DD256706A1

DD256706A1 - PROCESS FOR THE WET MECHANICAL PROCESSING OF ROGGED FRUIT

Info

Publication number: DD256706A1
Application number: DD28279085A
Authority: DD
Inventors: Manfred Richter; Friedrich Schierbaum; Iris Schroeder; Hannelore Tietz
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1985-11-13
Filing date: 1985-11-13
Publication date: 1988-05-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur nassmechanischen Verarbeitung von Roggenfruechten zur Gewinnung von Staerke, Proteinen, Nichtstaerkepolysacchariden, Schalen und niedermolekularen Kohlenhydraten unter Beibehaltung der wichtigen funktionellen Eigenschaften dieser Hauptinhaltsstoffe. Die erfindungsgemaessen Produkte sind fuer den Einsatz als Bestandteil von Lebensmitteln und von industriellen Hilfs- und Zusatzstoffen geeignet. Erfindungsgemaess wird den zerkleinerten Roggenfruechten in waessrigem Medium Schwefeldioxid in bis zum Erreichen eines vorgegebenen p H-Wert zugegeben, worauf eine Behandlung innerhalb eines bestimmten Temperatur-Zeit-Regimes und verschiedene Fest-Fluessigtrennungen erfolgen, so dass Staerke, Proteine und zuletzt durch eine Fuellung die proteinarmen Nichtstaerkepolysaccharide erhalten werden.The invention relates to a method for the wet mechanical processing of rye fruit for the production of starch, proteins, non-starch polysaccharides, shells and low molecular weight carbohydrates while retaining the important functional properties of these main ingredients. The products according to the invention are suitable for use as a constituent of foods and of industrial auxiliaries and additives. According to the invention, the crushed rye fruit in aqueous medium sulfur dioxide is added in until reaching a predetermined p H value, followed by treatment within a certain temperature-time regime and various fixed-Fluessigentrennungen done so that starch, proteins and finally by filling the low protein non-starch polysaccharides.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur naßmechanischen Verarbeitung von Roggenfrüchten zu Stärke, Proteinen, Nichtstärkepolysacchariden, Schalen und niedermolekularen Kohlenhydraten durch Auftrennung der trocken zerkleinerten Roggenkörner, vorzugsweise von Mehlen. Die Erfindung verfolgt den Zweck, die gewonnenen Produkte als Bestandteil von Lebensmitteln und/oder von industriellen Hilfs- und Zusatzstoffen einzusetzen.The invention relates to a process for the wet mechanical processing of rye fruit to starch, proteins, non-starch polysaccharides, shells and low molecular weight carbohydrates by separation of the dry-ground rye grains, preferably flours. The invention has the purpose of using the products obtained as a component of food and / or industrial auxiliaries and additives.

Characteristic of the known technical solutions

Neben den Proteinen, die massenmäßig mit etwa 10% vertreten sind, enthält die Trockensubstanz des Roggenkornes über 80% Kohlenhydrate, die sich ungleichmäßig auf die verschiedenen Gewebe des Kornes verteilen. Der größte Anteil, d. h. 60... 65% der Korntrockenmasse (KTM) dieser Kohlenhydrate liegt im Mehlkörper in Form der in Wasser bzw. in verdünnten Alkalilaugen unlöslichen Stärkekörner unterschiedlicher Größe vor. Die kleinen Stärkekörner werden als Fein-und die großen Körner als Grobkornstärke bezeichnet. Die Feinkornfraktion (ΙΟμτη) macht etwa 6... 10% der KTM aus. Weitere, vorwiegend in den Schalen lokalisierte, hochmolekulare Kohlenhydrate sind Cellulosen, /3-Glucane und Pentosane. Niedermolekulare in Wasser leicht lösliche Kohlenhydrate kommen mit etwa 5% der KTM als Oligo- und Monosaccharide, vorwiegend als Fruktose und Glucose vor. Innerhalb der hochmolekularen Nichtstärkepolysaccharide (NSP) machen die Pentosane mit 5...8% der KTM die massenmäßig größte Fraktion aus.In addition to the proteins, which are represented by about 10% by mass, the dry matter of the rye grain contains more than 80% of carbohydrates, which are distributed unevenly among the various tissues of the grain. The largest share, d. H. 60 to 65% of the grain dry matter (KTM) of these carbohydrates is present in the meal body in the form of starch granules of different sizes which are insoluble in water or in dilute alkali liquors. The small starch grains are referred to as fine and the large grains as coarse grain. The fine grain fraction (ΙΟμτη) accounts for about 6 ... 10% of the KTM. Other, mostly in the shells localized, high molecular weight carbohydrates are celluloses, / 3-glucans and pentosans. Low molecular weight readily soluble in water carbohydrates occur with about 5% of KTM as oligo- and monosaccharides, mainly as fructose and glucose. Within the high molecular weight non-starch polysaccharides (NSP), the pentosans, at 5 ... 8% of the KTM, make up the largest fraction in terms of mass.

