wenn die Zufuhr von Wasser zu der Hüllen-Keimwäsche 100 oder 50 Teile je 100 Teile Weizen betragen hätte, das Endospermprodukt zu 31,2 bzw. 40,1% Feststoffen abgetrennt und das Gleichgewichtsverhältnis von Wasser zu löslichen Stoffen in dem Rückführstrom wäre 23,8 bzw. 16,1. Dabei wird angenommen, daß der Lösungsgehalt der Hüllen-Keimfraktion in der Gegenstromwäsche quantitativ durch Wasser ersetzt wird.
Wenn die Menge Waschwasser auf niedrige Werte herabgesetzt wird, halten Hülle und Keim erhöhte Mengen der Lösung löslicher Stoffe zurück, und wesentliche Mengen löslicher Stoffe können mit Hülle und Keim entfernt werden.
Ein Teil oder die Gesamtmenge der durch Zentrifugalabtrennung erhaltenen Lösung löslicher Stoffe kann auch durch Eindampfen konzentriert werden und später mit dem konzentrierten teilchenförmigen Endosperm wieder vereinigt werden. Dies ist günstig, wenn eine relativ große Menge Wasser zum erschöpfenden Waschen der Hülle-Keim-Fraktion verwendet wird, und der Gleichgewichtswert, zu dem das Endosperm bei natürlicher Zusammensetzung zentrifugal konzentriert werden kann, ist auf diese Weise begrenzt. Es ist besonders günstig zur Konzentrierung von Austrag des Endosperms, wenn ein zweistufiges Zentrifugalsiebsystem in einer direkten Trennung ohne Rückführung der Lösung löslicher Stoffe verwendet wird.
Vorzugsweise soll das Eindampfen bei einer relativ niedrigen Temperatur durchgeführt werden, um thermische Schädigungen der Endospermkomponenten zu vermeiden.
Aktivierung des Endosperms
Die Aktivierung betrifft die chemische Behandlung des Endosperms, um die Glutenierungseigenschaften des Endospermproteins wieder herzustellen. Die Aktivierung erfolgt vorzugsweise vor der Entfernung von Wasser aus der Endospermdispersion und vorbereitend für die direkte Verwendung des Endosperms im Teig, vor der Trocknung des Endosperms unter Erhalt einer mehlartigen Substanz mit echten Teigqualitäten und in einigen Fällen vor der Fraktionierung des Endosperms in seine Bestandteile. In erster Linie umfaßt die Aktivierung die Einstellung des pH-Wertes des Endospermproduktes auf einen für Backteige charakteristischen Wert. Diese pH-Wert-Einstellung verändert
die Hydratisierung und den mizellaren Zustand des Proteins, so daß, wenn der Teig vermischt wird, sich eine glutenha'tige Matrix entwickelt, die einen dehnbaren, gaszurückhaltenden Film bildet, wenn der Teig geht.
Der pH-Wert des Endospermproduktes wird vorzugsweise auf einen pH-Wert eingestellt, der gewöhnlich charakteristisch für Bäckerteige oder Mehle ist, d. h. auf etwa 4,5 bis etwa 6,5, um die Glutenierungseigenschafton des Glutenproteins wieder herzustellen. Bevorzugt liegt der pH-Wert im Bereich von 5,8 bis 6,1.
Eine große Vielzahl von Basen kann zur Einstellung des pH-Wertes verwendet werden. Beispielsweise können hier Kaliumhydroxid, Kalziumhydroxid und Natriumhydroxid verwendet werden. Natriumhydroxid wird bevorzugt, da das bei der Neutralisation der Salzsäure gebildete Natriumchlorid mit den meisten Teigansätzen verträglich ist. Es wird bevorzugt, daß die hier verwendeten Basen in ziemlich verdünntem Zustand vorliegen und langsam unter angemessenem Vermischen zugesetzt werden. Sonst kann vorübergehend ein hoher pH-Wert in dem Endosperm einen Teil des Gluienproteins zerstören.
