DE3133471C2 - Verfahren zur Herstellung eines Mehlzusatzes aus Mais oder verwandten Getreidearten - Google Patents

Abstract

Es wird ein geschmacks- und farbneutraler Mehlzusatz aus Mais oder verwandten Getreidearten hergestellt, welcher insbesondere zum Weizenmehl in erheblichen Anteilen beigemischt werden kann. Bei dem Verfahren wird der gemahlene Rohstoff in einem polaren Lösungsmittel, vornehmlich Äthanol oder Isopropanol, suspendiert. Dabei erfolgt bei einer Temperatur im Bereich des Siedepunktes des Lösungsmittels eine Extraktion, durch welche aus dem Material Proteine und Lipide und vollständig die Prolaminkomponente extrahiert werden. Durch die Behandlung werden simultan auch die Teigbildungseigenschaften des Mehlzusatzes jenen des Weizenmehles angeglichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Mehlzusatzes, insbesondere zum Weizenmehl, aus Mais oder aus mit diesem verwandten Getreidearten, wie Sorghum und Hirse, durch Extraktion von störenden, der Art inhärenten Geschmacksstoffen und ihren Vorläufern sowie von Backverhalten beeinträchtigenden Substanzen aus Mahlprodukten aus den genannten Getreidearten, wobei das Mahlprodukt in einem Lösungsmittel suspendiert, die entstandene Lösung abgetrennt und der Rückstand zum Mehlzusatz verarbeitet wird.

Solche Mehlzusätze sollen mit anderen stärkehaltigen Trockenstoffen, insbesondere Weizenmehl, zur Herstellung von Backwaren, Teigwaren und Nährmitteln in erheblichen Anteilen gemischt werden.

In vielen Ländern der Erde, insbesondere in den Entwicklungsländern, bestehen Versorgungsengpässe an Weizen. Viele dieser Länder produzieren in ausreichendem Maße andere stärkehaltige Rohstoffe; es ist deshalb mit verschiedenen, oft sehr aufwendigen Entwicklungsprogrammen versucht worden, diese Rohstoffe in Mischungen mit Weizenmehl zu Backwaren, Teigwaren und Nährmitteln zu verarbeiten.

Dazu dürfen aber die den Rohstoffen inhärenten, störenden Geschmackssloffe den Zusatz nicht mehr belasten. Es sollte also gcschmacksnciitral sein.

Im Bereich der Backwarenherstellung sind bisher fast alle Versuche in bezug auf die jeweils in den Ländern akzeptierte Endproduktqualität gescheitert.
Weder konnten die sensorischen noch die physikalisehen Wertmerkmale der Gebäcke befriedigen. Die besten Ergebnisse wurden bisher bei der Verwendung von reinen Knollen- und Wurzelstärken als Zusatz erzielt Diese besitzen gegenüber den reinen Getreidestärken den Vorteil einer sehr großen Wasseraufnahmp, so daß

ίο anders als bei der Verwendung von Getreidestärken die Frischhaltung der Gebäcke bestehen bleibt Der Vorteil der Verwendung reiner Stärken als Mischmehlkomponenten besteht darüber hinaus in ihrer Geschmacksneutralität. Letztere ist aufgrund der komplexen Zusam-

lä mensetzung der Inhaltsstoffe anderer stärkehaltiger Rohstoffe, die, wie im Falle der Wurzeln vor ihrer Verarbeitung zu Mehl, außerdem erst noch getrocknet werden müssen, nicht gegeben.

Manche Rohstoffe schieden bisher allein wegen ihres spezifischen Eigengeschmackes, wie beispielsweise Mais, als Basis für einen Mehlzusatz für die Herstellung von Produkten auf Weizenbasis aus.

Da die Herstellung von Stärke als Mischmehlkomponente zu kostspielig ist, ist im Falle des Maises versucht worden, auf nassem Wege eine Extraktion der für Mischmehlverarbeitung unerwünschten Substanzen vorzunehmen. Die f:H-PS 5 84 756 lernt, daß durch die Entfernung eines Teiles der Lipidfraktion sowie einer unspezifischen Proteinentfernung die Geschmacksstof-

fe des Maises vermindert werden können. Der Stand der Technik beschreib! ein Verfahren zur Herstellung eines Stärkeerzeugnisr-es. Dabei wird das Rohgut während mehrerer Stunden mit einer Aufquellflüssigkeit und einem Zusatz von Säure einem Quellprozeß unterworfen.