Da diese Kohlenhydrate vorwiegend in der Kornschale und den Zellwänden angereichert sind, ist ihr Anteil in gemahlenen Körnerfrüchten stark vom sogenannten Ausmahlungsgrad abhängig. Auf Grund ihres unterschiedlichen Extraktionsverhaltens unterscheidet man wasserlösliche und wasserunlösliche NSP. Ein Teil der letzteren (bis auf die Cellulose) ist in verdünnter Alkalilauge löslich. Die NSP enthalten in der Regel einen mehr oder weniger großen Anteil komplex oder kovalent mit den Kohlenhydraten verbundene Proteine. Auf Grund der hohen Wasserbindung und der guten Quellfähigkeit besteht ein Interesse, diese Stoffe wie andere pflanzliche Hydrokolloide zur Wasserbindung einzusetzen. Wegen ihrer chemischen Zusammensetzung aus D-Xylose und L-Arabinose besteht ferner die Möglichkeit, Pentosane zur Gewinnung dieser Zucker einzusetzen. In der DE-AS 2 047 504 wird vorgeschlagen einen Teil der wasserunlöslichen NSP innerhalb von 48 Stunden mit verdünnten Alkalilösungen bei 53...55⁰C aus dem zerkleinerten Rohmaterial zu extrahieren und vor Aufarbeitung des neutralisierten Extraktes alle niedermolekularen organischen und anorganischen Stoffe mittels Elektrodialyse zu entfernen. Nachteilig bei Anwendung des beschriebenen Verfahrens auf Roggen ist der Umstand, daß Roggenstärke bereits bei Temperaturen oberhalb von 50°Cteilweise in Lösung geht. Somit sind weitere Verfahrensschritte erforderlich, die Stärkepolysaccharide wieder von den Pentosanen zu trennen. Aus dem gleichen Grunde kann das für die chemische Industrie in der DE-OS 3405208 vorgeschlagene Verfahren zur Gewinnung von „Hemicellulosen" aus Holz nicht auf Roggenmehl angewendet werden. Hier löst sich in der starken Alkalilauge auch die Stärke. Bei der anschließenden Reinigung mittels Ultrafiltration gelangt sie mit in das Endprodukt. Bei beiden Verfahren sind große Aufwendungen erforderlich, um vor der eigentlichen Isolierung der Pentosane die durch die Neutralisation gebildeten großen Salzmengen zu entfernen.Since these carbohydrates are predominantly concentrated in the corn husk and the cell walls, their proportion in ground grains is heavily dependent on the so-called degree of comminution. Due to their different extraction behavior, a distinction is made between water-soluble and water-insoluble NSP. Part of the latter (except for the cellulose) is soluble in dilute caustic. The NSPs usually contain a greater or lesser portion of proteins complex or covalently linked to the carbohydrates. Due to the high water binding and the good swelling ability there is an interest to use these substances as other vegetable hydrocolloids for water binding. Because of their chemical composition of D-xylose and L-arabinose, it is also possible to use pentosans for the production of these sugars. In DE-AS 2,047,504 it is proposed to extract a portion of the water-insoluble NSP within 48 hours with dilute alkali solutions at 53 ... 55 ⁰ C from the crushed raw material and before working up the neutralized extract all low molecular weight organic and inorganic substances by electrodialysis to remove. A disadvantage of using the method described on rye is the fact that rye starch is already partially dissolved at temperatures above 50 ° C in solution. Thus, further process steps are required to separate the starch polysaccharides again from the pentosans. For the same reason, the method proposed for the chemical industry in DE-OS 3405208 for obtaining "hemicelluloses" from wood can not be applied to rye flour, where the starch dissolves in the strong alkali liquor In both processes, great expense is required to remove the large amounts of salt formed by the neutralization prior to the actual isolation of the pentosans.