Chemische Modifizierung der Biopolymerbestandteile des hydrobehandelten Endosperms kann leicht unter geregelten Bedingungen in der wäßrigen homogenen Endospermdispersion erfolgen. Die Endospermdispersion kann somit außer der Behandlung mit einer Base mit Reduktions- oder Oxidationsmitteln oder Kombinationen davon behandelt werden, um eine günstige Modifikation der Theologischen Eigenschaften des Teiges herbeizuführen und auf die Qualitäten des Backproduktes zu achten.
Besonders bedeutsam sind Oxidationsmittel und thiolytische Reduktionsmittel, welche den Zustand und die Verteilung von Disulfidbindungen innerhalb und zwischen den Proteinmolekülen beeinflussen. Derartige Aktivierungsmittel können zu der Endospermdispersion entweder vor oder nach der Einstellung des pH-Wertes zugegeben werden. Die Art oder das Ausmaß der Modifizierung der Proteinkonfiguration kann geregelt werden, indem das Oxidierungsmittel und das thiolytische Mittel einzeln, in Kombination oder aufeinanderfolgend zugegeben werden und die Zeit, Temperatur. pH-Wert und die Bewegung geregelt werden, um optimale Wirkungen zu erreichen. Gewöhnlich werden diese Mittel in Konzentrationen im Bereich von 20 bis 200 Teilen je Million der lindospermfesiMoffu verwendet.
Oxidationsmittel, wie beispielsweise Bromat- und jodatsalze können in der hydrobehandelten Endospermdispersion verwendet werden, um die Verarbeitbarkeit von Teig und die Qualität der Backprodukte zu verbessern. Oxidationsmittel und thiolytische Mittel können in Kombination verwende! werden, um die Mischzeit herabzusetzen und die vorläufige Schwammteigentwicklung in technischen Teigprozessen, wie in der US-PS 30 53 666 angegeben, zu beseitigen Zu Beispieler geeigneter thiolytischer Reduktionsmittel gehören Cystein, Glutathion, Thioglycerin, verwandte Thiolverbindungen und Bisulfitsalze. Beispiele für geeignete Oxidationsmittel sind Oxyhalogensalze, wie beispielsweise Bromate und Jodate, Peroxide, Persulfatsalze und Sauerstoff.
Normale Zusätze zu Teig, wie beispielsweise Zucker und emulgierte Backfette, oder verträgliche Mittel, wie beispielsweise Alkohole, genießbare Glykole, oberflächenaktive Mittel und verschiedene Elektiolyte können auch zu dem Endospermprodukt zugesetzt werden, um die polymeren verbindenden Zustände von Glutenprotein und löslichen Polysacchariden zu modifizieren.
Verarbeitung und Verwendung von Endosperm
Das hochgereinigte dispergierte Endosperm umfaßt gewöhnlich 78 bis 80% der Feststoffe des typischen Hartweizens. Bezogen auf Trockenbasis, enthält es gewöhnlich etwa 0,2% Rohfaser und etwa 0,5% Chloroform-extrahierbare Lipoide. Der Gehalt an Rohfaser und Chloroform-extrahierbaren Lipoiden liegt in dem weniger gereinigten Produkt in der gleichen Größenordnung oder ist geringer als der üblicherweise in tiOckenvermahlenem weißen Mehl auftretende Gehalt. Somit ist die Ausbeute aus hydrobehandeltem Weizen wesentlich besser als die 72- bis 74%ige Ausbeute von direkt erhaltenem weißen Mehl, das üblicherweise bei der Trockenvermahlung von Weizen zu einer vergleichbaren Reinheit des Endosperms erhalten wird.
Die Art und Weise, in der das dispergierte Endosperm schließlich bearbeitet wird, hängt von dem beabsichtigten Verwendungszweck ab. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann das Endosperm sprühgetrocknet werden, um einen mehlartigen Backbestandteil zu liefern. Wie vorstehend angegeben, kann die Endospermdispersion auch zu einem Ausmaß an Feststoffen konzentriert werden, der zur direkten Einarbeitung in einen Backteig ohne Trocknung geeignet ist. Dies ist äußerst vorteilhaft hinsichtlich der Vermeidung der Kosten der Sprühtrocknung, der Verpackung, Lagerung und Rehydratisierung zu einem Teig.
