專利名稱：制備有生理營養(yǎng)價值產(chǎn)品的方法以及實施該方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從谷類中制備有營養(yǎng)價值產(chǎn)品的方法，其是在一個步驟中通過將谷類中存在的淀粉用酶降解成可溶性糊精并繼續(xù)降解成更簡單的寡糖；以及實施該方法的設(shè)備。
本發(fā)明的目的是提供一個用簡單和合理的方法從谷類中獲得有營養(yǎng)價值產(chǎn)品的可能性，該產(chǎn)品有待用于人和動物用途。
進一步的目的是得到一個非常簡單的且節(jié)約時間的方法，其能生產(chǎn)含有不同量葡萄糖的產(chǎn)品。在此可用各種谷類或谷類碎粒作為起始材料，如小麥，燕麥，大麥，黑麥，玉米，高梁以及其它淀粉制品。
在某些用途中，該終產(chǎn)物可直接使用而不需要干燥或進一步分級分離或干燥。在這些情況下，當需要一種干燥產(chǎn)品時，終產(chǎn)品可通過噴霧干燥，或其變化方法，或通過滾式干燥器而干燥。在一些情況下，需分離該產(chǎn)品的纖維組分并單獨干燥，用作高價值且口味怡人的營養(yǎng)性纖維產(chǎn)品。
本發(fā)明的進一步的其它目的是提供本發(fā)明方法的生產(chǎn)設(shè)備，尤其是用于連續(xù)生產(chǎn)的設(shè)備。
從諸如SE-A-7808870-5中已知用蛋白質(zhì)和淀粉降解酶水解完整的谷粒。所公開的方法介紹了用15-30小時獲得高含量的葡萄糖的更為復(fù)雜的生產(chǎn)方法。這些長的加工時間也導(dǎo)致了需要很大的設(shè)備來生產(chǎn)更大量的產(chǎn)品。由于長的停留時間，該方法更堆以作為連續(xù)方法進行。按此現(xiàn)有技術(shù)的方法主要是基于用蛋白酶在60℃下2小時降解所存在的蛋白質(zhì)到特定長度的氨基酸，然后在75℃下加入α-淀粉酶并處理所存在的淀粉6小時于是形成糖。
令人驚異地，現(xiàn)在用本方法表現(xiàn)出能使含葡萄糖的產(chǎn)品生產(chǎn)合理化的可能性，并因此實現(xiàn)生產(chǎn)時間的顯著縮短，這意味著該方法可發(fā)展成連續(xù)的一個方法。
本發(fā)明進一步包括適于完成本方法的設(shè)備。
本發(fā)明的特征是淀粉糊化和降解成可溶的糊精及其連續(xù)降解成更簡單的寡糖是一步完成的。
這是通過本發(fā)明的在第一階段已同時加入α-淀粉酶和淀粉葡萄糖甙酶并將有關(guān)pH和溫度調(diào)整到各種酶具有滿意的活性的條件下完成的。
由此實現(xiàn)了淀粉的快速降解而沒有常見的源于開始糊化的極顯著的粘度升高。因此可使用更簡單的且低成本的攪拌器系統(tǒng)。同時實現(xiàn)了淀粉極快速酶解成更簡單的碳水化合物以及在幾小時后得到最大的葡萄糖含量。
該方法還意味著可通過選擇合適量的淀粉葡萄糖甙酶以及預(yù)定培養(yǎng)時間而使該產(chǎn)品可含有葡萄糖和麥芽糖的混合物。
上述壓碎的整粒小麥，燕麥，大麥，黑麥，玉米和高梁粒可用作起始材料。這里的顆粒大小本身對本方法并不重要，但其是由最后所用的干燥方法，或者，終產(chǎn)品的分級分離以及用途決定的。這些谷物的粉末以及其它富含淀粉的原料也可使用。
該方法在裝有攪拌器和維持所需溫度的裝置的合適反應(yīng)器中完成。然而，本申請中進一步公開了一個優(yōu)選的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，該設(shè)備包括一個攪拌和加熱元件，熱交換器，反應(yīng)器，以及最終反應(yīng)器。
一般地，向正在攪拌的原料中加入預(yù)熱列40-75℃，優(yōu)選為40-60℃的水并加有α-淀粉酶和淀粉葡萄糖甙酶，而總混合物的溫度至多為55℃。