Anschließend wird das Quellwasser zur Abführung der Fettanteile mittels Schwerkraft abgetrennt. Das halbfeucht anfallende Rohgut wird zur Erzeugung des Stärkeprodukts einer weiteren Verarbeitung zugeführt. Als Aufquellflüssigkeit wird Wasser verwendet, dem gelöstes Schwefeldioxid in geringer Menge, nämlich 0,2 Gew.-%, zugesetzt wird. Die entstehenden Endprodukte haben eine durchschnittliche Zusammensetzung von 0,5% Fett und 4,0% Protein. Diese Produkte sind hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften für den Einsatz als Mischmehlkomponente gut geeignet. Die Mehle sind jedoch im Falle des Gelbmaises bei der patentgemäßen Anwendung des Verfahrens nicht vollständig geschmacks- und farbneutral gegenüber Weizenmehl.

Das Verfahren nach der genannten schweizerischen Patentschrift hat die Nachteile, daß die Extraktion nur bei geringen Temperaturen und damit höheren Extraktionszeiten durchgeführt werden kann. Demzufolge bedarf es einer volumenmäßig großen Extraktionseinrichtung. Außerdem sind hohe Energiekosten für die Aufbereitung der Rückstände aus dem Lösungsmittel erforderlich.

Der genannte Stand der Technik gibt keinen Hinweis, mit welchen Mitteln die vorstenenden Nachteile beseitigt werden können.

Es ist fernerhin bekannt (Chemical Abstracts 69,1968, , ,18.137 j), daß Prolamine in Ethanol löslich sind. Die f letztgenannte Entgegenhaltung gibt auch keinen Hin- "' weis, daß man die Lipide und die unangenehmen Geschmacksstoffe sowie die backhemmenden Prolamine besonders günstig extrahieren kann, wenn man bei dem Verfahren nach der genannten schweizerischen Patentschrift anstelle des Lösungsmittels Wasser ein Mahlpro-

dukt mit einem natürlichen Wassergehalt einsetzt, dem eine bestimmte Menge eines polaren Lösungsmittels zur Extraktion zugegeben wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mehlzusatz, insbesondere als Komponente für einen Weizenmehlteig, auf Basis eines Mahlprodukts von Mais oder verwandten Getreidearten herzustellen. Der hergestellte Mehlzusatz soll geschmacks- bzw. farbneutral sein, und seine die Backwarenherstellung bzw. die Backeigenschaften beeinflussenden Substanzen sollen so aufbereitet sein, daß sie sich in ihrem Verhalten hinsichtlich den Teigbildungseigenschaften den Weizenmehlinhaltsstoffen angleichen.

Es sollen also die unerwünschten Geschmacks- gegebenenfalls Farbkomponenten aus Maismehl quantitativ entfernt werden und gleichzeitig die Backeigenschaften der Inhaltsstoffe des Maismehles optimiert werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Mahlprodukt mit einem natürlichen Wassergehalt bis 15% in Ethanol oder Isopropanol bei einer Temperatur im Bereich des Siedepunktes des Lösungsmittels suspendiert wird, daß die Menge des Lösungsmitteis zu dem im Mahlprodukt vorhandenen Wasser so bemeswn wird, daß der Wassergehalt der binären Mischung aus dem Lösungsmittel und dem Rohwasser konstant und unterhalb von 150/0 gehalten wird, daß die Extraktion in zwei Stufen durchgeführt wird und daß nach dem 2. Abtrennen der Lösung der Rückstand getrocknet wird.

Die Erfindung beruht auf einer neuen Erkenntnis, daß die gesamten !inerwünschten Geschmacksstoffe, die teilweise mit Proteinen zusammenwirken, miteinander während des Backprozesses in den Endprodukten besonders stark hervortreten sowie auch im Falle Gelbmais die Farbstoffe durch eine gezielte Extraktion mit Ethanol oder Isopropanol entfernt werden können. Es konnte vor allem nicht erwartet werden, daß eine so hohe Assoziation der Geschmacksstoffe zur Prcianiinkomponente, die durch das Verfahren als einzige Proteinkomponente vollständig entfernt wird, besteht

Durch den Wärmeeinsatz während des Extrahierens werden die im Mehl vorhandenen Enzyme inaktiviert, dadurch werden die Haltbarkeit und die Verarbeitungseigenschaften der Produkte wesentlich verbessert.

