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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines Getreideerzeugnisses
mit verbessertem Proteingehalt und verbesserten Backeigenschaften.
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Die
vorliegende Erfindung bezweckt die Erreichung eines Verfahrens für die Herstellung
eines Getreideerzeugnisses mit einem gesteuerten, verbesserten Proteingehalt
und verbesserten Backeigenschaften, nicht nur basierend auf dem
verbesserten Proteingehalt, sondern auch auf weiteren Backerzeugnissen
auf der Grundlage des gleichen Mehls.
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Der Erfindung
zugrunde liegender allgemeiner Stand der Technik
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Weizen,
der in großem
Umfang innerhalb der Backindustrie für die Herstellung verschiedener
Backerzeugnisse verwendet wird, weist einen sehr unterschiedlichen
Gehalt an Gluten auf. Gluten, das in Getreides in einer Menge von
einigen Prozent bis zu 18 % vorkommt (Weizen 7 bis 18 %) ist ein
Protein, welches zu der Tatsache beiträgt, dass ein Backerzeugnis,
wie zum Beispiel Brot, zusammenhält.
Gluten verleiht einem Teig Struktur und Elastizität und dadurch
dem gebackenen Brot. Abweichungen beim Glutengehalt sorgen jedoch für große Probleme
innerhalb der industrialisierteren Bäckereiindustrie, deren Geschäft auf vorgegebenen
Rezepten beruht, und sie stellen ebenfalls ein großes Problem
für Großverbraucher
mit einer definierten Qualität ihrer
Backerzeugnisse dar. Jedes Erzeugnis soll sich gleich verhalten.
Die Getreidearten Hafer, Gerste und Roggen entwickeln Gluten in
einem eingeschränkteren
Umfang.
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Eine
Forderung besteht daher darin, ein Getreideerzeugnis, vorwiegend
ein Weizenmehl, mit einem konstanten Glutengehalt zu haben.
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Zur
Verbesserung der Geschmeidigkeits- und Frischhalteeigenschaften
von Brot werden heute unter anderem Maltose-Dextrine hinzugefügt. Das
Hinzufügen
einzelner Bestandteile ist jedoch kostspielig, und ziemlich oft
kosten individuell isolierte Bestandteile eine Menge, was ihre Verwendung
einschränkt.
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Ein
Problem, das zu lösen
ist, besteht daher darin, einem Mehl diejenigen Eigenschaften hinzuzufügen und
sie dabei in einer optimalen Weise hinzuzufügen, welche die Qualität des Ausgangsmehls
gewährleisten.
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Damit
ein Brot als schmackhaft angesehen wird, ist es wichtig, dass es
Wasser bindet, wobei dies gleichermaßen wichtig vom Frischhaltestandpunkt
aus ist.
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Um
diese Eigenschaft zu verbessern und um eine gleichmäßige Qualität des Mehls
aufrechtzuerhalten, ist somit eine Hinzufügung einer wasserbindenden
Substanz erforderlich.
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Getreide
wird zu einer hohen Ausbeute an Mehl gemahlen, d.h. das Mahlen wird
darauf konzentriert, so viel wie möglich des Stärkegehalts
im Endmehl herauszuholen. Die Kosten dafür werden daher sehr hoch werden,
da die hierfür
benötigte
Energie sich mit einer erhöhten
Mehlausbeute radikal erhöht.
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Eine
Forderung ist daher die Verringerung der Kosten für das Mahlen.
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Beim
Mahlen von Weizen beruht die Wirtschaftlichkeit auf der Tatsache,
dass das Mahlen eines Mehles sich auf zirka 70 bis 80 % des Korns
beläuft,
da der verbleibende Kleieanteil einen geringen wirtschaftlichen Wert
als Futtermittel besitzt. Um eine Menge an Gluten zu erhalten, die
benötigt
wird, kann eine Mühle
das Mehl in verschiedene Anteile aufteilen, um die verschiedenen
Mehlqualitäten
später
zu einem gewünschten Endprodukt
zu mischen. Die Bäckereiindustrie
benötigt
ein stärkeres
Mehl (höherer
Glutengehalt) als das Mehl, wel ches beim Backen im Haushalt verwendet
werden kann. Daher wird ziemlich oft ein Mehl mit einem niedrigeren
Glutengehalt an Haushalte verkauft und Mehl mit einem höheren Glutengehalt
an die Bäckereiindustrie.
