专利名称：制备有生理营养价值产品的方法以及实施该方法的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及从谷类中制备有营养价值产品的方法，其是在一个步骤中通过将谷类中存在的淀粉用酶降解成可溶性糊精并继续降解成更简单的寡糖；以及实施该方法的设备。
本发明的目的是提供一个用简单和合理的方法从谷类中获得有营养价值产品的可能性，该产品有待用于人和动物用途。
进一步的目的是得到一个非常简单的且节约时间的方法，其能生产含有不同量葡萄糖的产品。在此可用各种谷类或谷类碎粒作为起始材料，如小麦，燕麦，大麦，黑麦，玉米，高梁以及其它淀粉制品。
在某些用途中，该终产物可直接使用而不需要干燥或进一步分级分离或干燥。在这些情况下，当需要一种干燥产品时，终产品可通过喷雾干燥，或其变化方法，或通过滚式干燥器而干燥。在一些情况下，需分离该产品的纤维组分并单独干燥，用作高价值且口味怡人的营养性纤维产品。
本发明的进一步的其它目的是提供本发明方法的生产设备，尤其是用于连续生产的设备。
从诸如SE-A-7808870-5中已知用蛋白质和淀粉降解酶水解完整的谷粒。所公开的方法介绍了用15-30小时获得高含量的葡萄糖的更为复杂的生产方法。这些长的加工时间也导致了需要很大的设备来生产更大量的产品。由于长的停留时间，该方法更堆以作为连续方法进行。按此现有技术的方法主要是基于用蛋白酶在60℃下2小时降解所存在的蛋白质到特定长度的氨基酸，然后在75℃下加入α-淀粉酶并处理所存在的淀粉6小时于是形成糖。
令人惊异地，现在用本方法表现出能使含葡萄糖的产品生产合理化的可能性，并因此实现生产时间的显著缩短，这意味着该方法可发展成连续的一个方法。
本发明进一步包括适于完成本方法的设备。
本发明的特征是淀粉糊化和降解成可溶的糊精及其连续降解成更简单的寡糖是一步完成的。
这是通过本发明的在第一阶段已同时加入α-淀粉酶和淀粉葡萄糖甙酶并将有关pH和温度调整到各种酶具有满意的活性的条件下完成的。
由此实现了淀粉的快速降解而没有常见的源于开始糊化的极显著的粘度升高。因此可使用更简单的且低成本的搅拌器系统。同时实现了淀粉极快速酶解成更简单的碳水化合物以及在几小时后得到最大的葡萄糖含量。
该方法还意味着可通过选择合适量的淀粉葡萄糖甙酶以及预定培养时间而使该产品可含有葡萄糖和麦芽糖的混合物。
上述压碎的整粒小麦，燕麦，大麦，黑麦，玉米和高梁粒可用作起始材料。这里的颗粒大小本身对本方法并不重要，但其是由最后所用的干燥方法，或者，终产品的分级分离以及用途决定的。这些谷物的粉末以及其它富含淀粉的原料也可使用。
该方法在装有搅拌器和维持所需温度的装置的合适反应器中完成。然而，本申请中进一步公开了一个优选的连续生产设备，该设备包括一个搅拌和加热元件，热交换器，反应器，以及最终反应器。
一般地，向正在搅拌的原料中加入预热列40-75℃，优选为40-60℃的水并加有α-淀粉酶和淀粉葡萄糖甙酶，而总混合物的温度至多为55℃。
合适的α-淀粉酶是Termamyl(注册商标)120L(Novo)，BAN240L(Novo)或其相应物。合适的淀粉葡萄糖甙酶是AMG 200L(Novo)或其相应物。所述的酶以液态存在并易于以正确剂量添加。当使用Termamyl时，溶液中的钙离子应较低。
当加入约含30-50％淀粉的原料时，将该pH用盐酸或柠檬酸或其它合适酸调至4.5-5.5，适宜的pH4.9。然后，将温度升至60-75℃的范围，直至所得的反应物是葡萄糖达到所需含量的组合物。同时得到对该方法重要的糊化，但由于已发生了该淀粉的某些降解，故其不引起若该淀粉没有部分降解而出现的粘度升高。然后，基于所用的淀粉葡萄糖甙酶的热稳定性，加热该反应产物到90-95℃，或者125-130℃30-60秒以灭活该酶。同时将该产品灭菌。
该终产物现在可直接用于某些应用以及首先经干燥浓缩到合适的水含量后用于其它用途。该产物可基于最终的用途而贮存于合适的特定罐中。尤其是，应该考虑到维持无菌状态。因此，无菌包装是可能且合适的。