合適的α-淀粉酶是Termamyl(注冊商標)120L(Novo)，BAN240L(Novo)或其相應(yīng)物。合適的淀粉葡萄糖甙酶是AMG 200L(Novo)或其相應(yīng)物。所述的酶以液態(tài)存在并易于以正確劑量添加。當使用Termamyl時，溶液中的鈣離子應(yīng)較低。
當加入約含30-50％淀粉的原料時，將該pH用鹽酸或檸檬酸或其它合適酸調(diào)至4.5-5.5，適宜的pH4.9。然后，將溫度升至60-75℃的范圍，直至所得的反應(yīng)物是葡萄糖達到所需含量的組合物。同時得到對該方法重要的糊化，但由于已發(fā)生了該淀粉的某些降解，故其不引起若該淀粉沒有部分降解而出現(xiàn)的粘度升高。然后，基于所用的淀粉葡萄糖甙酶的熱穩(wěn)定性，加熱該反應(yīng)產(chǎn)物到90-95℃，或者125-130℃30-60秒以滅活該酶。同時將該產(chǎn)品滅菌。
該終產(chǎn)物現(xiàn)在可直接用于某些應(yīng)用以及首先經(jīng)干燥濃縮到合適的水含量后用于其它用途。該產(chǎn)物可基于最終的用途而貯存于合適的特定罐中。尤其是，應(yīng)該考慮到維持無菌狀態(tài)。因此，無菌包裝是可能且合適的。
如上所述，該終產(chǎn)物也可噴霧干燥或滾式干燥。若已分離出纖維組分，則優(yōu)選地在一干燥器中用熱空氣干燥。
本發(fā)明將在下列一些非限制性的實施例中有更為詳細的描述。實施例1源于小麥粉的富集葡萄產(chǎn)品的生產(chǎn)用常規(guī)的小麥粉作為原料，將500克小麥粉攪拌加入加熱至大約55℃的且含有1.0毫升Termamyl 120L和2.0毫升AMG 200L的水中。當已加入大約50％的小麥粉時，用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH到4.9，而全部小麥粉已加入后，再加入稀鹽酸到該pH。然后，將該混合物的溫度升至70-75℃，同時，所形成的簡單碳水化合物的含量用HPLC連續(xù)監(jiān)測?？扇苄缘暮唵翁妓衔锏纳呷?br>
圖1所示。在70℃溫育三小時后，通過用微波加熱到95℃滅活酶而終止，同時滅菌該產(chǎn)物。
干燥后，得到含68％葡萄糖的有甜味產(chǎn)物。實施例2從完整小麥生產(chǎn)富集葡萄糖的產(chǎn)品將完整小麥粒磨成大小為0.05到1.5毫米的顆粒。將700克這種小麥攪拌加入1000毫升的含有1.0毫升Termamyl 120L和2.0毫升AMG 200L的溫度為55℃的水中。當已加入了約50％的小麥時，用稀鹽酸將pH調(diào)至4.9并在加入全部小麥后，再加入鹽酸。鹽酸的量取決于該原料的緩沖容量。然后，在連續(xù)攪拌下將該混合物的溫度升到70-75℃，從而繼續(xù)溫育。用HPLC測定簡單碳水化合物的量。70℃下3小時后，通過加熱至95℃終止溫育，將該產(chǎn)物滅菌并滅活酶。
干燥后，得到55％的葡萄糖含量的甜味產(chǎn)物。實施例3起始于燕麥的富含葡萄糖的產(chǎn)品的生產(chǎn)將已除去其粘性外殼的完整燕麥顆粒磨成具有近似于實施2中的顆粒大小的細粉。將700克該粉加入到1000毫升的已加熱至55℃的且含有1.5毫升的Termamyl 120L和2.5毫升的AMG 200L的水中。當加入約50％的該粉后，用鹽酸調(diào)節(jié)pH并在加入全部燕麥后用鹽酸將pH最終調(diào)至4.9。然后，在連續(xù)攪拌下將該混合物溫度升至70-75℃，繼續(xù)溫育，用HPLC測定簡單碳水化合物的量。70℃下3小時后，通過加熱至95℃終止溫育，并滅菌該產(chǎn)品和滅活該酶。然后，可溶解部分的凈含量的71％由葡萄糖組成。
