PL204288B1

PL204288B1 - Sposób obróbki ozonem materiałów roślinnych oraz sposób wytwarzania mąk, drobnych kasz albo gotowych makaronów

Info

Publication number: PL204288B1
Application number: PL375438A
Authority: PL
Inventors: Christian Coste; Alain Bailli; Michel Dubois
Original assignee: Green Technologies Sarl
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2009-12-31
Also published as: FR2845015A1; DE60316162D1; DE60316162T2; EP1542805B1; AU2003279438B2; PL375438A1; DK1542805T3; EP1542805A1; US20060040040A1; WO2004028695A1; ATE372169T1; ES2293041T3; EA200500404A1; AU2003279438A1; FR2845015B1; EA007453B1; CA2499898C; CA2499898A1; PT1542805E

Abstract

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest nowy sposób obróbki ozonem niezmielonych materiałów roślinnych, takich jak ziarno pszenicy. Zgodnie z wynalazkiem ten sposób polega na pozostawieniu materiału roślinnego w ciągu co najmniej jednego dnia po wstępnym uwodnieniu, a następnie ozonowaniu polegającym na uzupełniającym uwodnieniu wprowadzającym od 3 do 10% wagowo wody w stosunku do suchego ciężaru materiału roślinnego. Ten sposób stosuje się zwłaszcza do ziarna pszenicy. W takim przypadku sposób według wynalazku umożliwiający osiągnięcie przez ozon rdzenia ziaren wykorzystuje się do produkcji tak zwanej mąki technologicznej. Przedstawione są właściwości fizyczne i chemiczne takiej mąki obserwowane w zależności od parametrów procesu ozonowania.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest nowy sposób obróbki ozonem materiałów roślinnych, obejmujących zwłaszcza pszenicę, inne rośliny zbożowe i rośliny strączkowe. Ten sposób obróbki ozonem można stosować przy produkcji mąki, nazywanej „mąką technologiczną, z ziarna pszenicy miękkiej. Przy tym chodzi o mąkę, której właściwości fizyczne i/lub chemiczne wybrano w taki sposób, aby odpowiadały one pewnym kryteriom koniecznym przy ich ostatecznym zastosowaniu w przemyśle piekarskim i cukierniczym. Ten sposób można stosować także przy produkcji drobnych kasz i gotowych makaronów z ziarna twardej pszenicy.

Tło technologiczne

W zbożowym przemyś le piekarskim poszukuje się zwłaszcza pewnej liczby właściwości fizycznych i chemicznych stosowanych mąk. Te właściwości są bardzo pożądane nie tylko ze względu na łatwość stosowania, jaką one zapewniają, i niskich kosztów, jakie one generują w przemysłowym procesie produkcji, lecz także dzięki jakości, jaką one nadają danemu produktowi.

Te właściwości powinny odpowiadać zwłaszcza następującym wymaganiom:

a) Producenci chleba zamrożonego stosują coraz szybsze sposoby zagniatania, które wymagają mąki uwadniającej się w sposób przyspieszony.

b) Właściwości mechaniczne ciasta z mąki powinny mieć szczególne cechy charakterystyczne, które decydują o tworzeniu się i strukturze produktu otrzymanego po pieczeniu. Do tych podstawowych cech charakterystycznych należy ciągliwość, rozciągliwość, tolerancja i porowatość w czasie rośnięcia.

Ciągliwość i rozciągliwość dotyczą ciast przeznaczonych do klasycznego wypieku i mają znaczny wpływ na rośniecie i strukturę chleba po pieczeniu, jak również na łatwość pracy w czasie procesu zagniatania i formowania.

Tolerancja jest podatnością ciasta do przystosowania się do różnych sposobów produkcji.

Porowatość dotyczy przede wszystkim ciast angielskich, nazywanych ciastami „o wysokim stosunku, jak również ciast z migdałami, w których powstająca struktura pęcherzykowa ma kapitalny wpływ na rośniecie i zachowanie się w czasie procesów pieczenia (ciągłe i jednorodne pęcznienie bez zapadania się po pieczeniu).

c) Pożądana jest inaktywacja niektórych enzymów obecnych w sposób naturalny w mące, tak aby z jednej strony kontrolować reakcje wytwarzające barwne substraty, a z drugiej strony umożliwić lepszą ogólną konserwację produktu w czasie. Enzymem szczególnie przyczyniającym się do barwy miękiszu jest oksydaza polifenolu i lipooksygenaza. Co się tyczy konserwacji, a zwłaszcza utleniania lipidów (pochodzących z jełczenia), to chodzi głównie o lipazę.

W stanie techniki opisano pewną liczbę sposobów obróbki, przy czym te sposoby dostarczają odpowiedzi na jedno albo więcej poszukiwanych kryteriów dla mąki. Te sposoby zastosowano jednak w zasadzie do mą ki, a nie do ziarna przed mieleniem.

W ten sposób do obróbki mąki w celu nadania jej specyficznych właściwości zastosowano chlor i jego pochodne, a zwł aszcza dwutlenek chloru, a takż e brom i jego pochodne. Takie sposoby obróbki zostały mianowicie zastosowane w Stanach Zjednoczonych, w Wielkiej Brytanii i w krajach nordyckich. Takie sposoby, chociaż bardzo użyteczne dla producentów przemysłowych wyrobów typu „ciasta angielskiego albo „ciasta z migdałami, są prawnie zakazane, zwłaszcza w Europie. Producenci tych wyrobów są zatem zmuszeni do poszukiwania innych rozwiązań mając na uwadze nieprzydatność klasycznych mąk z miękkiej pszenicy do produkcji swoich wyrobów.