Wenn verfügbares
Getreide nicht den erforderlichen Glutengehalt erreichen kann, wird
Gluten, das bei der Stärkeindustrie
in getrockneter Form gekauft worden ist, oftmals dem Mehl hinzugefügt. Jedoch
verschwinden beim Trocknen bis zu 20 bis 25 % der wesentlichen Eigenschaften
des Glutens, was bedeutet, dass eine bestimmte Überdosis enforderlich ist,
um die gewünschte
Menge zu erhalten. Im Besonderen wird in Teilen der Welt, wo es
schwierig ist, Weizen/Roggen/Hafer/Gerste mit einem hohen Proteingehalt
anzubauen, Getreide mit einem höheren
Proteingehalt importiert, um mit einem lokal angebauten Weizen gemischt
zu werden. Dies ergibt ein besseres Bäckereimehl als ein Mehl, dem
getrocknetes Gluten hinzugefügt
worden ist. Beim Mahlen mit einer hohen Mehlausbeute wird ein Teil
der Aleuronschicht (die innerste Schicht von vier Kleieschichten) zu
einem Teil des Mehls. Dies erhöht
den Proteingehalt des Mehls, jedoch leider nicht mit einem Protein,
welches zu guten Backeigenschaften beiträgt. Gleichzeitig damit verringert
diese Protein-Fraktionierung den Wert des Kleieanteils. Das Protein
der Aleuronschicht ist unter anderem reich an Lysin, und es ist
das Protein, welches einen hohen Nährstoffgehalt aufweist. In
bestimmten Jahren treten starke Regenfälle zur Erntezeit auf, und
die Ernte kann nur bei einem hohen Wassergehalt erfolgen. Dies führt dazu,
dass eine so genannte niedrige 'Fallzahl' erreicht wird. Dies
bedeutet, dass die Enzymaktivität
des Mehls hoch ist, und dass das Mehl weniger geeignet für Backzwecke
ist. Auch diese Enzymaktivität
rührt vorwiegend
her aus der äußeren Schicht des
Getreidekorns, unter anderem der Aleuronschicht, her. Es hat sich
somit herausgestellt, dass zwei wesentliche Vorteile erzielt werden
können,
indem so gemahlen wird, dass die Aleuronschicht nicht erreicht wird.
Dies bedeutet wiederum, dass der Mahlgrad auf 50 bis 70 % des Korns
gesenkt wird. Dies wiederum bedeutet, dass wesentlich einfachere
Mahlausrüstungen
eingesetzt werden können,
was wiederum den Investitionsbedarf verringert. Des Weiteren werden
die Energiekosten beträchtlich
gesenkt.
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Es
ist weiterhin bekannt, Getreide, Vollgetreide oder zerkleinertes
Getreide sowie einen reinen Stärkegehalt
einer enzymatischen Hydrolyse auszusetzen, um einen Süßsirup zu
erhalten, wie zum Beispiel Glukosesirup. Ein solcher Sirup, Kohlehydrat-Zusammensetzung,
hat Süßungseigenschaften
und ist für
Backzwecke geeignet und schließt
ein enzymatisch hydrolysiertes Getreide ein, wie zum Beispiel hydrolysierter
Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Roggen-Weizen (Triticala), Sorghum,
Mais und Reis. Die Hydrolyse kann dadurch ausgeführt werden, beginnend mit zerkleinertem
Vollgetreide oder Mehl unter Einsatz einer Alpha-Amylase, gefolgt
durch einen Amyloglukosidase-Schritt zur Erhöhung des Glukosegehalts des
unter Einsatz von Alpha-Amylase hydrolysierten Produkts. Das Endprodukt
umfasst bei einem ersten Schritt ein zähflüssiges Maltoseerzeugnis reich
an Oligosacchariden mit einem Trockengehalt von zirka 40 %, und,
einschließlich
Schritt zwei, ein Produkt reich an Glukose mit einem Trockensubstanzgehalt
von zirka 40 %. Durch Veränderung
des Wassergehalts kann das Erzeugnis erzielt werden mit einem höheren Trockensubstanzgehalt,
was zu einem höheren
Glukosegrad führt.
Ein Trockenprodukt kann durch Sprühtrocknung hergestellt werden,
geeigneterweise in einem Förder-Sprühtrockner.
Es ist bekannt, dass diese Hydrolysate funktionelle Eigenschaften
beim Backen haben und dadurch unter anderem zu einer besseren Konsistenz
und zu einem längeren
Frischhalten beitragen.