Gereinigte Stärke- und Glutenfraktionen können durch Abtrennung der speziellen Komponenten des Endosperms aus der löslichen Fraktion bei einem pH-Wert von etwa 5,5 bis 6,5 zu einer teigbildungsfähigen Konzentration mit über 55% Feststoffen hergestellt werden. Nach dem Mischen und Reifen des Teiges kann die Stärke aus dem Gluten ausgewaschen werden und weiter durch übliche in der Technik anerkannte Teigoder Schlagverfahren gereinigt werden.
Bei der Fraktionierung K>r,:i'.M Differentialzentrifugieren oder Absetzen, Ausfällung, Filtration, Sieben, Flotation und deren Kombinationen angewendet werden. Diese sämtlichen Verfahren sind /ur Handhabung der Flüssigkeitsphase des durch die Hydrobehandlung erhaltenen Endosperms geeignet und ergeben hochwirksame Möglichkeiten für die Verwendung von Weizen gegenüber denjenigen, die bei trockenvermahlenem Mehl möglich sind.
Die folgenden zwei Beispiele erläutern spezifische bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, ohne sie zu begrenzen. Sämtliche Prozentangaben und Verhältnisse in diesen Beispielen sowie in der Beschreibung und den Ansprüchen beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.
in beiden Beispielen werden Hydrobehandlungstechniken im Versuchsmaßstab verwendet. In diesen Beispielen wurden Gemische aus hartem roten 17RJhjahrsweizen und Winterweizen verwendet. Im folgenden ist eine typische Zusammensetzung wiedergegeben: Feuchtigkeit 11,8%; Kjeldahl-Stickstoff 2,39%; Chloroform-extrahierbare Lipoide 2,19%; Rohfaser 2.21%; Asche 1,59%.
Bei den insbesondere in den Beispielen angegebenen speziellen Modifikationen wurde das folgende allgemeine Verfahren angewendet.
100 g Weizen wurden 25 Stunden bei 37°C in einem mit Deckel versehenen Gefäß in 160 g Einweichmedium, bestehend aus 100 mn (miliinormal)-Salzsäure. eingeweicht. Nach dem Ablaufenlassen des restlichen Einweichmediums von dem wasserhaltigen Weizen auf einem 1000-Mikron-Sieb wurde das Volumen des restlichen Einweichmediums gemessen, und die Mence an sorbiertem Einweichmedium, ausgedrückt als % Sorption (Milliliter sorbiertes Einweichmedium je 100 g Weizen), wurde aufgrund der Differenz geschätzt. Dieser volumetrische Sorptionsindex zwar zweckmäßig, jedoch lag die Schätzung etwa 4% Einheiten höher als der durch Wiegen des abgetropften Weizens erhaltene Wert. Die Daten in F i g. 2 und in den Tabellen Il und III sind in dieser Weise ausgedrückt. Jedoch wurde überall in der Beschreibung und den Ansprüchen, soweit nicht anders angegeben, die Sorption auf einer direkten Gewichtsbasis angegeben.
Der hydratisierte und abgetropfte Weizen wurde dann in einer Nahrungsmittelmahlvorrichtung mazeriert. In dieser Vorrichtung wurde der Weizen seitlich durch ebene Spiralkanäle zu der Peripherie des Rotationskopfes gequetscht. Der Mazerierungseffekt unterscheidet sich somit von Schneid-, Hack- oder Zerreißvorgängen. Die Hülle des hydratisierten Weizens wurde abgespalten und das Endosperm als eine plastische Masse freigelegt, wenn dieses Hydroverfahren innerhalb der vorstehend angegebenen Grenzen durchgeführt wurde. Der größte Teil der Hüllenummantelung wurde in wenige große Stücke über 1 mm Größe gespalten, und der Keim war in praktisch allen Fällen intakt.