Aby sprostać przystosowaniu mąk do pewnych procesów produkcji młynarze mają zwyczaj dodawania pewnych dodatków w celu modyfikacji właściwości ciasta wyprodukowanego z klasycznej mąki. Na przykład dodatek amylaz może prowadzić do polepszenia objętości wyrobu otrzymanego po pieczeniu, do lepszego uwodnienia mąki w czasie jej nawilżania i zagniatania oraz do mniejszego czerstwienia wyrobu końcowego, cechy charakterystycznej związanej bezpośrednio z częściową hydrolizą skrobi mąki przez amylazy.

Tak samo dodatek do mąki kwasu askorbinowego umożliwia polepszenie ciągliwości ciasta.

Tymczasem ze strony konsumentów istnieje coraz silniejsze żądanie zmniejszenia liczby dodatków dodawanych do mąki. Wskutek tego stosowanie amylaz i kwasu askorbinowego, chociaż umożliwiające polepszenie pewnych właściwości fizykochemicznych, jest dalekie od tego, aby być całkowicie zadowalające.

PL 204 288 B1

Nowym rodzajem obróbki, która nie opiera się na dodawaniu dodatków, jest obróbka cieplna. Obróbki cieplne umożliwiają dezaktywację glutenu, do jest zapobiegają tworzeniu się siatki glutynowej. W tych sposobach modyfikuje się także skrobię poddając ją w mniejszym lub większym stopniu wstępnej żelatynizacji. Te sposoby umożliwiają zatem kontrolowanie niektórych fizycznych i chemicznych właściwości mąki.

Obróbki termiczne odpowiadają jednak tylko w sposób niedoskonały wymaganiom użytkowników mąki i wykazują różne niedogodności, które przeszkadzają optymalnemu użyciu w danych zastosowaniach. Obróbki cieplne są zwłaszcza silnymi konsumentami energii i umożliwiają z trudem uzyskanie jednorodnej obróbki w całej masie poddanej obróbce mąki (istnienie gradientu temperatury w masie mąki w czasie obróbki). Produkcja mą ki dla przemysł u produktów zboż owych do pieczenia stwarza zatem szereg problemów polegających na tym, że żaden opisany dotychczas sposób nie pozwala na rozwiązanie w sposób całkowicie zadowalający.

Podsumowanie wynalazku

Zgłaszająca odkryła aktualnie w sposób nieoczekiwany, że obróbka ziarna pszenicznego za pomocą ozonu przed mieleniem daje w pewnych warunkach w sposób bardzo zadowalający odpowiedź na te problemy zapewniając mąki, które odpowiadają różnym poszukiwanym kryteriom właściwości fizycznych i chemicznych, oferując ponadto jakość bakteriologiczną i sanitarną mąki, której nie można zapewnić istniejącymi technikami.

Jak będzie wyjaśnione niżej, badania zgłaszającej wykazują, że warunki obróbki ozonem według niniejszego wynalazku umożliwiają temu ostatniemu wnikanie do rdzenia tkanek, a nawet komórek, materiału roślinnego jeszcze niezmielonego, w którym te struktury (tkanki, komórki) są jeszcze nienaruszone.

Ozon może zatem w tych warunkach reagować bezpośrednio z cząsteczkami biologicznymi, które są zawarte w tych tkankach albo komórkach, przy czym takie reakcje nie mają miejsca w czasie, gdy jeszcze niezmielone materiały roślinne są poddawane działaniu ozonu zgodnie ze sposobami opisanymi poprzednio w stanie techniki.

W niniejszym opisie przedstawione badania odnoszą się zwłaszcza do obróbki ozonem ziarna pszenicznego, przy czym jednak bierze się pod uwagę zastosowanie przedstawionego tu sposobu do materiałów roślinnych innych niż pszenica. Materiały roślinne użyteczne w tym sposobie obejmują ziarna produktów zbożowych innych niż pszenica, takich jak kukurydza, jęczmień, żyto zwyczajne, pszenżyto. Stosowanie tego sposobu bierze się pod uwagę także w przypadku materiałów roślinnych obejmujących rośliny strączkowe, takie jak soja, groch, chleb świętojański, guar, jak również inne gatunki, takie jak len i rośliny krzyżowe (kapusta, rzepak, gorczyca). W przypadku roślin strączkowych modyfikacja protein we wnętrzu tkanek albo komórek może mieć zalety w przypadku produkcji po ekstrakcji specyficznych produktów zawierających zmodyfikowane proteiny.

Zgodnie z pierwszym aspektem niniejsze zgłoszenie ma na celu opracowanie sposobu obróbki ozonem materiałów roślinnych jeszcze niezmielonych, obejmującego co najmniej następujące etapy:

a) wstępne nawilżenie wymienionego materiału roślinnego przez dodanie pewnej objętości wody,

b) fazę spoczynku wymienionego, nawilżonego w ten sposób materiału roślinnego,

c) stykanie wymienionego materiału roślinnego z ozonem, przy czym sposób charakteryzuje się tym, że wymieniona faza spoczynku ma czas trwania dłuższy albo równy 1 dzień, że obróbkę ozonem prowadzi się za pomocą suchego gazowego ozonu oraz że sposób obejmuje nawilżanie uzupełniające prowadzone jednocześnie albo maksymalnie 10 minut przed wymienioną stycznością z ozonem w warunkach umożliwiających doprowadzanie do wymienionego materiału roślinnego od 3 do 10% wagowo, a zwłaszcza od 3 do 5% wagowo wody w stosunku do suchego ciężaru materiału.