Zur Gewinnung von Proteinen aus Getreideprodukten werden physikalische und chemische Trennmethoden angewandt. Bei den physikalischen Methoden nutzt man die Unlöslichkeit der Gluteneiweißstoffe in Wasser aus. Das Gluten wird beim „Martin-Verfahren" durch Kneten eines festen Teiges und Auswaschen der Stärke beim „Batter-Prozeß" durch Sieben eines flüssigen Rührteiges isoliert. Beide Verfahren können nur auf sogenannte glutenstarke Mehle angewendet werden, wobei das Gluten sich zu einem festen Teig bzw. zu Glutengerinsel zusammenballen muß. Diese Eigenschaft zeigen nur die glutenstarken Hartweizenmehle. Glutenschwache Weichweizenmehle, die meisten Triticalemehle und auch Roggenmehle lassen sich nach diesem Verfahrensprinzip nicht aufarbeiten. Nachteilig ist weiterhin der Umstand, daß infolge der vielen erforderlichen Auswaschprozesse die wasserlöslichen Proteine im Waschwasser in solch einer niedrigen Konzentration vorliegen, daß sie sich in ökonomischer Weise nicht mehr isolieren lassen und als Stickstoffträger das Abwasser belasten. Bei den chemischen Trennungsmethoden wird das Gluten zusammen mit den anderen Proteinen entweder in verdünnten Säuren, wie z. B. Milchsäure, Essigsäure u.a. oderin verdünnten Alkalien gelöst. Die Stärkekörner werden durch eine oder mehrere Fest-Flüssigtrennungen vom Extrakt abgesondert und daraus durch pH-Veränderung die Proteine ausgeflockt und durch Zentrifugation abgetrennt. Zur Gewinnung reiner Stärken wird in der Regel die Extraktion ein oder mehrmals wiederholt. Ein Nachteil der physikalischen und chemischen Methoden ist der hohe Bedarf an Wasser. So werden z. B. im konventionellen Alkaliprozeß zur Extraktion eines Masseteiles Mehl 5... 10 Masseteile einer etwa 0,1%igen Lösung von Natronlauge in Wasser benötigt. Erhöht man die Natronlaugekonzentration von 0,125% auf beispielsweise 0,5% und reduziert das Flüssigkeitsvolumen von 10 Teilen auf 2,5 Teile je Teil Roggenmehl, dann entsteht nach dem Anteigen eine schwerfließende Masse, aus der sich die Stärke durch einfache Sedimentationsprozesse nicht abtrennen läßt. Nach einer Verdünnung mit der gleichen Wassermenge läßt sich die Suspension zwar im Schwerefeld einer Zentrifuge trennen, aber aus dem proteinhaltigen Extrakt kann infolge der hohen Viskosität des Gluten bei pH6... 7 nach Neutralisation mit Salzsäure nicht koagulieren. Weder eine weitere Verschiebung des pH-Wertes in den sauren Bereich noch Erhitzung des Systems bringt den erwünschten Effekt. In der DE-OS 1911107 wird ein Verfahren zur Abtrennung von Stärke und Proteinen aus zerkleinerten Getreidekörnern beschrieben. Danach werden die Proteinein 0,1 ...0,5 Ma.-%igen wäßrigen Lösungen von Alkalisalzen, wie z.B. Sulfiten, Bisulfiten, Carbonaten oder Chloriden bei konstant gehaltenem pH = 7,2... 7,4 innerhalb von 30min bei Zimmertemperatur gelöst. Nach Abtrennung der Faserfraktion von den Stärkekörnern durch Sieben, werden die Proteine aus dem Extrakt durch Einstellen des pH-Wertes auf den isoelektrischen Punkt bei Temperaturen zwischen 60 und 70⁰C koaguliert und die koagulierten Proteine abgetrennt. Zur Entfernung der wasserlöslichen Salze wird das Protein mehrmals mit Wasser gewaschen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist neben dem hohen Verbrauch an Wasser durch ein Mehl-Wasser-Verhältnis von 1:10 auch der Umstand, daß aus Roggenmehl nur die koagulierbaren Proteinezu gewinnen sind, da beim Eindampfen des von koagulierbaren Proteinen befreiten stickstoffhaltigen Extraktes die Viskosität stark zunimmt.To obtain proteins from cereal products, physical and chemical separation methods are used. Physical methods use the insolubility of gluten proteins in water. The gluten is isolated in the "Martin process" by kneading a solid dough and washing out the starch in the "batter process" by sieving a liquid batter. Both methods can only be applied to so-called gluten-strong flours, where the gluten must aggregate into a solid dough or Glutengerinsel. This property is shown only by the gluten-strong durum wheat flour. Gluten-weak common wheat flours, most triticale meals and also rye flours can not be worked up according to this process principle. Another disadvantage is the fact that as a result of the many wash-out processes required, the water-soluble proteins are present in the washing water in such a low concentration that they can no longer be isolated in an economical manner and pollute the wastewater as nitrogen carriers. In the chemical separation methods gluten is used together with the other proteins either in dilute acids, such. As lactic acid, acetic acid, etc. or dissolved in dilute alkalis. The starch granules are separated from the extract by one or more solid-liquid separations and the proteins are flocculated by pH change and separated by centrifugation. To obtain pure starches, the extraction is usually repeated one or more times. A disadvantage of the physical and chemical methods is the high demand for water. So z. B. in the conventional alkali process for the extraction of a mass of flour flour 5 ... 10 parts by weight of an approximately 0.1% solution of sodium hydroxide in water needed. If the sodium hydroxide concentration is increased from 0.125% to, for example, 0.5% and the volume of liquid is reduced from 10 parts to 2.5 parts per part of rye flour, then after pouring, a hardly flowing mass results, from which the starch can not be separated by simple sedimentation processes. After dilution with the same amount of water, the suspension can be separated in the gravitational field of a centrifuge, but can not coagulate from the protein-containing extract at pH6 ... 7 after neutralization with hydrochloric acid due to the high viscosity of the gluten. Neither a further shift of the pH in the acidic range nor heating of the system brings the desired effect. In DE-OS 1911107 a process for the separation of starch and proteins from crushed cereal grains is described. Thereafter, the proteins in 0.1 to 0.5% by mass aqueous solutions of alkali metal salts, such as sulfites, bisulfites, carbonates or chlorides at a constant pH of 7.2 to 7.4 within 30 min at Room temperature solved. After separation of the fiber fraction from the starch granules by sieving, the proteins are coagulated from the extract by adjusting the pH to the isoelectric point at temperatures between 60 and 70 ⁰ C and the coagulated proteins are separated. To remove the water-soluble salts, the protein is washed several times with water. A disadvantage of this method, in addition to the high consumption of water by a flour-water ratio of 1:10 and the fact that only the koagulierbaren proteins are to win from rye flour, since the evaporation of coagulatable protein-freed nitrogen-containing extract, the viscosity increases sharply ,

Zur vollständigen Gewinnung der Roggenstärke läßt sich das in der DE-OS 1911107 beschriebene Verfahren nicht anwenden. Die auf pH = 7,0...7,4 eingestellte Mehlsuspension zeigt nach dem Lösen der Proteine beim mechanischen Abtrennen der Schalen- und Faserfraktion starke Schaumbildung, was die Abtrennung der Stärke mittels Separatoren und Dekantern erschwert. Diese führen in die Suspension Luft unter Schaumbildung ein, so daß die in den Grenzflächen sich befindenden Stärkekörner derFor complete recovery of the rye starch can not apply the method described in DE-OS 1911107. The flour suspension adjusted to pH = 7.0 to 7.4 shows, after dissolution of the proteins during the mechanical separation of the shell and fiber fraction, strong foam formation, which makes the separation of the starch by means of separators and decanters more difficult. These introduce into the suspension air with foaming, so that the located in the interfaces starch grains of the

Feinkornfraktion zusammen mit dem Schaum in das Fugat gelangen und nicht als Feststoff im Sediment abgeschieden werden.Fine grain fraction together with the foam get into the Fugat and not be deposited as a solid in the sediment.