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Es
gibt somit eine Reihe von Problemen bei der Bäckereiindustrie, die es zu
lösen gilt,
nämlich
die Reduzierung der Kosten für
das Mahlen, ein verbesserter Proteingehalt, um Qualität zu garantieren,
und Verbesserung der Geschmeidigkeits- und Frischhalteeigenschaften.
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Beschreibung
der vorliegenden Erfindung
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Es
hat sich jetzt überraschenderweise
als möglich
herausgestellt, dass diese oben erwähnten Probleme mit Hilfe der
vorliegenden Erfindung gelöst
werden können,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass man Getreide bis zu einem Grad
von 65 % in Bezug auf das Korn mahlt, dass man aus einer Teilcharge
des Mehls natürliches
Gluten und den Gehalt an wasserlöslichen
Bestandteilen, wie zum Beispiel Pentosane isoliert, dass man das
so isolierte natürliche
Gluten und die isolierten Bestandteile, wie zum Beispiel Pentosane,
der restlichen Charge Mehl hinzufügt, dass die Charge Mehl, welche
im Wesentlichen von natürlichem
Protein und löslichen
Bestandteilen befreit ist, als solche genutzt oder weiterverarbeitet
wird, wie zum Beispiel einer enzymatischen Hydrolyse ausgesetzt
wird, um einen Glukosesirup zu erhalten.
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Weitere
Merkmale werden aus den beigefügten
Ansprüchen
ersichtlich.
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Weiterhin
werden zusätzliche
Merkmale und Eigenschaften und Problem-Problem-Lösungen aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung ersichtlich.
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Mit
Hilfe der vorliegenden Erfindung wird ein Mehl erhalten, im Besonderen
ein Weizenmehl, welches eine sehr hohe und gleichmäßige Qualität aufweist,
die eine Voraussetzung für
eine hohe und gleichmäßige Qualität des Endprodukts,
des gebackenen Brotes, ist.
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Die
Bezeichnung Brot bedeutet hierbei alle Arten von gebackenen Produkten
auf der Grundlage von Mehl, unabhängig davon, ob es ein einfaches
Brot ist, ein Frühstücksbrot,
ein Hamburger-Brot, ein knuspriges einfaches Brot, ein Pizzateig,
ein weicher Kuchen oder Kekse und so weiter.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend detaillierter unter Bezugnahme
auf einige unterschiedliche Fließschemata beschrieben, ohne
jedoch auf diese beschränkt
zu sein. Bei den Fließschemata
dieser Zeichnung zeigt
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1 ein
Grundschema der Verarbeitung von Getreiden nach der vorliegenden
Erfindung;
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2 ein
Schema der Verarbeitung, zum Teil nach 1 und zum
Teil weitere Verfahrensschritte umfassend;
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3 ein
Schema der Verarbeitung, zum Teil nach 1 und zum
Teil nach weiteren alternativen Verfahrensschritten;
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4 ein
Fließschema
der Verarbeitung von Weizen im Wesentlichen nach 1.
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird als ein Beispiel ein
eintretender Weizen 1 gezeigt, welcher derart gemahlen
wird, dass man 60 % des Mehls 2 erhält, und 40 % Kleiemehl 3,
dessen späterer
Anteil 7 entweder als Nährmittel,
Futtermittel verwendet werden kann oder zum Ausgangsmaterial einer
enzymatischen Hydrolyse werden kann. Ein Drittel 4 des
Mehlanteils wird dann in einem Knetverfahren verarbeitet, wobei
Wasser für
das Auswaschen eintretender Mengen natürlichen Glutens 5 eingesetzt
wird und dieses Gluten isoliert wird. Weiterhin werden zusammen
mit dem Waschwasser lösliche
Bestandteile, wie zum Beispiel Pentosane 6, erhalten. Diese
Lösung
kann konzentriert werden. Die restliche Stärke 9, die im Wesentlichen
von Proteinen befreit worden ist, wird einem Hydrolyseverfahren
für die
Umwandlung in Glukose 10 zugeführt. Die restlichen zwei Drittel
des Mehls und isoliertes Gluten und lösliche Bestandteile, wie zum
Beispiel Pentosane, werden dann zu einem mit Protein angereicherten
Mehl 8 kombiniert.