W ten sposób w celu osią gnię cia zał o ż onego celu stwierdzono, że powinny być speł nione następujące dwa warunki, które są oryginalne dla tego sposobu:

i) Pomiędzy wstępnym nawilżaniem poddawanego obróbce materiału roślinnego i obróbką ozonem ma miejsce faza spoczynku, która trwa co najmniej jeden dzień.

ii) W momencie obróbki ozonem do materiału doprowadza się pewną ilość wody, przy czym ta ilość wynosi od 3 do 10% wagowo w stosunku do suchego ciężaru materiału roślinnego.

Dokładniej materiał roślinny będzie stanowić korzystnie ziarno pszenicy albo pszenicy miękkiej albo pszenicy twardej.

PL 204 288 B1

Krótki opis figur

Wynalazek będzie bardziej zrozumiały po lekturze następującego opisu wyjaśniającego w odniesieniu do załączonych figur, na których:

Fig. 1 przedstawia w przekroju histologicznym ziarno pszenicy na poziomie obrzeża, który pokazuje 3 warstwy główne (owocnię, warstwę mąki glutenowej i bielmo), jak również uproszczone sposoby działania ozonu, zgodnie z którymi pracuje się na drodze suchej albo na drodze mokrej.

Fig. 2 przedstawia wpływ dawki ozonu na alweogram otrzymany na alweografie Chopina-Dubois, przy czym wszystkie inne parametry procesu są takie same.

Krzywa oznaczona 1 odpowiada mące klasycznej, dobrze zrównoważonej, nie poddanej obróbce ozonem.

Krzywa oznaczona 2 odpowiada ciastu otrzymanemu z mąki pochodzącej z ziaren poddanych uprzednio obróbce ozonem i mającemu ciągliwość wyższą i rozciągliwość niższą niż ciasto 1.

Krzywe 3 i 4 odpowiadają alweogramowi ciast otrzymanych z mąki pochodzącej z ziarna uprzednio poddanego obróbce ozonem przy rosnącej dawce ozonu i/lub korzystając z nawilżania. Te krzywe przedstawiają doskonale wpływ ozonu na parametr ciągliwości, jak również na parametr rozciągliwości.

Krzywa 5 odpowiada ciastu wyprodukowanemu z mąki nazywanej mąką „technologiczną, pochodzącą z ziarna poddanego uprzednio obróbce ozonem w optymalnych warunkach modyfikacji protein. Krzywa 5 odpowiada specyficznie krzywym teoretycznym poszukiwanym przy produkcji ciast angielskich nazywanych ciastami „o wysokim stosunku. Ta krzywa odpowiada maksymalnej ciągliwości, równej albo wyższej niż 150 i maksymalnej rozciągliwości.

Fig. 3 przedstawia wpływ stopnia zmielenia ziarna na przebieg stosunku P/L uzyskanego za pomocą alweografu Chopina-Dubois. Aby tego dokonać zgłaszająca przystąpiła do łamania ziarna przy zmiennych zawartościach procentowych, dodawania tych ziaren do ziaren niepołamanych, a nastę pnie do obróbki cał o ś ci przy stał ych dawkach ozonu. Z mą ki otrzymanej po mieleniu wykonano próbę na alweografie Chopina-Dubois i obliczono stosunek P/L.

Fig. 4 przedstawia wpływ obróbki ozonem na lepkość roztworu zawierającego mąkę o dobrze określonym stężeniu suchego materiału w zależności od czasu i zgodnie z procesem podnoszenia się temperatury, stabilizacji, a następnie chłodzenia.

Na tej figurze przedstawiono dwie krzywe odpowiadające niepoddanej obróbce, normalnej mące i mące poddanej obróbce zgodnie z parametrami zastrzeżonymi w niniejszym zgłoszeniu.

Fig. 5 przedstawia wpływ pH wody do dodatkowego nawilżania ziarna na lepkość mąki otrzymanej z ziarna poddanego obróbce zgodnie z procesem głębokiego działania, przy czym tę lepkość bada się sposobem RVA, jak w przypadku doświadczeń przedstawionych na Fig. 4.

Reprezentatywne krzywe zmienności lepkości odnoszą się do dwóch odmian charakterystycznych dla miękkiej pszenicy, która w przypadku odmiany 1 jest pszenicą miękką typu Courtot, to jest pszenicą energetyczną, a odmiana 2 odpowiada pszenicy typu Shango, to jest pszenicy miękkiej, nadającej się do szybkiego wypieku chleba. Próbka kontrolna odpowiada pszenicy mieszanej do szybkiego wypieku.

Opis ogólny wynalazku

W poprzednim zgłoszeniu opublikowanym pod nr WO 01/43556 zgłaszająca opisała już zastosowanie ozonu przy obróbce ziarna miękkiej pszenicy do produkcji mąki.

W tym zgłoszeniu opisuje się dziedzinę obróbki ziarna za pomocą ozonu, którą można stosować w ramach niniejszego wynalazku, przy czym jednak w tym poprzednim zgłoszeniu nie prowadzono, ani nie sugerowano żadnych badań nad wpływem wydłużonego czasu spoczynku pomiędzy wstępnym nawilżaniem i obróbką ozonem, ani żadnych badań nad wpływem doprowadzania „dodatkowej wody w momencie obróbki ozonem.

Chociaż nie powinno to być interpretowane jako ograniczające obszar zastosowania niniejszego wynalazku, to zgłaszająca proponuje następujące wyjaśnienie wyników, jakie zaobserwowała przy stosowaniu sposobu według wynalazku.