Störende Schaumbildung tritt auch auf, wenn man entsprechend dem Verfahren des DRP 739530 vor Abtrennung der Faserfraktion die auf pH = 5,5 bis 6,5 eingestellte Roggenmehlsuspension 4 bis 5 Stunden unterhalb der Verkleisterungstemperatur der Stärke bei 30 bis 35°C behandelt. In einer weiteren Patentschrift DD-WP 156021 wird vorgeschlagen, bei der Isolierung von Getreidestärken die Schaumbildung durch partielle Hydrolyse der NSP teilweise zu unterbinden und Ausbeuteverluste zu verhindern. Dazu wird Roggenmehl mit Wasser im Verhältnis 1:4 suspendiert und der Suspension ein Enzymgemisch bestehend aus einer/3-Glucanase, einer Protease und einer alpha-Amylase in einer Menge bis zu 2% bezogen auf das Roggenmehl zugefügt. Danach kann die so behandelte Mehlsuspension in ein stärkereiches Roggenmehlsediment und ein Fugat, das auch die Feinkornstärke enthält, aufgetrennt werden. Bei Anwendung dieses Verfahrens zur Stärkegewinnung entstehen dadurch Materialkosten, da zur Hemmung der Schaumbildung drei verschieden wirkende Enzyme in hohen Einsatzmengen notwendig sind. Die dabei angewandten erhöhten Temperaturen bis zu 50⁰C führen soweit zur Hydrolyse von Stärke, Proteinen und NSP, daß wichtige funktionell Eigenschaften ganz oder teilweise verloren gehen können. So lassen sich aus dem Fugat weder die Proteine noch die NSP abtrennen. Ein Teil der Stärke wird bereits bei Temperaturen nahe 5O⁰C durch die alpha-Amylase zu Zuckern hydrolysiert und geht als Stärkeausbeute verloren. Infolge des hohen Gehaltes an leicht vergärbaren Kohlenhydraten und an Aminosäuren ist es schwierig, eine Infektion der Fugate durch Mikroorganismen, wie z. B. Milchsäurebakterien auf die Dauer zu vermeiden. Eine Infektion bewirkt pH-Abfall unter einen Wert von 4,0 und führt zu einem Stillstand des notwendigen enzymatischen Abbaus. Zur Vermeidung solcher Infektionen ist der Einsatz von Schwefeldioxid, Peressigsäure oder anderer antimikrobieller Agentien an verschiedenen Stellen des Prozesses notwendig. Die ökonomische Variante der Koservierung mittels Schwefeldioxid kann wegen der pH-Verschiebung in den sauren Bereich in der enzymatisch vorzubehandelnden Mehl-Suspension nicht genutzt werden, weil die zugesetzten Enzyme in diesem Bereich ihre Wirksamkeit verlieren. An dieser Stelle müssen kostenaufwendige, toxikologisch unbedenkliche antimikrobielle Agentien zugegeben werden, die entweder in den Abprodukten verleiben oder mit aufwendigen Methoden daraus zu entfernen sind.Disturbing foaming also occurs when treated according to the method of DRP 739530 before separation of the fiber fraction adjusted to pH = 5.5 to 6.5 rye flour suspension 4 to 5 hours below the gelatinization temperature of the starch at 30 to 35 ° C. Another patent DD-WP 156021 proposes to partially prevent foaming by partial hydrolysis of the NSP in the isolation of cereal starches and to prevent losses in yield. For this purpose, rye flour is suspended with water in a ratio of 1: 4 and the suspension is added to an enzyme mixture consisting of a / 3-glucanase, a protease and an alpha-amylase in an amount of up to 2%, based on the rye flour. Thereafter, the flour suspension thus treated can be separated into a high-strength rye flour sediment and a Fugat, which also contains the fine grain starch. When using this method for starch production thereby material costs, since three different-acting enzymes in high amounts are necessary to inhibit foam formation. The elevated temperatures used up to 50 ^° C. lead to the hydrolysis of starch, proteins and NSP so that important functional properties can be completely or partially lost. Thus, neither the proteins nor the NSP can be separated from the Fugat. A portion of the starch is hydrolyzed at temperatures close to 5O ⁰ C by the alpha-amylase to sugars and is lost as starch yield. Due to the high content of easily fermentable carbohydrates and amino acids, it is difficult to detect infection of the Fugate by microorganisms such. As lactic acid bacteria to avoid in the long run. An infection causes pH drop below a value of 4.0 and leads to a standstill of the necessary enzymatic degradation. To avoid such infections, the use of sulfur dioxide, peracetic acid or other antimicrobial agents at various points in the process is necessary. The economic variant of the Koservierung by means of sulfur dioxide can not be used because of the pH shift in the acidic range in the enzymatically pretreated flour suspension, because the enzymes added lose their effectiveness in this area. At this point, costly, toxicologically safe antimicrobial agents have to be added, which are either incorporated in the waste products or can be removed therefrom by expensive methods.

Zur Beschleunigung des ansonsten langsamen und unvollständigen Absetzvorganges der Stärke in einer wäßrigen Roggenmehlsuspension und zur besseren Abtrennung der Proteine, wird mehrfach vorgeschlagen, die Proteine auf enzymatischem und/oder saurem Wege abzubauen. In der dänischen Patentschrift 685540 wird durch pH-Einstellung der wäßrigen Roggenmehlsuspension auf einen Wert < 2,8 die Wirkung roggeneigener Enzyme während der Extraktion unterbunden und gleichzeitig eine partielle saure Hydrolyse der Eiweißstoffe erreicht. In der ungarischen Patentschrift 119501 wird vorgeschlagen, die Roggenproteine mittels Pepsin zu spalten. Die enzymatische Behandlung der Roggenmehlsuspension erfolgt hierbei bei pH 3,3 bis 3,8 innerhalb von 12 Stunden bei 35°C. Nachteilig bei den beiden zuletzt genannten Verfahren ist der Umstand, daß durch den niedrigen pH-Wert 3,8 und die Behandlung bei erhöhter Temperatur die Stärke bereits chemisch modifiziert wird und ihre funktioneile Eigenschaft, beim Aufkochen in Wasser zu quellen und zu verkleistern, verloren hat. Schließlich tritt bei Einwirkung von starken Mineralsäuren auf Roggenmehl eine Verfärbung (Säurerötung) auf, durch welche die Qualität der Zwischen- und Endprodukte negativ beeinflußt wird.To accelerate the otherwise slow and incomplete settling process of the starch in an aqueous rye flour suspension and for better separation of the proteins, several proposals are made to degrade the proteins by enzymatic and / or acidic means. In the Danish patent specification 685540, by adjusting the pH of the aqueous rye flour suspension to a value <2.8, the effect of roggeneigener enzymes during extraction is prevented and at the same time achieved a partial acidic hydrolysis of the proteins. In Hungarian patent specification 119501 it is proposed to split the rye proteins by means of pepsin. The enzymatic treatment of the rye flour suspension takes place here at pH 3.3 to 3.8 within 12 hours at 35 ° C. A disadvantage of the two last-mentioned processes is the fact that the starch is already chemically modified by the low pH 3.8 and the treatment at elevated temperature and has lost its functional property of swelling and gelatinizing on boiling in water , Finally, on the action of strong mineral acids on rye flour discoloration (acidification), by which the quality of the intermediate and end products is adversely affected.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in einer möglichst vollständigen Isolierung der Hauptinhaltsstoffe der Roggenfrüchte, als Rohstoffe für die Weiterverarbeitung, d.h. von Schalen, Stärke, koagulierbaren Proteinen, NSP und löslichen Kohlenhydraten und weiteren Proteinen.The object of the invention is to isolate as completely as possible the main ingredients of the rye fruits, as raw materials for further processing, i. of shells, starch, coagulable proteins, NSP and soluble carbohydrates and other proteins.