Durch das binäre Gemisch aus polarem Extraktionsmittel und dem Wasser des Mehles kann darüber hinaus in Abhängigkeit vom Wassergehalt des Gemisches das Wasserbindevermögen und das Verkleisterungsverhallen der Kohlenhydratkomponente in bezug auf die entsprechenden Eigenschaften des Weizenmehles positiv beeinflußt werden.

Der Vorteil des Extraktionsverfahrens besteht in der Einfachheit der Ausführunp. Durch die Zurückgewinnung des Extraktionsmitteis ist der Prozeß energiesparend und sparsam an Hilfsstoffen. Da praktisch kein Abwasser anfällt und keine Geruchsbelästigungen auftreten können, ist das Verfahren auch umweltfreundlich

Die Feststoffausbeute des Verfahrens ist größer als 99,5%. wobei neben dem Hauptprodukt durch Verteilung in Lösungsmitteln zwei wertvolle Nebenprodukte gewonnen werden können. Es handelt sich dabei um die ernährungsphysiologisch hochwertigen Lipide und die Prolaminkomponente des Mehles.

Das Masseverteilungsverhältnis beträgt 90% Mehlersatz und 10% Nebenproduktausbeute.

Als weiterer Vorteil kann herausgestellt werden, daß hochausgemahlene Produkte (Ausmahlungsgrad ca. 80% mit einem Fettgehalt größer 2,5%) als Rohstoff eingesetzt werden können.

Beispiel

101 Gelbmaismehl mit einem natürlichen Wassergehalt zwischen 10 und max. 15% werden mit 30 t Ethanol extrahiert Die Extraktion wird in einem beheizbaren, druckdichten und mit einem Rührwerk versehenen Behälter 1 so vorgenommen, daß das ständig suspendierte Mehl bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Gemisches liegt, in max. 20 min extrahiert wird.

ίο Die flüssige Phase der Suspension wird durch Dekantieren, vorzugsweise in einer Dekantierzentrifuge 3, abgetrennt und verdampft wobei das Lösungsmittel auf bekannte Weise durch Kondensation und Rektifikation zurückgewonnen wird.

Der mit dem restlichen Lösungsmittel vermischte Feststoff wird mit frischem Lösungsmittel durch erneutes Suspendieren von den zurückgebliebenen, bereits gelösten Extraktstoffen befreit

Die Suspension wird in einer zweiten Dekantierstufe 6 getrennt Das Lösungsmittel dieser Stufe wird direkt zum Suspendieren des Rohstoffes : .nickgewonnen. Der Feststoff aus der zweiten Dekanüür?tufe wird in bekannter Weise, vorzugsweise in einem Fließbett-Trockner 7,1, getrocknet und dem Fertigproduktsilo zugeführt Bei der Extraktion muß darauf geachtet werden, daß -ler Wassergehalt der binären Mischung aus Lösungsmittel und dem Gutwassergehalt konstant und in Abhängigkeit von der Enzymaktivität und dem Zustand der Stärke unterhalb von 15% gehalten wird.

Zur Durchführung des erfindungsgeir.äßen Verfahrens werden folgende Anlageteile eingesetzt (siehe Zeichnung).

Über eine Leitung 23 wird das mit Wasser gemischte Maisgrit einem Abscheider 24 zugeführt, aus dem die Luft über eine Leitung 25 ausgetragen und das zu extrahierende Gut über eine Leitung 27 einem Extraktionsbottich 1 mit Rührwerk 26 zugeführt wird. Der Extraktionsbottich 1 ist mit einem Dampfmantel 1,1 umgeben und weist eine Dampfzuführungsleitung 1,2 und eine Kondensatabführungsleitung 13 auf. Das extrahierte Mittel wird mittels einer Pumpe 2 und einer Leitung 28 einei Dekantierzentrifuge 3 zugeleitet. Von hier werden dis eingedickten Stoffe über eine Leitung 29 einem Zwischenbehälter 4 mit Rührwerk 30 zugeleitet und von dort mittels einer Pumpe 5 und einer Leitung 31 einer zweiten Dekantierzentrifuge 6 zugeführt. Sodann werden die Feststoffe über eine Leitung 32 zu einem Fließbett-Trockner 7,1 geleitet, aus dem das Fertigprodukt über eine Leitung 33 zu einem nicht dargestellten Silo gefördert wird. Die das Extraktionsmittel enthaltenden Brüden werden über eine Leitung 34 und einen Zyklonabscheider 8 von einem Ventilator 9 und einer Leitung 35 einem Gaskühler 10 zugeführt. Das Kühlwasser wird rrrineli sher Leitung 36 dem Kühler 10 zugeführt und mittels einer Leitung 37 aus diesem abgeleitet. Die Brüden wandern sodan.i über eine Leitung 3& ?u einem Tropfenabscheider 11 und von dort über eine Leitung 39 zu einem Filter 7,2, von wo aus sie mittels eines weiteren Ventilators 73 in einer Leitung 40 über ein Heizregister 7,4 in den Fließbett-Trockner 7,1 zurückgeführt werden. Die im Zyklonabscheider 8 abgeschiedenen Feststoffanteile werden über eine Leitung-41 der Leitung 33 zugegeben.
Das zum Extrahieren erforderliche Extraktionsmittel wird einem Alkoholtpnk 14 entnommen und mittels einer Pumpe 15 über eine Leitung 42 in den Extraktions* bottich 1 hineingeführt. Zum Anfahren der Anlage wird dem Tank 14 Frisch-Ethanol über eine Leitung 14.1 zu-