Typowy sposób ozonowania, taki jaki prowadziłby specjalista w tej dziedzinie realizujący sposób w zakresach korzystnych wartości ze zgłoszenia patentowego nr WO 01/43556, w którym ozon stosuje się przede wszystkim w celu zapewnienia bezpieczeństwa sanitarnego i bakteriologicznego, prowadzi do powierzchniowego działania ozonu na ziarno. Tak więc w ramach niniejszego wynalazku ozon może powodować modyfikacje w głębi ziarna pszenicy. Wnikanie ozonu do rdzenia ziarna dzięki szczególnym warunkom niniejszego wynalazku umożliwia tej reaktywnej cząsteczce działanie na

PL 204 288 B1 proteiny (gluten), skrobię, enzymy i pentozany. Wpływ ozonu na ziarno i w ziarnie pszenicy można podsumować syntetycznie za pomocą Fig. 1, która przedstawia przekrój histologiczny ziarna pszenicy na poziomie obrzeża, pokazujący 3 główne warstwy (owocnię, warstwę mąki glutenowej i bielmo), jak również uproszczone sposoby działania ozonu w zależności od tego, czy pracuje się na drodze suchej, czy na drodze mokrej.

Droga sucha odpowiada obróbce ozonem ziarna pszenicy, które ma wilgotność zgodną z wilgotnością naturalną w czasie jego zbioru albo jego przechowywania (pomiędzy 13 i 15% wilgoci w stosunku do całego ciężaru). W takim przypadku działanie ozonu skupia się korzystnie na obrzeżu ziarna i będzie mieć zatem działanie powierzchniowe (reakcja z całością związków chemicznych albo organicznych obecnych na wymienionej powierzchni). Wnikanie ozonu do wnętrza ziarna jest bardzo niskie.

Droga mokra odpowiada obróbce ozonem ziarna pszenicy poddanego dodatkowemu nawilżaniu zgodnie z danymi i parametrami obróbki w sposobie opisanym w niniejszym zgłoszeniu. W tym przypadku działanie ozonu jest skierowane w głąb, przy czym ozon reaguje na składniki opisanych poprzednio 3 warstw.

Zgłaszająca uważa, że im dłuższy jest czas spoczynku, to jest, gdy czas upływający pomiędzy wstępnym nawilżeniem i fazą obróbki ozonem (nazywanym także „czasem kondycjonowania) jest długi, tym więcej wilgoci wnika do ziarna, rozszerza mikropory i sprzyja kanalikom do szybkich wymian i wnikaniu ozonu do wnę trza ziarna.

Rozszerzanie się tych mikroporów (patrz Fig. 1) ma kapitalny wpływ na przebieg reakcji chemicznych generowanych przez ozon we wnętrzu ziarna. Rozszerzanie się mikroporów, tworzenie się reaktywnych kanalików, obecność wilgoci i skutkiem tego mikrowarstewki wody we wnętrzu tych porów sprzyjają wymianie gaz-ciało stałe i działaniu ozonu w głębi ziarna.

Zgłaszająca zaobserwowała, że czas 24 godzin spoczynku pomiędzy fazą wstępnego nawilżania i fazą obróbki ozonem jest czasem minimalnym, wystarczającym w większości poszukiwanych zastosowań. Tymczasem jednak ten czas można zmieniać w zależności od odmiany pszenicy albo jakości pszenicy, która ma być poddawana obróbce.

Badania zgłaszającej wykazały jednocześnie, że doprowadzanie wody do ziarna, w tym samym czasie albo maksymalnie 10 minut przed ozonowaniem, jest istotne dla tego, aby ozon działał na rdzeń ziarna.

Natura pszenic związana z ich odmianą powoduje, że budowa warstw peryferyjnych różni się od jednej odmiany pszenicy do drugiej, co powoduje różną kinetykę wnikania wody od jednej odmiany do drugiej.

Sposób według wynalazku jest także doskonale przystosowany do wytwarzania produktów drogą mielenia ziarna pszenicy twardej (drobne kasze i mąki).

W związku z tym zgłaszająca odkryła nieoczekiwanie, że obróbka ozonem według wynalazku jest interesująca nie tylko w przypadku ziarna pszenicy miękkiej, lecz także dla ziarna pszenicy twardej. Zespół do pszenicy twardej napotyka liczne problemy różniące się od problemów wpływających na zespół do pszenicy miękkiej, które dotychczas nie znalazły całkowicie zadowalających rozwiązań:

a) W przypadku pszenicy twardej ma miejsce bardzo ciężkie zanieczyszczenie mykotoksynami, a zwł aszcza przez DON (dezoksyniwalenon), przy czym takie zanieczyszczenie wynika z powinowactwa grzybów z rodzaju Fusarium do pszenicy twardej.

b) Szczególne problemy stwarza regulowanie barwy drobnych kasz:

1. Naturalna żółta barwa drobnych kasz może być wybielana przez naturalną lipooksygenazę, co pociąga za sobą odrzucenie tych wybielonych drobnych kasz przez konsumenta.

2. PPO (oksydaza polifenolu), która jak lipooksygenaza występuje w sposób naturalny w pszenicy twardej, ma natomiast skłonność do powodowania brunatnienia drobnych kasz, co także pociąga za sobą ich odrzucenie przez konsumenta.

Zgłaszająca odkryła, że obróbka twardych pszenic ozonem umożliwia produkcję mąki i drobnych kasz, w których inhibicja lipooksygenazy i oksydazy polifenolu umożliwia maksymalne zachowanie poszukiwanego żółtego zabarwienia drobnych kasz i unikanie wszelkiej możliwości ostatecznego brunatnienia. Oczywiście im więcej ozonu może wnikać do wnętrza ziarna, tym bardziej jest zapewniona inhibicja tych enzymów.