如上所述，该终产物也可喷雾干燥或滚式干燥。若已分离出纤维组分，则优选地在一干燥器中用热空气干燥。
本发明将在下列一些非限制性的实施例中有更为详细的描述。实施例1源于小麦粉的富集葡萄产品的生产用常规的小麦粉作为原料，将500克小麦粉搅拌加入加热至大约55℃的且含有1.0毫升Termamyl 120L和2.0毫升AMG 200L的水中。当已加入大约50％的小麦粉时，用稀盐酸调节pH到4.9，而全部小麦粉已加入后，再加入稀盐酸到该pH。然后，将该混合物的温度升至70-75℃，同时，所形成的简单碳水化合物的含量用HPLC连续监测。可溶性的简单碳水化合物的升高如
图1所示。在70℃温育三小时后，通过用微波加热到95℃灭活酶而终止，同时灭菌该产物。
干燥后，得到含68％葡萄糖的有甜味产物。实施例2从完整小麦生产富集葡萄糖的产品将完整小麦粒磨成大小为0.05到1.5毫米的颗粒。将700克这种小麦搅拌加入1000毫升的含有1.0毫升Termamyl 120L和2.0毫升AMG 200L的温度为55℃的水中。当已加入了约50％的小麦时，用稀盐酸将pH调至4.9并在加入全部小麦后，再加入盐酸。盐酸的量取决于该原料的缓冲容量。然后，在连续搅拌下将该混合物的温度升到70-75℃，从而继续温育。用HPLC测定简单碳水化合物的量。70℃下3小时后，通过加热至95℃终止温育，将该产物灭菌并灭活酶。
干燥后，得到55％的葡萄糖含量的甜味产物。实施例3起始于燕麦的富含葡萄糖的产品的生产将已除去其粘性外壳的完整燕麦颗粒磨成具有近似于实施2中的颗粒大小的细粉。将700克该粉加入到1000毫升的已加热至55℃的且含有1.5毫升的Termamyl 120L和2.5毫升的AMG 200L的水中。当加入约50％的该粉后，用盐酸调节pH并在加入全部燕麦后用盐酸将pH最终调至4.9。然后，在连续搅拌下将该混合物温度升至70-75℃，继续温育，用HPLC测定简单碳水化合物的量。70℃下3小时后，通过加热至95℃终止温育，并灭菌该产品和灭活该酶。然后，可溶解部分的净含量的71％由葡萄糖组成。
干燥后，得到一个带有淡淡燕麦味且萄萄糖含量为59％的甜味产品。
在这些实施例中，将上述净含量的33-41％用于水中的原料混合物。然而，该量可增加至50％而没有任何大问题，而减少了任选的干燥需要，并且该产物可更容易地用于直接生产食品，如焙烤食品。
在上述实施例中，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-淀粉酶联合使用。
终产品可代替糖用作一般食品添加剂，如用于焙烤产品，番茄沙司，冰淇淋及其它产品。
所制的产品对用于其中的诸如饮料或其它的产品提供了增加的奶油度。
如上述，本发明也涉及在连续条件下完成本方法的设备。本发明的此部分的将参照附图中作更详细描述，其中图2表示总体上的设备；图3表示该设备混合器的剖面图；图4表示该设备的反应器的剖面图；图5表示图4反应器在垂直于转动轴的平面上的剖面图；以及图6表示该设备的最终温育反应器的剖面图。
一个优选的完成本发明方法的设备在总体上如图2所示。将合适来源的谷粉喂入贮存容器1，然后，该谷粉从容器1喂送入输送螺杆直至预反应器3。在将谷粉喂送入预反应器3前，加入占谷粉量约50％的合适量的和大约50℃的合适温度的水。将水解所存在的淀粉所需的酶溶解于或悬浮于水中。该预反应器如图3所示包括两个螺旋叶片4和5，其中内层叶片4直接按装到贯穿轴6，而“6”则由电动机7以大约100rpm的速度驱动。外层的螺旋叶片按装到并通过该反应器底部的桨叶搅拌器8驱动。在两个螺旋叶片4和5之间，有一个或多个静态搅拌装置9，其可以使开始粘度极高的淀粉-水混合物不仅随着叶片运动，而且也相互混合。在该例子中，当该螺旋叶片相对上升但以相同的方向驱动时，内螺旋叶片4驱动物料下移，而外螺旋叶片升高物料。该收缩式运动使得该物料高度均化。