Explanation of the essence of the invention

Der-Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, spezielle Verfahrensbedingungen und Verfahrensschritte aufzuzeigen, so daß wichtige funktionell Eigenschaften der Hauptinhaltsstoffe während der Isolierung und Gewinnung weitgehend erhalten bleiben und ein ökonomisch vertretbarer Wasserverbrauch möglich wird.The invention is based on the object, special process conditions and process steps show so that important functional properties of the main ingredients during isolation and recovery largely maintained and economically acceptable water consumption is possible.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Lösen der Proteine, der NSP, der Zucker und weiterer Inhaltsstoffe Schwefeldioxid einer wäßrigen Aufschlämmung von zerkleinerten Roggenfrüchten in einer solchen Menge zugesetzt, daß der Anfangs-pH-Wert der Suspension 4,0 bis 5,5 beträgt und während einer Temperierungszeit (Autolyse) von 4 bis 24 Stunden, vorzugsweise 6 bis 8 Stunden bei konstanter Temperatur von 40°C bis 42 ⁰C ein Abfall des pH-Wertes innerhalb des pH-Bereiches von 4,0 bis 5,5 vermieden wird.According to the method of the present invention, to dissolve the proteins, NSP, sugar and other ingredients, sulfur dioxide is added to an aqueous slurry of crushed rye fruit in an amount such that the initial pH of the suspension is 4.0-5.5 and during a tempering time (autolysis) of 4 to 24 hours, preferably 6 to 8 hours at a constant temperature of 40 ° C to 42 ⁰ C, a drop in pH within the pH range of 4.0 to 5.5 is avoided.

Als zerkleinerte Roggenfrüchte können vorteilhaft Mehle mit einem Ausmahlungsgrad von 60 bis 80% und einer Feuchte von 10 bis 13% eingesetzt werden.As crushed rye fruits can be advantageously used flours with a degree of milling of 60 to 80% and a humidity of 10 to 13%.

Zur Herstellung der Suspension aus den zerkleinerten Roggenfrüchten für die Autolyse ist die Menge des Wassers so bemessen, daß die mit Schwefeldioxid versetzte wäßrige Aufschlämmung 2 bis 3 Masseteile Wasser, vorzugsweise aber 2,4 Teile Wasser, auf ein Masseteil zerkleinerte Roggenfrucht enthält.For the preparation of the suspension of the crushed rye fruits for autolysis, the amount of water is such that the sulfur dioxide added aqueous slurry contains 2 to 3 parts by weight of water, but preferably 2.4 parts of water, crushed on a part of mass rye fruit.

Nach erfolgter Autolyse wird die Mischung einer ersten Fest-Flüssigtrennung bei Temperaturen von 35 bis 42⁰C unterzogen. Hierfür sowie für die weiteren Fest-Flüssigtrennungen können Separatoren, Dekanter oder Zentrifugen eingesetzt werden. Das anfallende Fugat, das die wasserlöslichen Inhaltsstoffe der zerkleinerten Roggenfrüchte, vorzugsweise des Mehles enthält, wird gesammelt.After autolysis, the mixture is subjected to a first solid-liquid separation at temperatures of 35 to 42 ⁰ C. Separators, decanters or centrifuges can be used for this purpose as well as for the other solid-liquid separations. The resulting Fugat, containing the water-soluble ingredients of the crushed rye fruits, preferably the flour is collected.

Zum Auswaschen der Feststoffe wird das erhaltene erste Sediment in 0,5 bis 1,0 Masseteile Wasser bezogen auf 1 Teil der ursprünglichen zerkleinerten Roggenfruchtmenge resuspendiert und nach Rühren bei 20⁰C bis 42°C einer 2.Fest-Flüssigtrennung unterworfen. Der 2. wäßrige Extrakt wird mit dem ersten vereint.To wash out the solids, the resulting first sediment is resuspended in 0.5 to 1.0 parts by weight of water based on 1 part of the original crushed rye fruit and subjected to 2.Fest liquid separation after stirring at 20 ⁰ C to 42 ° C. The second aqueous extract is combined with the first.

Die Feststoffe im Sediment werden zur Extraktion alkalilöslicher Proteine und der NSP ein- oder mehrmals mit einer wäßrigen 'isung von Ätznatron behandelt. Für diese Extraktion ist eine 0,5%ige wäßrige Natronlaugelösung notwendig, wobei 0,5 bis 1,0 \ugsweise 0,8 Teile dieser 0,5%igen Natronlauge bezogen auf 1 Teil der ursprünglichen Roggenmenge zum Einsatz kommen. Malische Suspension wird nach Rühren bei Zimmertemperatur einer 3. Fest-Flüssigtrennung unterzogen.The solids in the sediment are treated once or several times with an aqueous solution of caustic soda to extract alkali-soluble proteins and the NSP. For this extraction, a 0.5% aqueous sodium hydroxide solution is necessary, with 0.5 to 1.0 \ ugsweise 0.8 parts of this 0.5% sodium hydroxide solution based on 1 part of the original amount of rye are used. Malice suspension is subjected to a third solid liquid separation after stirring at room temperature.