Szczegółowy opis sposobu według niniejszego wynalazku

W dalszym opisie uściś li się warunki, które umożliwiają wytwarzanie mąki, która ma poszukiwane właściwości fizyczne i chemiczne, drogą obróbki ziarna pszenicy.

PL 204 288 B1

Ziarno pszenicy ma po zbiorze i magazynowaniu wilgotność naturalną wynoszącą od 13 do 15% w zależ noś ci od klimatycznych warunków zbioru. Pomiar wilgotnoś ci ziarna moż na prowadzić róż nymi metodami dobrze znanymi specjaliście, polegającymi na przykład na automatycznych analizach NIR (bliska podczerwień).

Pierwszy etap produkcji mąki z takiego ziarna jest tak zwanym etapem wstępnego nawilżania, który przez specjalistów jest nazywany „kondycjonowaniem. Ten etap, który obowiązkowo jest poprzedzony etapem czyszczenia i usuwania pyłów i obcych ciał, na przykład drogą dmuchania, przesiewania, itp., ma na celu doprowadzenie wilgotności ziarna do poziomu około 16 do 18%. Na ogół woda doprowadzona w ramach wstępnego nawilżania ziarna przed obróbką ozonem umożliwia zwiększenie wilgotności ziarna o wartość wynoszącą korzystnie od 3 do 5% w stosunku do suchego ciężaru ziarna. Wstępne nawilżanie nadaje ziarnu szczególne właściwości zarówno w czasie obróbki ozonem, jak i w czasie mielenia.

Wstępne nawilżanie prowadzi się za pomocą źródła wody, korzystnie wody pitnej. W czasie wstępnego nawilżania korzystne jest stosowanie wody, która nie zawiera środka utleniającego. Zatem nie jest konieczne stosowanie wody ozonowanej, jak to zaleca się w informacjach zawartych w zgłoszeniu patentowym nr WO 01/43556.

Po wstępnym nawilżeniu ziarna, przed ostateczną obróbką ozonem, pozostawia się je w stanie nazywanym fazą spoczynkową. Zgłaszająca ustaliła, że ta faza spoczynkowa powinna trwać co najmniej 1 dzień. W związku z tym ustalono, że niedostatecznie długi czas spoczynku, krótszy niż około 24 godziny, nie pozwala dotrzeć ozonowi w czasie obróbki do rdzenia ziarna, a zatem uzyskiwać wymagane skutki. W związku z tym, czas spoczynku ma działanie skierowane bezpośrednio na wnikanie wilgoci, a skutkiem tego na ostateczne działanie ozonu we wnętrzu ziarna. Modulacja tego czasu pociąga za sobą modulację skutków ozonu.

Chociaż sposób według wynalazku mógłby dać wyniki technicznie akceptowalne z czasami spoczynku dłuższymi niż 72 godziny, to w trosce o zastosowanie ekonomicznie skutecznego reaktora dokonuje się wyboru czasu spoczynku krótszego albo równego 72 godziny. Czas spoczynku będzie zatem wynosić korzystnie od 1 do 3 dni. Jeszcze korzystniej czas spoczynku w sposobie według niniejszego wynalazku będzie wynosić od 36 do 48 godzin.

Po fazie spoczynku ziarno poddaje się specyficznej obróbce polegającej na stykaniu go z ozonem w reaktorze z mieszaniem cią głym, takim jest znany ze zgł oszenia patentowego nr WO 01/43556.

Korzystnie będzie się tu stosować suchy gaz zawierający ozon, który ma temperaturę rosy wynoszącą od -60° do -80°C. Ten gaz można wytwarzać klasycznymi sposobami z gazów nośnych, które mogą być tlenem z powietrza, tlenem czystym albo ich mieszaniną. Ozonator umożliwia wytwarzanie suchego ozonowanego gazu nośnego ze źródła suchego tlenu.

Ilość zastosowanego ozonu wynosi od 6 do 20 g/kg ziarna, a zwłaszcza od 7 do 13 g/kg ziarna. Oczywiście dokładna ilość zależy od natury pszenicy i oczekiwanych wyników.

₃

Gdy stosuje się gaz nośny, to stężenie ozonu w gazie nośnym wynosi typowo od 60 do 200 g/m³, a zwł aszcza od 80 do 140 g/m³ w warunkach normalnych.

Ciśnienie ozonowanych gazów nośnych w reaktorze w czasie obróbki wynosi typowo od 200 do 1100 mbarów, a zwłaszcza od 600 do 800 mbarów.

W zależ noś ci od stężenia i ci ś nienia ozonu w reaktorze specjalista bę dzie mógł wybrać odpowiedni czas trwania styczności przy obróbce ozonem. Ten czas trwania będzie na ogół rzędu trzydziestu (30) do sześćdziesięciu (60) minut.

Zgłaszająca zaobserwowała, że w czasie styczności ziarna z ozonem należy dodawać do ziarna pewną ilość wody, nazywaną wodą „uzupełniającą. Ta ilość wody wynosi od 3 do 10%, a zwłaszcza od 3 do 5% w stosunku do suchego ciężaru ziarna. Ilość stosowanej wody można dawkować za pomocą przepływomierza albo innym sposobem dobrze znanym specjaliście.