因此，反应器中心的向下运动(按本实施方案)使物料压缩以便在该反应器的外周的上升运动中使其疏松化。在“数”分钟的停留时间后，谷粉-水混合物以淤浆形式从温度是48-50℃的预反应器中送出。然后，用泵送该淤浆到热交换器10，在其中温度升至约60℃，然后再到70℃，接着将该淤浆送入第二反应器11(图4)。在加热至70℃时发生了对该方法是重要的糊化，而且其粘度显著升高。该淤浆被引入到该反应器的下部并利用泵压向上运送通过该反应器。该第二反应器11包括一个夹套外表面12和同样是夹套结构的柱体13。该反应器进一步包括两个螺旋叶片14和15，其通过共同的电动机驱动。在按图2，图3和图4的实施方案中，它们通过电动机7驱动。在该反应器11中，螺旋叶片14和15也逆转，即外侧的“15”压该物料下移，而内侧的“14”升高物料。螺旋叶片以使得夹套表面12和13间有一个较小间隔的方式安装。当这些表面变热时，物料可能粘在上面，而为了避免这种情况，每个螺旋叶片分别装有纵向刮件16，其装于每个螺旋叶片14或15的凹槽处(图6)。该刮件16适于用对该淤浆惰性的材料制成并可简便地从合适的反应器的任一边交换。当在通过加热两夹套表面12和13而加热的过程中，该物料通过该反应器11后，移出反应器11上部。该淤浆由此转移到温育反应器(图5)以进行最后的水解，而在此温育反应器17中的停留时间约2小时。该温育反应器17包括一些同心安装筒壁18和19，每个派生的19装在反应器底部20而每个派生的18装在该反应器的顶部21。内筒18也可由柄构成。内筒18和19分别并没有贯穿反应器整个高度，而终止在反应器底部20的稍上的地方，和终止在反应器顶部21稍下的地方。安装在反应器顶部21的圆筒18安装成可随着安装在该反应器上部的电动机而旋转。这里的旋转可以是单向的或者双向的。物料(淤浆)通过入口22而从底部中央进入反应器。由于圆筒并没有占据反应器的整个高度，在每个圆筒壁的上部或下部分别形成了缝隙，淤浆可按图3箭头所示通过。在温育17之后，将该淤浆泵送入热交换器23，在其中温度升至110-120℃以灭活该酶。然后，该淤浆再通过相同的热交换器以利用其热量加热后来的淤浆以及在其进一步送至第一热交换器10前冷却，其温度又是大约50℃。将该淤浆在最后一步与冷水进行热交换，该冷水在混合步骤作为制备新的淤浆中的进水，从而使该水达到适于混合及随后水解的正确温度并由此水解。
权利要求
1.利用酶降解谷类中存在的淀粉而从谷类中制备有营养价值产品的方法，其特征是一步完成淀粉的糊化和降解成可溶的糊精及其连续降解成更简单的寡糖。
2.权利要求1的方法，其特征是用于降解的酶通过用于淤浆化和加热该原料的液体而加入到该谷类原料中。
3.权利要求1-2的方法，其特征是进入的淤浆中水量是40-67％。
4.权利要求1-3的方法，其特征是含所用酶的引入液体的温度是40-75℃，而最终淤浆的温度为至多55℃。
5.权利要求1-4的方法，其特征是在混合含酶的液体后的反应产物的温度升至发生糊化的60-75℃。
6.实施权利要求1-5方法的设备，其特征是其含有一个混合器(3)，反应器(11)和温育器(17)，而这些反应器(3，11，17)装有均化搅拌器(4，5；14，15；18，19)。
7.权利要求6的设备，其特征是混合器(3)装有反向作用的螺旋叶片搅拌器(4，5)。
8.权利要求6的设备，其特征是反应器(11)装有反向作用的螺旋搅拌器(14，15)。
9.权利要求6的设备，其特征是温育器(17)装有同心分离壁(18，19)，其安装到该反应器的一端(21)和另一端(20)。
全文摘要
本发明涉及利用酶降解谷类中所存在的淀粉而从谷类中制备有营养价值产品的方法,其中的淀粉糊化和降解成可溶性糊精及其连续降解成更简单的寡糖是一步完成的,以及实施该方法的设备。
文档编号A23L1/105GK1198660SQ96197469
公开日1998年11月11日 申请日期1996年10月7日 优先权日1995年10月6日
发明者罗尔夫·伯格奎斯特, 本特·汉森 申请人:比奥韦特公司