干燥后，得到一個帶有淡淡燕麥味且萄萄糖含量為59％的甜味產(chǎn)品。
在這些實施例中，將上述凈含量的33-41％用于水中的原料混合物。然而，該量可增加至50％而沒有任何大問題，而減少了任選的干燥需要，并且該產(chǎn)物可更容易地用于直接生產(chǎn)食品，如焙烤食品。
在上述實施例中，α-淀粉酶和淀粉萄萄糖甙酶一起使用。若需要，α-淀粉酶可以和β-淀粉酶聯(lián)合使用。
終產(chǎn)品可代替糖用作一般食品添加劑，如用于焙烤產(chǎn)品，番茄沙司，冰淇淋及其它產(chǎn)品。
所制的產(chǎn)品對用于其中的諸如飲料或其它的產(chǎn)品提供了增加的奶油度。
如上述，本發(fā)明也涉及在連續(xù)條件下完成本方法的設(shè)備。本發(fā)明的此部分的將參照附圖中作更詳細描述，其中圖2表示總體上的設(shè)備；圖3表示該設(shè)備混合器的剖面圖；圖4表示該設(shè)備的反應(yīng)器的剖面圖；圖5表示圖4反應(yīng)器在垂直于轉(zhuǎn)動軸的平面上的剖面圖；以及圖6表示該設(shè)備的最終溫育反應(yīng)器的剖面圖。
一個優(yōu)選的完成本發(fā)明方法的設(shè)備在總體上如圖2所示。將合適來源的谷粉喂入貯存容器1，然后，該谷粉從容器1喂送入輸送螺桿直至預(yù)反應(yīng)器3。在將谷粉喂送入預(yù)反應(yīng)器3前，加入占谷粉量約50％的合適量的和大約50℃的合適溫度的水。將水解所存在的淀粉所需的酶溶解于或懸浮于水中。該預(yù)反應(yīng)器如圖3所示包括兩個螺旋葉片4和5，其中內(nèi)層葉片4直接按裝到貫穿軸6，而“6”則由電動機7以大約100rpm的速度驅(qū)動。外層的螺旋葉片按裝到并通過該反應(yīng)器底部的槳葉攪拌器8驅(qū)動。在兩個螺旋葉片4和5之間，有一個或多個靜態(tài)攪拌裝置9，其可以使開始粘度極高的淀粉-水混合物不僅隨著葉片運動，而且也相互混合。在該例子中，當該螺旋葉片相對上升但以相同的方向驅(qū)動時，內(nèi)螺旋葉片4驅(qū)動物料下移，而外螺旋葉片升高物料。該收縮式運動使得該物料高度均化。因此，反應(yīng)器中心的向下運動(按本實施方案)使物料壓縮以便在該反應(yīng)器的外周的上升運動中使其疏松化。在“數(shù)”分鐘的停留時間后，谷粉-水混合物以淤漿形式從溫度是48-50℃的預(yù)反應(yīng)器中送出。然后，用泵送該淤漿到熱交換器10，在其中溫度升至約60℃，然后再到70℃，接著將該淤漿送入第二反應(yīng)器11(圖4)。在加熱至70℃時發(fā)生了對該方法是重要的糊化，而且其粘度顯著升高。該淤漿被引入到該反應(yīng)器的下部并利用泵壓向上運送通過該反應(yīng)器。該第二反應(yīng)器11包括一個夾套外表面12和同樣是夾套結(jié)構(gòu)的柱體13。該反應(yīng)器進一步包括兩個螺旋葉片14和15，其通過共同的電動機驅(qū)動。在按圖2，圖3和圖4的實施方案中，它們通過電動機7驅(qū)動。在該反應(yīng)器11中，螺旋葉片14和15也逆轉(zhuǎn)，即外側(cè)的“15”壓該物料下移，而內(nèi)側(cè)的“14”升高物料。螺旋葉片以使得夾套表面12和13間有一個較小間隔的方式安裝。當這些表面變熱時，物料可能粘在上面，而為了避免這種情況，每個螺旋葉片分別裝有縱向刮件16，其裝于每個螺旋葉片14或15的凹槽處(圖6)。該刮件16適于用對該淤漿惰性的材料制成并可簡便地從合適的反應(yīng)器的任一邊交換。當在通過加熱兩夾套表面12和13而加熱的過程中，該物料通過該反應(yīng)器11后，移出反應(yīng)器11上部。