Uwzględniając fakt, że etap wstępnego nawilżania ma na celu doprowadzenie stopnia wilgotności ziarna do wartości wynoszącej korzystnie od 16 do 18%, to efekt dodawania wody „uzupełniającej będzie zwiększać wilgotność ziarna do wartości wynoszącej korzystnie od 19 do 28%, a zwłaszcza od 19 do 23%.

Wodę służącą do nawilżania, nazywaną wodą „uzupełniającą doprowadza się w postaci mgły bardzo drobnych kropelek drogą rozpylania pod ciśnieniem na ziarna w zamkniętym obszarze, który może być samym reaktorem do obróbki albo urządzeniem dołączonym. W czasie tej fazy nawilżania dodatkowego masa ziarna powinna być mieszana w taki sposób, aby ciekła osadzona warstewka była jednorodna i obejmowała całość ziarna.

PL 204 288 B1

Wodę „uzupełniającą doprowadza się do ziarna korzystnie w czasie styczności z ozonem. Jednocześnie rozumie się, że wodę doprowadza się nawet w czasie reakcji z ozonem. Alternatywnie wodę można doprowadzać w pewnym czasie przed pojawieniem się ozonu w reaktorze, przy czym ten czas wynosi maksymalnie 10 minut, a zwłaszcza od 2 do 3 minut przed wprowadzeniem ozonu.

W szczególnie korzystnym rozwiązaniu niniejszego wynalazku woda służąca do nawilżania uzupełniającego zawiera środek do modyfikowania pH.

W związku z tym zgł aszają ca odkrył a, ż e modyfikacja pH wody sł u żącej do nawilż ania uzupeł niającego jest szczególnie interesującym sposobem modulowania do woli fizykochemicznych właściwości mąki pochodzącej z procesu obróbki ziarna według wynalazku. W ten sposób zastosowanie substancji umożliwiającej osiągnięcie odczynu zasadowego od 8 do 12 umożliwia na ogół zwiększenie lepkości ciasta. Alkalizowanie wody służącej do nawilżania uzupełniającego można prowadzić w takim przypadku stosując zasadę, która jest zatwierdzona do stosowania w kontekście agrożywnościowym, taką jak wodorotlenek sodowy o jakości spożywczej, węglan sodowy i wodorowęglan sodowy.

Interesujące może być także dysponowanie ciastami, które mają mniejszą lepkość, to jest w przypadek, w którym zgłaszają ca wykazała, ż e szczególnie uż yteczne jest stosowanie pH od 3 do 6 wody służącej do nawilżania uzupełniającego. Kwas umożliwiające uzyskanie tego pH i zatwierdzony do stosowania w środku agrospożywczym obejmują na przykład kwas cytrynowy, kwas octowy albo każdy słaby kwas o jakości spożywczej.

Sposoby pomiaru właściwości fizycznych i chemicznych mąki pochodzącej z obróbki ozonem.

W celu potwierdzenia przydatności dopiero co opisanego sposobu zgł aszają ca zastosował a i opracowała kilka sposobów pomiaru właściwości fizycznych i chemicznych, umożliwiających ocenę przydatności otrzymanej mąki do stosowania w procesach wytwarzania wyrobów konsumpcyjnych przez zbożowy przemysł piekarski.

W ten sposób:

1) Właściwości mechaniczne ciasta w czasie fermentacji (rozszerzanie, ciągliwość, pęcznienie) i w czasie pieczenia (porowatość, opadanie w czasie chłodzenia) oceniono stosując alweograf Chopina-Dubois.

2) Przebieg lepkości roztworu zawierającego mąkę w czasie obróbki cieplnej, po której następuje chłodzenie, zbadano metodą nazywaną RVA (szybka analiza lepkości); przy czym w związku z tym można stosować inne środki pomiarowe, a zwłaszcza lepkościomierz Brabendera.

3) Barwę miąższu wyrobów otrzymanych z mąki śledzono z upływem czasu drogą porównywania z barwą świeżych próbek kontrolnych.

4) Czas trzymania, w obecności powietrza, mąki otrzymanej po obróbce ziarna pszenicy za pomocą ozonu według niniejszego wynalazku zbadano drogą pomiaru kwasowości tłuszczowej.

5) Sposoby analiz chemicznych zostały poza tym wykorzystane do śledzenia biochemicznej ewolucji ziarna. W szczególności śledzono zawartość maltozy w ziarnie i mierzono MDA (dwualdehyd malonowy). Występowanie maltozy jest wskaźnikiem hydrolizy skrobi. Naturalne stężenie maltozy w ziarnie jest rzę du 300 mg/100 g ziarna, a zawartość maltozy wyż sza od tej wartoś ci wskazuje na pewien metabolizm skrobi. Z drugiej strony występowanie MDA koreluje z aktywnością enzymów uczestniczących w procesach utleniania.

W Tabeli I zebrano przykładowe parametry obróbki ozonem ziarna pszenicy. Pięć partii ziarna pszenicy traktowano ozonem przy różnych parametrach procesu, a mianowicie czasu spoczynku, ilości dodanej wody uzupełniającej oraz pH tej wody. Wyniki pomiarów lepkości, alweogramu, itp. są podane dla każdego zestawu parametrów procesu. Przedstawione jest także porównanie z próbką pszenicy, której nie poddawano ozonowaniu.

Badane pszenice były mieszaninami różnych odmian pszenicy uchodzących za nadające się do wypieku chleba. W innych seriach prób poddawano obróbce odmiany czyste, nadające się najlepiej do wypieku chleba górne. W tym szczególnym przypadku zgłaszająca uzyskiwała wyniki o takiej samej naturze jak wyniki podane niżej.