Das alkalische Fugat wird mit den ersten beiden vereint. Je nach gewünschtem Reinheitsgrad kann diese Extraktion mit Alkali ein- oder mehrmals wiederholt werden. Die Feststoffe werden zur Extraktion salzlöslicher Proteine in 0,5 bis 1, vorzugsweise 0,8 Teile Wasser bezogen auf 1 Teil der ursprünglichen Roggenfruchtmenge resuspendiert und nach Rühren bei Zimmertemperatur durch Zugabe von Mineralsäuren auf einen pH-Wert von 5,5 bis 6,5 eingestellt. Die Verweildauer der Stärke im alkalischen Bereich sollte 4 bis 8 Stunden nicht überschreiten. Nach fortgesetztem Rühren schließt sich gegebenenfalls eine 4. Fest-Flüssigtrennung an.The alkaline Fugat is united with the first two. Depending on the desired degree of purity, this extraction with alkali can be repeated one or more times. The solids are resuspended to extract saline-soluble proteins in 0.5 to 1, preferably 0.8 parts of water based on 1 part of the original rye fruit quantity and after stirring at room temperature by addition of mineral acids to a pH of 5.5 to 6.5 set. The residence time of the starch in the alkaline range should not exceed 4 to 8 hours. After continued stirring, optionally followed by a fourth solid-liquid separation.

Die anfallenden Fugate mit den löslichen und gelösten Inhaltsstoffen werden vereint. Zur Koagulation der Proteine wird der pH-Wert der vereinigten Fugate auf 5,5 bis 6,5 eingestellt. Die Koagulation der Proteine erfolgt durch Temperaturerhöhung auf Temperaturen von 30 bis 8O⁰C, vorzugsweise auf 50 bis 70°C. Die abgeschiedenen Proteine werden anschließend abgetrennt und nach bekannten Methoden aufgearbeitet oder getrocknet.The resulting Fugate with the soluble and dissolved ingredients are combined. For coagulation of the proteins, the pH of the combined fugates is adjusted to 5.5 to 6.5. The coagulation of the proteins is carried out by increasing the temperature to temperatures of 30 to 8O ⁰ C, preferably to 50 to 70 ° C. The deposited proteins are then separated and worked up by known methods or dried.

Durch Zugabe eines Fällungsmittels zum protei.narmen Extrakt wird die Fällung der NSP vorgenommen. Dazu werden wassermischbare Alkohole, etwa im Volumenverhältnis 2 bis 3 auf einen Vol.-Teil Extrakt eingesetzt. Die gefällten NSP werden durch Dekantation abgetrennt und aufgearbeitet.By adding a precipitating agent to the low-protein extract, precipitation of the NSP is carried out. Water-miscible alcohols, for example in a volume ratio of 2 to 3, are used for one part by volume of extract. The precipitated NSP are separated by decantation and worked up.

Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, vor der thermischen Trocknung das in der schleimigen Masse gebundene Wasser durch Alkohol zu verdrängen. Aus dem von den NSP befreiten Fugat wird zunächst das Fällungsmittel durch Destillation vollständig abgetrennt und gegebenenfalls zurückgewonnen bevor es durch Wasserentzug zu einem Sirup mit 75 bis 85% Trockensubstanz aufgearbeitet wird. Er enthält hauptsächlich Zucker wie Glucose, Fructose, Maltose und in geringen Mengen Maltotriose neben Aminosäuren und Proteinabbauprodukten. Der anfallende Sirup hat eine honigartige Konsistenz. Die nach der letzten Fest-Flüssigtrennung anfallenden Feststoffe, die aus Stärke und Schalen bestehen, werden nach Resuspendierung in Wasser durch Sieben und Waschen in bekannter Weise in Schalen und Stärke getrennt und aufgearbeitet. Die anfallende Rohstärke hat nach einmaliger Behandlung mit 0,5%iger Natronlauge einen Proteingehalt von nur 1 bis 1,5% und enthält neben der Grobkom- auch die Feinkornstärke. Die gesamte Rohstärke kann durch die in der Stärkeindustrie üblichen Verfahren der Raffination und Trocknung aufgearbeitet, gegebenenfalls aber auch in Korngrößenfraktionen überführt werden. Die im Siebüberschlag verbliebene Schalenfraktion wird gewaschen und getrocknet. Die Erfindung wird durch die folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert:It has proven to be advantageous to displace the water bound in the slimy mass by alcohol before the thermal drying. From the freed from the NSP Fugat first the precipitant is completely separated by distillation and optionally recovered before it is worked up by dehydration to a syrup with 75 to 85% dry matter. It mainly contains sugars such as glucose, fructose, maltose and in small quantities maltotriose in addition to amino acids and protein degradation products. The resulting syrup has a honey-like consistency. The resulting after the last solid-liquid separation solids, which consist of starch and shells, are separated after resuspension in water by sieving and washing in a known manner in trays and starch and worked up. After only one treatment with 0.5% sodium hydroxide solution, the resulting raw starch has a protein content of only 1 to 1.5% and, in addition to the coarse grain, also contains the fine grain starch. The entire raw starch can be worked up by the usual in the starch industry process of refining and drying, but optionally also be converted into particle size fractions. The shell fraction remaining in the screen flashover is washed and dried. The invention is explained in more detail by the following exemplary embodiments:

embodiments

1. Gewinnung von Stärke1. gaining strength

In einem 500-ml-Zentrifugenglas werden 100g prallgemahlenes Roggenmehl mit einer Feuchte von 10 bis 13% und einem Ausmahlungsgrad von 70 bis 80% mit 220g auf 55°C erwärmten Leitungswasser zu einem homogenen Brei schnell vermischt. Dabei soll die Temperatur der Mischung 45⁰C nicht über und 4O⁰C nicht unterschreiten. Durch Zugabe von 20g einer 1%igen wäßrigen Schwefeldioxidlösung wird der pH auf einen Wert von 4,5 bis 5,5 eingestellt. Während der nachfolgenden 6- bis 8stündigen Autolyse bei einer Temperatur von 40 bis 42°C wird der Ansatz gelegentlich gerührt. Nach Beendigung der Autolyse wird das Autolysat einer I.Fest-Flüssigtrennung in einer Zentrifuge (S70 VEB Zentrifugenbau Leipzig) bei 3000 U/min innerhalb von 20 min und einer Temperatur von ca. 40⁰C unterzogen und das Fugat 1 vom Sediment 1 durch Dekantation getrennt. Zum Waschen wird das Sediment 1 in 80g Leitungswasser suspendiert und 30 min bei Zimmertemperatur gerührt. Danach wird das System einer 2. Fest-Flüssigtrennung unterzogen und in das Fugat 2 und das Sediment 2 getrennt. Das Fugat 2 wird in einem Sammelgefäß mit dem Fugat 1 vereint. Das Sediment 2 wird zum Lösen alkalilöslicher Inhaltsstoffe in 80g 0,5%iger Natronlauge resuspendiert und 60 min bei Zimmertemperatur gerührt. Das System wird einer 3. Fest-Flüssigtrennung unterworfen und in das Fugat 3 und das Sediment 3 getrennt. Das alkalische Fugat (pH 0,5 bis 10) wird im Sammelgefäß mit dem Fugat 1 und 2 vereint. Zur Extraktion salzlöslicher Inhaltsstoffe wird das alkalische Sediment 3 zunächst in 80g Leitungswasser resuspendiert und 30min bei Zimmertemperatur gerührt. Danach wird der Ansatz mit 1,5 bis 2,0 ml 2 N Salzsäure neutralisiert (pH 6,2 bis 6,4) und 30 min bei Zimmertemperatur gerührt. Das System wird einer 4. Fest-Flüssigtrennung unterworfen und in das Fugat 4 und das Sediment 4 getrennt. Das neutrale Fugat wird im Sammelgefäß mit den Fugaten 1,2 und 3 vereint.In a 500 ml centrifuge glass, 100 g milled rye flour with a moisture content of 10 to 13% and a degree of milling of 70 to 80% with 220 g tap water heated to 55 ° C are rapidly mixed to form a homogeneous slurry. The temperature of the mixture 45 ⁰ C and should not exceed 4O ⁰ C does not fall below. By adding 20 g of a 1% aqueous sulfur dioxide solution, the pH is adjusted to a value of 4.5 to 5.5. During the subsequent 6-8 hour autolysis at a temperature of 40 to 42 ° C, the batch is occasionally stirred. After completion of the autolysis the autolysate is subjected to an I.Fest liquid separation in a centrifuge (S70 VEB centrifuge Leipzig) at 3000 U / min within 20 min and a temperature of about 40 ⁰ C and the Fugat 1 from the sediment 1 by decantation separated. For washing, the sediment 1 is suspended in 80 g of tap water and stirred for 30 min at room temperature. Thereafter, the system is subjected to a second solid-liquid separation and separated into the Fugat 2 and the sediment 2. The Fugat 2 is combined in a collecting vessel with the Fugat 1. The sediment 2 is resuspended to dissolve alkali-soluble ingredients in 80 g of 0.5% sodium hydroxide solution and stirred for 60 min at room temperature. The system is subjected to a third solid-liquid separation and separated into the Fugat 3 and the sediment 3. The alkaline fugate (pH 0.5 to 10) is combined in the collecting vessel with Fugat 1 and 2. For the extraction of salt-soluble ingredients, the alkaline sediment 3 is first resuspended in 80 g of tap water and stirred for 30 min at room temperature. Thereafter, the batch is neutralized with 1.5 to 2.0 ml of 2N hydrochloric acid (pH 6.2 to 6.4) and stirred for 30 min at room temperature. The system is subjected to a fourth solid-liquid separation and separated into the Fugat 4 and the sediment 4. The neutral Fugat is combined in the collecting vessel with Fugaten 1,2 and 3.

Zur Aufarbeitung der Feststoffe wird das Sediment 4 in 100 g Leitungswasser resuspendiert und mit 300 ml Leitungswasser über einem Prüfsieb 50μιη (VEB Metallweberei Neustadt, TGL 7354) gewaschen und getrennt. Die das Sieb passierenden Feststoffe (Rohstärke) werden im Waschwasser gleichmäßig verteilt und einer 5. Fest-Flüssigtrennung unterzogen. Das anfallende Fugat 5 wird verworfen oder zum Anteigen Und Waschen einer neuen Mehlpartie verwendet. Das Sediment 5 (Rohstärke) wird bei 40⁰C im Warmlufttrockenschrank getrocknet.For working up the solids, the sediment 4 is resuspended in 100 g of tap water and washed with 300 ml of tap water over a test sieve 50μιη (VEB Metallweberei Neustadt, TGL 7354) and separated. The solids passing through the sieve (raw starch) are evenly distributed in the washing water and subjected to a fifth solid-liquid separation. The resulting Fugat 5 is discarded or used for pasting and washing a new piece of flour. The sediment 5 (raw starch) is dried at 40 ⁰ C in a hot air oven.

2. Gewinnung der Schalen2. Extraction of the shells

Die bei der Gewinnung von Stärke (Abschnitt 1) auf dem Sieb verbleibenden Schalenbestandteile werden über Nacht in einem Warmlufttrockenschrank bei 40°C getrocknet und in einer Schlagmühle zerkleinert.The shell components remaining on the screen during the production of starch (section 1) are dried overnight in a hot-air drying cabinet at 40 ° C. and comminuted in a hammer mill.

3. Gewinnung der Proteine3. Obtaining the proteins

Der pH-Wert der im Sammelgefäß vereinten Fugate aus Beispiel 1 wird gemessen und gegebenenfalls auf einen pH-Wert von 5,5 bis 6,0 eingestellt. Danach wird das Sammelfugat auf 70"C erhitzt und die Temperatur 5min gehalten. Dabei fallen bei 50°C die Eiweißstoffe in großen Flocken aus. Nach Abkühlen auf Zimmertemperatur wird der Ansatz einer Fest-Flüssigtrennung unterzogen und in einen proteinarmen Überstand und ein proteinreiches Sediment getrennt. Das Sediment (hitzekoagulierbare Proteine) wird in einem Warmlufttrockenschrank bei 4O⁰C getrocknet und die spröde Masse in einer Schlagmühle gemahlen. Stärke: nicht nachweisbar.The pH of the collected in the collection vessel Fugate of Example 1 is measured and optionally adjusted to a pH of 5.5 to 6.0. Thereafter, the collecting waste is heated to 70 ° C. and the temperature is maintained for 5 minutes, during which the proteins in large flakes precipitate at 50 ° C. After cooling to room temperature, the mixture is subjected to solid-liquid separation and separated into a low-protein supernatant and a protein-rich sediment . the sediment (heat coagulable proteins) is dried in a hot air drying oven at 4O ⁰ C, and the brittle mass, ground in a hammer mill starch. undetectable.