Der mazerierte Weizen wurde mit 650 ml 10 mn-Salzsäure in einem Becher vermischt und dann unmittelbar in das Reservoir der Dispergiervorrichtung gebracht. Die Dispergiervorrichtung bestand aus einem 3-l-Perkolatorgefäß mit einem Bodenauslaß, das zur geschlossenen Umlaufführung durch eine kleine Zentrifugalpumpe ausgebildet war. Nach lOminütigem Zirkulieren durch die Pumpe wurde die Dispersion abgezogen, und das System wurde mit weiteren 650 ml 10 mn-Salzsäure gespült. Mit der Spüllösung kombiniert, wog die Dispersion 1468 g und enthielt etwa 5,8% Feststoffe.
Die Trennung erfolgte durch Bewegung der Dispersion in einem Siebkorb, der in einem 1500-ml-Becher aufgehängt war. Der aus rostfreiem Stahlsieb mit Öffnungen von 1000 Mikron konstruierte zylindrische Korb wies einen Durchmesser von 100 mm und eine Tiefe von 108 mm auf. Das Arbeitsvolumen betrug bei der Eintauchhöhe in die Dispersion etwa 640 ml. Die
Bewegung erfolgte durch einen Propeller, der in den Korb eingetaucht war und bei 200 UpM betrieben wurde. Dieser Propeller ist in einer käfigartigen Struktur von 42 mm Breite und 40 mm Höhe, die von oben und unten zum Mittelpunkt zirkuliert. Diese Form der Dispergier.ngs- und Trennvorrichtung simuliert die vorstehend beschriebene eingetauchte Rotationssiebtrommel mit der Ausnahme, daß in diesem Fall das Sieb stationär ist und die Dispersion gegen das Sieb zirkuliert wird. '
Nach lOminütiger Bewegung wurde der Korb über den Becher in eine Schräglage hochgehoben. Die Dispersion des Endosperms ließ man von Hüile und Keim unter mäßigem Zusammendrücken der zurückgehaltenen Hüllen und Keime gegen das Sieb mit einem Spatel ablaufen.
Die abgetrennte Hülle- und KeimfVaktion wurde mit 200 ml 5 mn-Salzsäure durch lOminütiges Bewegen in einem 1-1-Becher mit einem Servodyn-Propeller bei 200 UpM gewaschen. Hülle und Keim wurden dann auf einem 1000-Mikron-Sieb gesammelt und mit einem Spatel fest zusammengedrückt, bis merkliches Ablaufen aufhörte. Das Waschwasser wurde mit der Endospermdispersion aus der Abtrennung kombiniert. In einigen Fällen wurde die Waschbehandlung wiederholt, und das zweite Waschwasser wurde zum Waschen des Rückstandes auf dem später zur Reinigung des Endospermproduktes verwendeten Sieb eingesetzt.
Die Endospermdispersion aus der Abtrennung wurde kombiniert mit dem ersten Hüllenwaschwasser durch ein 300-Mikron-Reinigungssieb aus rostfreiem Stahl geleitet. Wenn die Hüllen zweimal gewaschen wurden, wurde das zweite Waschwasser zum Waschen des Siebrückstandes auf dem Reinigungssieb verwendet und zurück zur Endospermdispersion zugegeben.
Die verschiedenen Fraktionen einschließlich restliches Einweichmedium, gereinigte Endospermdispersion, Raffinierungssiebrückstand und gewaschene Hüllen und Keime wurden gewogen und auf den Gehalt an r> Feststoffen, Kjeldahl-Stickstoff. Chloroform-extrahierbaren Lipoiden, Rohfaser und Asche entsprechend analysiert.
Beispiel 1
κι Ein Gemisch aus hartem roten Winter- und Frühjahrsweizen wurde unter den in dem obigen experimentellen Verfahren angegebenen Bedingungen eingeweicht mit der Ausnahme, daß die Einweichdauer auf 1 bis 30 Stunden variiert wurde. Der Verlauf der
ι ί pH-Wert-Änderung in dem Einweichmedium und die Extraktion an Feststoffen, Kjeldahl-Stickstoff, Asche und Farbe in das Einweichmedium in Beziehung zu Zeit und Sorption sind in Tabelle Il wiedergegeben. Die extrahierte Farbe ist in frei gewählten Einheiten der
:n Differenz der Lichtabsorption bei 400 und 640 mn, multipliziert mit dem Volumen der verbleibenden Einweichlösung, in ml angegeben.