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2 zeigt
ein Verfahren, welches im Wesentlichem dem Grundverfahren nach 1 entspricht,
bei dem jedoch das beim Mahlen erhaltene Kleiemehl einer enzymatischen
Hydrolyse ausgesetzt wird, wodurch Glukosesirup, Protein und Kleie
als Endprodukte erhalten werden. Üblicherweise werden Glukosesirup
und die Proteinanteile zu einem Stärkesirup zusammengebracht.
Die Hydrolyse findet statt, indem das Kleiemehl 3 vorgewärmtem Wasser
(50 bis 70°)
mit einem Trockensubstanzgehalt von 20 bis 50 % hinzugefügt wird,
während
der gleichzeitigen Hinzufügung
von Enzymen, Alpha-Amylase (Ban 240L, (Novo)) und Amyloglukosidase (AMG
200L (Novo)). pH wird auf 4,5 bis 5,2 angeglichen. Das Erwärmen/Aufrechterhalten
der Temperatur der Ausgangsmaterial-Suspension auf 50 bis 75°C erfolgt
während
der Gelatinisierung zur Ausführung
einer vollständigen
Hydrolysereaktion, der vollständigen
Durchführung
der Hydrolysere aktion für
eine Verweilzeit von 3 bis 4 Stunden, Erwärmung auf 90 bis 95° C für die Deaktivierung
der vorhandenen Enzyme, die Isolierung des Reaktionsprodukts 14,
welches 50 bis 75 % Glukose auf der Basis des Trockensubstanzgehalts
enthält,
optional in Kombination mit Evaporation und Abscheidung von Fasern 15.
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Bei
einem bevorzugten Verfahrensschritt wird eine Ultrafiltration des
Glukosesirups vorgenommen, wobei der Glukosesirup bei 50° C durch
einen Ultrafilter mit einem Molekularkorngrößenbereich von 20 bis 100 kDa
gefiltert wird, wobei vorhandenes Protein 12 und Fette
abgesondert werden und man einen im Wesentlichen reinen Glukosesirup
als Filtrat erhält.
Der Glukosesirup wird dann unter Vakuum auf zirka 75 % Trockensubstanz
verdampft und ist dadurch so rein, dass die erhaltene Glukose 13 normalerweise
mit sehr feinen Kristallen kristallisiert. Der Glukosesirup ist
bei Temperaturen von mehr als 55° C
löslich.
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Während der
Hydrolyse von Mehl, Stärke,
Restbrot und anderem solchen stärkeenthaltenden
Material unter Einsatz von Amylase und Amyloglukosidase und dem
Einsatz von Ultrafiltration werden die Enzyme im Konzentrat zurückgehalten,
während
die kleineren Zuckermoleküle
Glukose, Maltose, Maltotriose die Membran passieren können. Dies
führt dazu,
dass die Menge an hinzugefügten
Enzymen über
einen längeren
Zeitraum hinweg benutzt werden kann.
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Der
Glukosesirup aus der enzymatischen Hydrolyse kann ebenfalls in nicht
abgeschiedenem Zustand dem mit Protein angereicherten Mehl 8 hinzugefügt werden,
um dadurch dem Bäckereiausgangsmaterial,
jetzt mit 11 in 2 bezeichnet, ein Süßungsmittel
hinzuzufügen.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
wird eine Teilcharge des Rohmaterials, die mit Alpha-Amylase bereitgestellt
wird, entnommen und im Wesentlichen direkt (Verweilzeit/Reaktionszeit
zirka 2 Minuten) zum Inaktivierungsschritt gebracht, wo dieser Anteil
mit der vollständig
hydrolisierten Rohmaterialcharge wieder vereinigt wird. Mit Hilfe
dieser Maßnahme
wird zum Teil abgebaute Stärke
vorliegen, wobei das abgebaute Produkt unter anderem Dextri ne enthält, welche
für bessere
Backeigenschaften sorgen. Die Maßnahme bedeutet weiterhin,
dass eine Trockensubstanzmenge des hydrolisierten Stärkesirups
von 40 bis 50 % erhalten werden kann.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung gemäß 3 wird
die Stärke 9 aus
der Isolation von Gluten zu Glukose 10 hydrolisiert, die
danach dem mit Gluten angereicherten Mehl 8 hinzugefügt wird,
wodurch man ein gesüßtes Mehl 16 erhält.
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Unter
Bezugnahme auf 4 wird eine Hydrolyse gezeigt,
wobei der erhaltene Glukosesirup dem mit löslichen Bestandteilen versehenen
Mehl hinzugefügt
wird.