PL 204 288 B1

T a b e l a 1

Przykłady wyrobów, które stanowią przedmiot pomiarów

Parametry obróbki	Kontrola	Obróbka 1	Obróbka 2	Obróbka 3	Obróbka 4	Obróbka 5
% Dodanej wody uzupełniającej w stosunku do suchego ciężaru ziarna: 2% 4%		X	X	X	X	X
Czas spoczynku: 24 godz. 48 godz.		X	X	X	X	X
Dawka O3 w g/kg ziarna: 3 5 10		X	X		X	X
pH wody uzupełniającej: 12 4 7		X	X	X	X	X
Ciśnienie ozonu w reaktorze: 350 mbarów 800 mbarów		X	X	X	X	X
Dokonane pomiary
Lepkość RVA Maksimum	150	170	215	190	200	210
Plateau	170	185	255	210	225	240
Alweogram Chopina-Dubois: P (mm słupa wody)	64	70	97	100	83	93
L (mm)	85	79	26	23	68	40
P/L	0,75	0,89	3,73	4,35	1,22	2,33
W (10^-4 J)	187	186	124	104	178	148
Zawartość amylazy (mg/100 g)	220	2120	957	788	1316	1043
MDA (utlenianie lipidów w μg/100g)	590	560	450	490	470	430

Wyniki

1) Wpływ dawki ozonu na pomiar alweografu Chopina-Dubois

Alweograf Chopina-Dubois jest próbą, która opiera się na następujących obserwacjach: w czasie fermentacji chlebowej tworzy się wewnątrz ciasta wiele małych pęcherzyków gazowego dwutlenku węgla (CO2), które tworzą mniejsze lub większe i mniej lub bardziej liczne pęcherzyki w zależności od plastosprężystych właściwości glutenu, który je zatrzymuje.

Próba polega zatem na sztucznym odtwarzaniu tego zjawiska poddając próbkę ciasta w postaci okrągłego plasterka dobrze określonym warunkom (czas stosowania, temperatura, uwodnienie, podciśnieniem powietrza w celu pomiaru ich siły rozszerzania).

Aparat zapisuje wykres, który można interpretować w sposób następujący:

- wysokość krzywej, która mierzy maksymalne ciśnienie P powietrza w cieście, określa wytrzymałość glutenu na odkształcenie i przedstawia ciągliwość ciasta. Im większe jest P, tym bardziej ciasto przeciwstawia się, a w skrajnym przypadku cofa się przy wydłużeniu, długość krzywej L określa czas, w którym gluten daje się odkształcać bez łamania. Długość L przedstawia rozciągliwość. Im większe jest L, tym bardziej ciasto wydłuża się bez zerwania. Ta wartość pozostaje w pewnym związku z napełnieniem G pęcherzyka,

- w (obszar pod krzywą) odpowiada pracy odkształcenia jednego grama ciasta i wyraża „siłę piekarską,

- sam stosunek P/L podsumowuje równowagę pomiędzy ciągliwością P i rozciągliwością L glutenu.

PL 204 288 B1

Uważa się, że w pierwszym przybliżeniu pomiar alweografu dotyczy protein. Wiadomo, że zagniatanie mąki w obecności wody wprowadza tlen powietrza, który utlenia proteiny mąki (gluten), co umożliwia tworzenie się przejściowych agregatów proteinowych, które leżą u podstaw tworzenia się siatki, która wzmacnia mechanicznie ciasto i umożliwia jego ułożenie w czasie fazy fermentacji.

Fig. 2 przedstawia wpływ dawki ozonu na alveogram uzyskany na alweografie Chopina-Dubois, przy czym wszystkie pozostałe parametry procesu są takie same.

W zależności od zastosowanej dawki ozonu stwierdza się regularny wzrost stosunku P/L (w którym „P oznacza ciśnienie, któremu poddaje się ciasto, a „L oznacza wydłużenie ciasta). Krzywa oznaczona 1 odpowiada klasycznej mące, dobrze zrównoważonej, niepotraktowanej ozonem.

Przy stosowaniu niskich dawek ozonu ciasto staje się bardziej ciągliwe. Krzywa oznaczona 2 odpowiada w ten sposób ciastu otrzymanemu z mąki pochodzącej z ziarna potraktowanego uprzednio ozonem, które ma większą ciągliwość i mniejszą rozciągliwość niż ciasto kontrolne 1. Należy odnotować, że ta modyfikacja alweogramu jest bardzo podobna do modyfikacji, jaką uzyskuje się przy dodaniu kwasu askorbinowego. W tym kontekście bardzo interesujące jest odnotowanie, że uprzednia obróbka ziarna ozonem umożliwia stłumienie dodatku kwasu askorbinowego przed ugniataniem, odpowiadając w ten sposób cytowanemu wymogowi unikania stosowania dodatków.

Krzywe 3 i 4 odpowiadają alweogramowi ciast otrzymanych z mąki pochodzącej z ziarna potraktowanego uprzednio ozonem ze wzrastającą dawką ozonu i/lub wpływającą na nawilżenie. Te krzywe odzwierciedlają doskonale wpływ ozonu na parametr ciągliwości, jak również na parametr rozciągliwości. Przy większej dawce ozonu ciasta stają się zatem o wiele bardziej ciągliwe, lecz jednocześnie lekko porowate. Umożliwiają one, w tym przypadku figury, polepszenie zachowania się przy pieczeniu ciast angielskich nazywanych ciastami „o wysokim stosunku albo ciast z migdałami, to jest kryterium poszukiwane przez przemysłowców.

Przy bardzo dużej dawce ozonu alweogram traci swoje plateau i swoją dysymetrię i przyjmuje postać maksimum, podobną do tego, jakie obserwuje się w przypadku mąki chlorowanej.