Die Extraktion an löslichen Bestandteilen in ein zunehmend sich erhöhendes Volumen an Einweichme-
dium ist komplex. Der größte Teil der Sorption und Extraktion von Asche und Farbe tritt innerhalb von 10 Stunden auf, während die Extraktion der gesamten Feststoffe und stickstoffhaltigen Substanzen während 30 Stunden wirksam bleibt. Nach 24 Stunden und
«ι 68°/oiger Sorption (64 Gew.-%) beträgt die Extraktion von Bestandteilen aus. dem Weizen etwa 2,0% der Feststoffe, 3,8% des Stickstoffes und 22% der Asche.
Diese spezielle Menge Getreide lieferte relativ geringe Sorption im Vergleich zu den in Beispiel 2
Γι verwendeten.
Tabelle 11 1 Sorption pH-Wert des Feststoffe im Iiinweichmedium extrahierter extrahierte extra
/eil 2 (volumetrisch) Einweich Konzen extrahiert Stickstof Asche hierte
4 mediums tration Farbe
6 "/u g mg mg Einheilen
h S 29 1,29 0,54 0,71 12,0 148 23,2
16 38 1,30 0,69 0,84 18,3 174 28,5
18 46 1,40 0,81 0,92 27,4 215 31,9
21 51 1,45 0,97 1,06 33,8 242 33,9
24 56 1,50 1.12 1,16 40,6 266 36,4
27 63 1,60 1,53 1,48 58,2 306 37,7
30 64 1,69 1,67 1,60 63,4 332 40,8
67 1,79 1,83 1,70 68,9 344 42,4
68 1,81 1,95 1,79 72,0 343 41,3
69,5 1,89 2,00 1,81 78,6 357 39,5
70,5 2.00 2,21 1,98 85,0 376 42,5
Der wasserhaltige Weizen wurde wie vorstehend angegeben mazeriert und auf seine Dispergierfähigkeit in dem Säuredispersionsmedium geprüft.
Weizen, der zu 51°/oiger volumetrischer Sorption (47 Gew.-%) hydratisiert war, ließ sich mit großer Schwierigkeit mazerieren, wobei viel Energie unter Beanspruchung der Mazeriereinrichtung erforderlich war. Bei 56%iger Sorption (52 Gew.-%) war die
Mazeration mechanisch durchführbar, jedoch wurde dii Hülle weitgehend in Bruchteile zerlegt und da Endosperm unvollständig abgelöst und schlecht in den Dispergiermedium dispergiert. Bei 63°/oiger Sorptioi (59 Gew.-%) waren abgetrennte Hülle und Keim be Beobachtung mit einer siebenfach vergrößernden Linsi relativ intakt, wobei sehr wenig Teilchen mit weniger al 1 bis 4 mm Länge vorlagen. Obgleich langsam, war dii
Ablösung und Dispergierung des Endosperms praktisch vollständig. Bei höheren Sorptionswerten schritt die Ablösung und Dispergierung rascher fort. Das überstehende Material wurde verworfen.
Beispiel 2
Ein Gemisch aus hartem roten Winter- und Frühjahrsweizen wurde durch das obige experimentelle Verfahren mit der Ausnahme hydrobehandell, daß die Einweichzeit auf 15,5 bis 30 Stunden variiert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle III wiedergegeben.
Im Gegensatz zum vorangehenden Beispiel wurde diese Menge Weizen rasch hydratisiert und erreichte in 15,5 Stunden 70% volumetrische Absorption und in 30 Stunden 78%. Über diesen Sorptionsbereich (66 bis 74 Gew.-%) schritt die Mazeration, Dispergierung und Trennung glatt fort.
Die Endospermausbeute, gemessen durch Probenahme der gereinigten Endospermdispersion, variierte unregelmäßig zwischen 77,0 und 79,4% der Weizenfeststoffe, vermutlich aufgrund von Schwierigkeiten bei der Probenahme und rasch absetzender Dispersion. Da die Hüllen-Keim-Schnittfraktion insgesamt gemessen wur-
Tabelle III
de, ist die durch Differenz gemessene Endospermausbeute (d.h. 100 minus Feststoffe in dem restlichen Einweichmedium minus Hüllen-Keim-Schnitt und festen Siebrückständen) vermutlich genauer. Auf diese Weise geschätzt, lag die Ausbeute etwa 80 bis 81% über dem Bereich der Einweichsorption.