geführt, aus der auch während des Betriebes die zum Ausgleich der Verluste erforderlichen Extraktionsmittel dem Bottich 1 zugeleitet werden. Im übrigen wird das zur Extraktion erforderliche Mittel der Anlage selbst entnommen. Zu diesem Zweck werden die flüssigen Trennstoffe aus der Dekantierzentrifuge 3 über eine Leitung 43 in einen Tank 18 mit Rührwerk 44 geleitet. Mittels einer Pumpe 19 und einer Leitung 45 wird die flüssige Phase einer Rückgewinnungskolonne 20 zugeführt. Die alkoholhaltigen Dämpfe werden mittels einer Leitung 46 einem Kondensator 22 zugeleitet. Das für die Kondensation erforderliche Kühlwasser wird dem Kondensator 22 über eine Leitung 47 zugeführt und über eine Leitung 48 abgeführt. Das im Kondensator 22 gebildete alkoholhaltige Kondensat gelangt über eine Leitung 49 gemeinsam mit der flüssigen Phase aus dem Tropfenabscheider 11 über eine Leitung 50 in einen Alkoholtank 12. Mittels einer Pumpe 13 und einer Leitung 51 wird das Ethanol in den Aikohoiiank 14 zurückgeführt. Eine Leitung 52 ist von der Leitung 51 abgezweigt und führt in die Dekantierzentrifuge 3. Die Rückgewinnungskolonne 20 ist an ein Heizregister 21 mit einer Dampfzuführungsleitung 53 angeschlossen. Das aus der Rückgewinnungskolonne 20 mittels einer Pumpe 54 und Leitung 55 abgezogene Kondensat wird aus dem Heizregister 21 mittels einer Leitung 56 abgeführt. Die Rückstände aus der Rückgewinnungskolonne 20 werden über eine Leitung 57 zur Aufarbeitung weitergeleitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Mehlzusatzes, insbesondere zum Weizenmehl, aus Mais oder aus mit diesem verwandten Getreidearten wie Sorghum und Hirse, durch Extraktion von störenden, der Art inhärenten Geschmacksstoffen und ihren Vorläufern sowie von Backverhalten beeinträchtigenden Substanzen aus Mahlprodukten aus den genannten Getreidearten, wobei das Mahlprodukt in einem Lösungsmittel suspendiert, die entstandene Lösung abgetrennt und der Rückstand zum Mehlzusatz verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlprodukt mit einem natürlichen Wassergehalt bis 15% in Ethanol oder Isopropanol bei einer Temperatur im Bereich des Siedepunktes des Lösungsmittels suspendiert wird, daß die Menge des Lösungsmittels zu dem im Mahlprodukt vorhandenen Wasser so bemessen wird, daß der Wassergehalt der binärer Mischung aus dem Lösungsmittel und dem Rohwasser konstant und unterhalb von 15% gehalten wird, daß die Extraktion in zwei Stufen durchgeführt wird und daß nach dem 2. Abtrennen der Lösung der Rückstand getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennte flüssige Phase aus der zweiten Stufe direkt in der ersten Stufe zum Suspendieren des Rohstoffes und für die Extraktion verwendet wird, und daß nach Abtrennung von dem Feststoff diese flüssige Phase der Kondensation und Rektifikation unterzogen wird zum Zurückgewinnen des Lö3iingsmitte.s und gegebenenfalls zum Gewinnen der extrahiertei, Sfoffe.

3. Verfahren nach einem de^ Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknen in einem Fließbetttrockner durchgeführt wird.