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Unter
Bezugnahme auf das Fließschema
nach 5 wird ein Detail des Verfahrens nach 1 gezeigt.
Hier wird Weizen eingebracht und wird mit Wasser befeuchtet, so
dass man die optimalen Mahlbedingungen erzielt, normalerweise eine
Feuchtigkeit von 16 bis 17 %. Der gemahlene Weizen wird gesiebt,
wodurch man ein grobes Fasermaterial in Form von Kleie, Industriemehl
und Bäckereimehl,
einschließlich
eines feinen Faseranteils und einer inneren Fruchtschicht erhält. Das
Industriemehl wird in einen Mischer eingebracht und Wasser wird
diesem hinzugefügt,
und es wird homogenisiert. Dann wird das Homogenisat zu einem Abklärgefäß überführt für das Isolieren
von Stärke,
der so genannten A-Stärke,
und von Fasern als einem Anteil, von Pentosahnen als einem Anteil
und von Gluten und so genannter B-Stärke als einem Anteil. Die A-Stärke und
die Fasern werden gesiebt, um jeweils Fasern und Stärke individuell
zu erhalten, sowie Gluten und B-Stärke werden nass gesiebt, um
jeweils Gluten und B-Stärke
individuell zu erhalten. Die A-Stärke wird zusammen mit Prozesswasser
zu einem Abklärgefäß für die Separation
von Wasser und A-Stärke überführt, wobei
das Wasser als Prozesswasser wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.
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Die
Hinzufügung
von Gluten in nasser Form in Übereinstimmung
mit dem, was oben angegeben wurde, sorgt für eine Glutenqualität, die der
von existierendem, nativen natürlichen
Gluten ähnlich
ist. Eine Alternative zu der oben erwähnten Nassfraktionierung ist
die Abscheidung eines Teils der Stärke in einer Trockenfraktionierung,
wie zum Beispiel durch Sieben. Durch Mahlen und Sieben wird ein
Teil der Stärke
ausgesiebt, und auf diese Weise kann ebenfalls ein höherer Glutengehalt
erzielt werden. Der Kleie- und Mehlanteil kann auf verschiedene
Weise verwendet werden, so, wie er nach der Trockenfraktionierung
ist, als Futtermittel oder Lebensmittel; er kann hydrolisiert und
nass oder getrocknet als Futtermittel oder Lebensmittel verwendet
werden; durch Abscheidung des Sirups und Erhalt von Fasern/Protein
als eine Phase, welche getrocknet werden oder als Futtermittel oder
Lebensmittel verwendet werden kann; Separation in drei Anteile – Sirup,
Fasern, Protein – die
getrocknet werden oder nass als Futtermittel oder Lebensmittel verwendet
werden.
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Die
Stärke,
die nach der Abscheidung des Glutens erhalten wird, kann getrocknet
werden und als Lebensmittel verwendet werden. Die Stärke kann
ebenfalls mit dem Mehl gemischt werden, um ein mit Stärke angereichertes
Mehl zu erhalten.
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1
- 1
- Weizen
- 2
- Mehl
- 3
- Kleie
- 4
- Mehl
- 5
- Gluten
- 8
- Mehl
- 7
- Charge
- 6
- Pentosane
- 9
- Stärke A & B
- 10
- Glukose
-
2
- 1
- Weizen
- 2
- Mehl
- 3
- Kleie
und Mehl
- 4
- Mehl
- 5
- Gluten
- 8
- Mehl
- 14
- Kleie
und Mehl oder Hydrolyse
- 6
- Pentosane
- 13
- Glukose
- 9
- Stärke A & B
- 12
- Protein
- 10
- Glukose
- 15
- Faser
-
3
- 1
- Weizen
- 2
- Mehl
- 3
- Kleie
- 4
- Mehl
- 5
- Gluten
- 8
- Mehl
- 7
- Charge
- 6
- Pentosane
- 9
- Stärke A & B
- 16
- Mehl
- 10
- Glukose
-
4
- 1
- Weizen
- 2
- Mehl
- 3
- Kleie
- 4
- Mehl
- 5
- Gluten
-
- Mehl
- 40 %
-
- Kleie
und Mehl - 20 %
- 6
- Pentosane
-
- Glukose
- 10%
- 9
- Stärke A & B
-
- Mehl
- 54%
- 10
- Glukose
-
- Kleie
und Protein - 30%
-
5
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