Die Ableitung von Feststoffen und Stickstoff in das Einweichmedium nahm erheblich mit Erhöhung der Einweichzeit zu. Die Extraktion von Endospermprotein war im allgemeinen bei 18 Stunden und länger vollständiger.
Mit fortschreitendem Einweichen und fortschreitender Sorption neigte die Hülle weniger zur Spaltung während der Mazeration und Dispergierung, was durch den Abfall der auf dem Raffinierungssieb gesammelten Feststoffe angezeigt wird. Jedoch waren in sämtlichen Fällen die Hüllen- und Keimteilchen in charakteristischer Weise 1 bis 4 mm lang. Mikroskopische Beobachtung der gereinigten Endospermdispersionen zeigten lediglich Spuren von Hüllengewebe und kein Keimgewebe. Es wurde sehr vorsichtig geschätzt, daß über 90% des Gewichtes von Hülle und Keim auf 1000- und 300-Mikron-Sieben, die zur Abtrennung und Reinigung eingesetzt wurden, zurückgehalten wurden.
(volumetrisch) % Einweichzeil (h) 18 21 24 24 27 30
, End-pH-Wert 15,5
Verfahren Dispersion, pH-Wert 71 74 74 74 75 78
Einweichsorption 70 1,69 1,82 1,89 1.89 1,88 1,88
Einweichmedium 1,62 3,02 3,06 3,08 3,08 2,98 2,98
3.05
Ausbeute*)
Feststoffe im Resteinweichmedium, %
1,82
1,96
2,04
2,05
2.24
EndospermleststolVe, % 79,4 77,8 79,3 78,2 77,7 77.0 77.5
teste Reinigungssiebrückstände, % 2,48 2,15 2,20 2,09 1.91 1,67 1,60
Hüllen-Keim-Schnitt-FeststofTe, % 14,7 16,0 15,8 15.8 16,0 15,3 16,0
GesamtfeststofTe, % 98,4 97,9 99,3 98,1 97.7 96,2 97,4
EndospermfeststolTe aufgrund der 81,0 79,9 80,0 80,1 80.0 80,8 80,1
Differenz, %
Stickstoff im Resteinweich 2,44 2,60 2,92 3,08 3.22 3,26 3,46
medium, %
Endospermstickstoff, % 72,8 75,7 76,1 73,7 75,7 73,7 75,3
Stickstoffkonzentration
'Trockcnbssis^
Resteinweichmedium, % 3,69 3,59 4,08 4,13 4,30 3,98 4,08
Endosperm, % 2,51 2.67 2,63 2,58 2.67 ,62 2,66
*) % V/eizenfeststofTe oder Stickstoff
Hierzu 2 BIiUt Zl- iclinuiiüL-n

Claims (21)

Patentansprüche:
1. Hydrobehandlung von Weizen, Roggen und Haferarten zur Abtrennung des Endosperms von der Hülle und den Keimgeweben, wobei das Korn eingeweicht und in eine Endospermfraktion und eine Hülle- und Keimfraktion getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) 1 Gewichtsteil Korn in wenigstens !,5 Gewichtsteilen eines wäßrigen sauren Einweichmediums bei Temperaturen im Bereich von 18 bis 45° C eingeweicht wird, bis das Korn Einweichmedium in einer Menge von 56 bis 95 Gew.-% des Korns sorbiert hat, wobei das Einweichmedium Säure in einer Konzentration enthält, die ausreicht, um den pH-Wert des Einweichmediums außerhalb des Korns zwischen 0,8 und 2,5 zu halten und den inneren pH-Wert des hydratisierten Korns auf 2,5 bis 4,0 herabzusetzen;
(b) das hydratisierte Korn zur Aufspaltung der Hülle und Freilegung des Endosperms als eine plastische Masse mazeriert wird, wobei wenigstens 90 Gew.-°/o der Hülle und des Keims über einer Mindestabmessung von 300 Mikron gehalten werden;
(c) das mazerierte Korn in einem wäßrigen Dispergiermedium zu einer Feststoffkonzentration von 4 bis 30% dispergiert wird, wobei der pH-Wert der Dispersion zwischen 2,4 und 3,4 gehalten wird und die Dispergierscherwirkung ausreichend ist, um das Endosperm von der Hülle und den Keimgeweben abzulösen;