該淤漿由此轉(zhuǎn)移到溫育反應(yīng)器(圖5)以進行最后的水解，而在此溫育反應(yīng)器17中的停留時間約2小時。該溫育反應(yīng)器17包括一些同心安裝筒壁18和19，每個派生的19裝在反應(yīng)器底部20而每個派生的18裝在該反應(yīng)器的頂部21。內(nèi)筒18也可由柄構(gòu)成。內(nèi)筒18和19分別并沒有貫穿反應(yīng)器整個高度，而終止在反應(yīng)器底部20的稍上的地方，和終止在反應(yīng)器頂部21稍下的地方。安裝在反應(yīng)器頂部21的圓筒18安裝成可隨著安裝在該反應(yīng)器上部的電動機而旋轉(zhuǎn)。這里的旋轉(zhuǎn)可以是單向的或者雙向的。物料(淤漿)通過入口22而從底部中央進入反應(yīng)器。由于圓筒并沒有占據(jù)反應(yīng)器的整個高度，在每個圓筒壁的上部或下部分別形成了縫隙，淤漿可按圖3箭頭所示通過。在溫育17之后，將該淤漿泵送入熱交換器23，在其中溫度升至110-120℃以滅活該酶。然后，該淤漿再通過相同的熱交換器以利用其熱量加熱后來的淤漿以及在其進一步送至第一熱交換器10前冷卻，其溫度又是大約50℃。將該淤漿在最后一步與冷水進行熱交換，該冷水在混合步驟作為制備新的淤漿中的進水，從而使該水達到適于混合及隨后水解的正確溫度并由此水解。
權(quán)利要求
1.利用酶降解谷類中存在的淀粉而從谷類中制備有營養(yǎng)價值產(chǎn)品的方法，其特征是一步完成淀粉的糊化和降解成可溶的糊精及其連續(xù)降解成更簡單的寡糖。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征是用于降解的酶通過用于淤漿化和加熱該原料的液體而加入到該谷類原料中。
3.權(quán)利要求1-2的方法，其特征是進入的淤漿中水量是40-67％。
4.權(quán)利要求1-3的方法，其特征是含所用酶的引入液體的溫度是40-75℃，而最終淤漿的溫度為至多55℃。
5.權(quán)利要求1-4的方法，其特征是在混合含酶的液體后的反應(yīng)產(chǎn)物的溫度升至發(fā)生糊化的60-75℃。
6.實施權(quán)利要求1-5方法的設(shè)備，其特征是其含有一個混合器(3)，反應(yīng)器(11)和溫育器(17)，而這些反應(yīng)器(3，11，17)裝有均化攪拌器(4，5；14，15；18，19)。
7.權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征是混合器(3)裝有反向作用的螺旋葉片攪拌器(4，5)。
8.權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征是反應(yīng)器(11)裝有反向作用的螺旋攪拌器(14，15)。
9.權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征是溫育器(17)裝有同心分離壁(18，19)，其安裝到該反應(yīng)器的一端(21)和另一端(20)。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用酶降解谷類中所存在的淀粉而從谷類中制備有營養(yǎng)價值產(chǎn)品的方法,其中的淀粉糊化和降解成可溶性糊精及其連續(xù)降解成更簡單的寡糖是一步完成的,以及實施該方法的設(shè)備。
文檔編號A23L1/105GK1198660SQ96197469
公開日1998年11月11日 申請日期1996年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月6日
發(fā)明者羅爾夫·伯格奎斯特, 本特·漢森 申請人:比奧韋特公司