4. Gewinnung der NSP4. Obtaining the NSP

Der Überstand der Proteinfällung aus Abschnitt 3 (Masse ca. 300g) wird unter Rühren schnell in das dreifache Volumen an Methanol gegeben. Die ausgeflockten NSP werden nach Stehen über Nacht auf einer G 3-Fritte vom methanolhaltigen NSP-f reien Extrakt abgesaugt, im Warmlufttrockenschrank bei 8O⁰C getrocknet und in einer Schlagmühle zu einem^eierschalenfarbenem Pulver gemahlenThe supernatant of the protein precipitation from section 3 (mass approx. 300 g) is added rapidly with stirring to three times the volume of methanol. The flocculated NSP are sucked off overnight on a G 3 frit from the methanol-containing NSP-free extract, dried in a hot-air oven at 8O ⁰ C and ground in a hammer mill to a eggshell-colored powder

Stärke ist nicht nachweisbar. Strength is undetectable.

5. Gewinnung der löslichen Roggeninhaltsstoffe5. Recovery of the soluble rye ingredients

Das im methanolhaltigen NSP-freien Extrakt (aus Abschnitt 4) vorliegende Methanol wird im Rotationskolbenverdampfer abdestilliert und der die Zucker und löslichen Proteine enthaltende Extrakt im Vakuum weiter bis zu einer Trockenmasse von ca.The methanol present in the methanol-containing NSP-free extract (from Section 4) is distilled off in a rotary flask evaporator and the extract containing the sugar and soluble proteins in a vacuum to a dry matter of approx.

80% eingedickt. Dabei fällt ein honigfarbener Sirup an.80% thickened. This is a honey-colored syrup.

Aus 100g Mehl erhaltener Sirup 20g, Trockenmasse = 82,6%,Syrup obtained from 100g flour 20g, dry matter = 82.6%,

Rohproteingehalt 17,5% in der TrockensubstanzCrude protein content 17.5% in the dry matter

Hauptkohlenhydratgehalt: Glucose, Fruktose und Maltose.Main carbohydrate content: glucose, fructose and maltose.

Claims

A process for the wet mechanical processing of rye fruits for obtaining the main ingredients, wherein dried, crushed material with dilute aqueous solutions subjected to acid and / or alkaline treatment at temperatures below the gelatinization of the starch and by one or more solid-liquid separations, the dissolved in water Obtaining substances as Fugate, the solids are separated and worked up by sieving or other classification methods into a fiber fraction and one or more starch fractions from the fugates, the proteins coagulated by adjusting the pH, then the non-starch polysaccharides (NSP) by addition of nonaqueous precipitant flocculated and after removal of the sedimentable substance, the remaining sugars and soluble proteins are obtained as a syrup, characterized in that to dissolve the proteins, the non-starch polysaccharides, the sugar and other ingredients Sulfur dioxide in aqueous solution to the crushed rye fruit, preferably flours, is added in such an amount until the pH of the suspension reaches a value of 4.5 to 5.5 and then a temperature treatment of 4 to 24 hours, preferably from 6 to Constant temperature of 40 to 42 ° C while maintaining a pH range of 4.0 to 5.5, followed by a first solid-liquid separation at temperatures of 35 to 42 ° C collecting fugate and the solids resuspended in water for washing, followed by a second solid-liquid separation after stirring at room temperature, the second fugate combined with the first, and the solids, optionally for extraction of alkaline proteins and non-starch polysaccharides, treated one or more times with an aqueous solution of caustic soda; the alkaline suspension after stirring at room temperature of a third Fest-Flüssigigtre The alkaline fugate is taken off and combined with the first two fugates and the solids are resuspended in water for extraction of salt-soluble proteins, after stirring at room temperature by addition of mineral acid, the pH of the alkaline suspension to a value of 5.5 to 6 5, after further stirring, a fourth solid-liquid separation is made, the Fugat is combined with the first three Fugateh, the pH of the combined Fugate for coagulation of the proteins adjusted to pH 5.5 to 6.5, the coagulation of the proteins is carried out by increasing the temperature, the coagulated proteins are separated and worked up, followed by addition of a precipitating agent for protein-poor Fugat the precipitation of non-starch polysaccharides is made, these are separated by decantation of the solution phase and worked up, the precipitate completely from the non-starch polysaccharide-free Fugat by distillation is separated off and optionally recovered before the Fugat is worked up by dehydration to a syrup and after the last solid-liquid separation resulting solids after resuspension in water by sieving and washing in a known manner in trays and starch and worked up.

2. The method according to item 1, characterized in that the mixed with sulfur dioxide aqueous slurry of crushed rye fruit contains 2 to 3 parts by weight of water, preferably 2.4 parts by weight of water to a mass fraction of rye flour.

3. The method according to item 1 and 2, characterized in that the after solid-liquid separation respectively resulting solids for further extraction of soluble matter in 0.5 to 1.0, preferably 0.8 parts by weight of liquid, based on a part of the original Rye flour quantity to be resuspended.

4. The method according to item 1 to 3, characterized in that for the extraction of the alkali-soluble proteins and non-starch polysaccharides, a 0.5% aqueous sodium hydroxide solution is used with a residence time of a maximum of 4 to 8 hours.

5. The method according to item 1 to 4, characterized in that the coagulation of the proteins at 30 to 8O ⁰ C, preferably at 50 to 70 ⁰ C is made.

6. The method according to item 1 to 5, characterized in that are used for precipitation of the non-starch polysaccharides water-miscible alcohols in an amount of 2 to 3 parts by volume of a portion of extract.