(d) die Dispersion in eine teilchenförmige Hülle- und Keimfraktion und eine Endospermdispersion getrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Dispergierstufe wenigstens 90 Gew.-% von Hülle und Keim oberhalb einer Mindestabmessung von 300 Mikron gehalten werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einweichen das restliche Einweichmedium von dem hydratisierten Korn abgetrennt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Einweichstufe 1 Gewichtsteil Korn in 1,5 bis 5 Gewichtsteilen Einweichmedium eingeweicht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einweichmedium Säure in einer Konzentration enthält, die ausreicht, um den pH-Wert des Einweichmediums außerhalb des Korns zwischen 1,0 und 2,0 und den inneren pH-Wert des hydratisierten Korns zwischen 3,0 und 3,8 zu halten.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dispergierstufe der pH-Wert der Dispersion zwischen 2,8 und 3,1 gehalten wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Trennstufe ein Teil des Wassers aus der Endospermdispersion entfernt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der Hülle- und Keimfraktion aus der Dispersion durch selektives Sieben erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser aus der Endospermdispersion durch Sprühtrocknen der Endospermdispersion entfernt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Abtrennstufe die Endospermdispersion in eine konzentrierte Aufschlämmung von teilchenförmigen! Endosperm und eine Dispergiermedium und lösliche Kornbestandteile enthaltende Lösung getrennt wird, wobei wenigstens ein Teil der Lösung zur Lieferung eines Teils des Dispergiermediums rückgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Trennstufe der pH-Wert der Aufschlämmung auf 4,5 bis 6,5 eingestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Endospermdispersion durch Zentrifugieren in die konzentrierte Aufschlämmung und die Lösung getrennt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Lösung konzentriert wird und die konzentrierte, die löslichen Kornstoffe enthaltende Löwng zu der Aufschlämmung unter Erhalt eines endgültigen Endospermproduktes zugegeben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser aus dem endgültigen Endospermprodukt durch Sprühtrocknen entfernt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Behandlung von Weizen in der Einweichstufe 1 Gewichtsteil Weizen in 1,5 bis 2 Gewiclitsieilen Einweichmedium eingeweicht wird, bis der Weizen Einweichmedium in einer Menge von etwa 63 bis 71 Gew.-% des Weizens sorbiert hat.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Endospermdispersion nach der Abtrennung von Hülle und Keimgewebe wenigstens 78% der Weizenfeststoffe, weniger als 0,5% Rohfaser und weniger als 0,7% Chloroformextrahierbare Lipoide enthält.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einweichmedium als Säure Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und/oder Milchsäure verwenuet werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Weizen bei Temperaturen im Bereich von 37 bis etwa 400C eingeweicht wird, bis der Weizen Einweichmedium in einer Menge von etwa 64 bis etwa 66 Gew.-% des Weizens sorbiert hat.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß während der Mazerationssmfe wenigstens 90 Gew.-% von Hülle und Keim oberhalb einer Mindestabmessung von I mm gehalten werden und während der Dispergierstufe wenigstens 80 Gew.-% von Hülle und Keimgewebe oberhalb einer Mindestabmessung von 700 Mikron gehalten werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Dispersion abgetrennte Hülle- und Keimfraktion mit einer wäßrigen Säureiösung gewaschen wird, während der pH-Wert der Lösung /.wischen 2,4 und 3,4 gehalten wird und anschließend diese Lösung als wenigstens
ein Anteil des Dispergiermediums in der Dispergierstufe verwendet wird.
21. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das endgültige Endospermprodukt auf einen pH-Wert zwischen 5,8 und 6,1 eingestellt wird.
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