Krzywa 5 odpowiada ciastu wyprodukowanemu z mąki tak zwanej „technologicznej, pochodzącej z ziarna potraktowanego uprzednio ozonem w optymalnych warunkach modyfikacji protein. Krzywa 5 odpowiada specyficznie krzywym teoretycznym poszukiwanym pod kątem produkcji ciast angielskich nazywanych ciastami „o wysokim stosunku. Ta krzywa odpowiada maksymalnej ciągliwości równej albo większej niż 150 i przy minimalnej rozciągliwości. W tym ostatnim przypadku gluten zmodyfikowany ozonem jest jednocześnie bardzo mało rozciągliwy i silnie porowaty. Ta cecha charakterystyczna pozwala mu być obojętnym przy wytwarzaniu wyrobów bogatych w cukier, inne proteiny i materiały tłuszczowe oraz unikać nadmiernego pęcznienia w czasie pieczenia, a następnie zapadania się w czasie chłodzenia. Taka mąka umożliwia otrzymywanie placka, który podnosi się wolniej, krzepnie po podniesieniu, lecz nie opada ponownie po ochłodzeniu.

2. Oznaczanie maltozy pochodzącej z hydrolizy skrobi

Zgłaszająca zaobserwowała, że obróbka ziarna pszenicy ozonem według wynalazku daje w wyniku, w stopniu, w jakim ozon wnika w łaściwie do wnętrza ziarna, lekką hydrolizę skrobi. Ta hydroliza skrobi może przejawiać się w pojawieniu w czasie analiz maksimum maltozy.

Oznaczanie maltozy dokonuje się w ramach ogólnego oznaczania cukru. Cukry rozdziela się na polimerycznej kolumnie anionowymiennej zoptymalizowanej pod kątem analizy cukrów. Ta kolumna pracuje przy pH zasadowym. Cukry, których pH zmienia się od 12 do 14, występują wtedy w swojej postaci anionowej i oddziaływują selektywnie z aminowymi lateksami żywicy.

Zasada wykrywania polega na elektrochemicznej reakcji utleniania, a wytworzony prąd jest proporcjonalny do stężenia cukrów.

W celu skompensowania zmian reakcji elektrochemicznych, zmian na skutek fazy ruchomej, temperatury i natury wstrzykniętej próbki stosuje się melibiozę jako wzorzec wewnętrzny.

Zawartość maltozy w poddanych obróbce pszenicach porównywano z zawartością maltozy w pszenicach kontrolnych. Naturalne stężenie maltozy w ziarnie pszenicy niepoddanej obróbce jest rzędu 300 mg/100 g ziarna. Taka zawartość maltozy może osiągnąć maksimum 2000 mg/100 g ziarna po obróbce ozonem w warunkach opisanych w poprzednich ustępach. Pojawienie się tego maksimum wskazuje na pewien metabolizm skrobi. Obróbka ozonem w optymalnych warunkach, takich jakie odkryła zgłaszająca, powoduje na ogół hydrolizę skrobi odpowiadającą masowej przemianie tej ostatniej, wynoszącej od 1 do 5%, a zwłaszcza rzędu 3%. Hydroliza skrobi powoduje pojawienie się maltozy w ilości wystarczającej dla umożliwienia rozwoju drożdży, a skutkiem tego stłumienia dodatku amylazy.

PL 204 288 B1

3) Badania obróbki ozonem jednorodnych partii pszenicy, które mają sztucznie zwiększoną zawartość połamanego ziarna

Zgłaszająca przygotowała jednorodne partie pszenicy, w których zwiększono sztucznie (drogą działania mechanicznego), przed traktowaniem ozonem, zawartość ziaren połamanych. Zwiększenie zawartości ziaren połamanych przeprowadzono początkowo dla celów badawczych, przy czym jednak modulacja zawartości połamanych ziaren może także stanowić stosowany przemysłowo środek w celu regulacji fizycznych i chemicznych właściwości mąki otrzymanej sposobem według niniejszego wynalazku.

Ponieważ połamane ziarna znajdują się w bezpośredniej styczności z ozonem we wnętrzu ziarna w czasie obróbki za pomocą tego ostatniego, to z badawczego punktu widzenia ich zastosowanie umożliwia lepsze zrozumienie natury reakcji wywołanych przez ozon.

Ziarna potraktowane ozonem, w których zawartość połamanych ziaren została zwiększona, zostały zmielone zgodnie z procesem mielenia, mieląc w ten sposób razem ziarna połamane i ziarna jeszcze nietknięte, a alweogram sporządzono w taki sposób, aby obliczyć wartość P/L dla otrzymanej mąki. Przykład zmiany stosunku P/L spowodowanej zmianą zawartości połamanych ziaren, jest pokazany na Fig. 3.

Fig. 3 przedstawia wpływ zawartości połamanych ziaren na przebieg stosunku P/L otrzymanego za pomocą alweografu Chopina-Dubois. W celu dokonania tego zgłaszająca łamała zmienną procentową zawartość ziarna, dodawała je do ziarna niepołamanego, a następnie poddawała całość obróbce przy stałych dawkach ozonu. Z mąką otrzymaną po mieleniu przeprowadzono próbę na alweografie Chopina-Dubois, po czym obliczono stosunek P/L.

Zgłaszająca zaobserwowała, że nachylenie prostej zależy bardzo od zastosowanej odmiany pszenicy. Analiza wykresu nr 3 pozwala na następujące interpretacje:

- Dla zawartoś ci poł amanych ziaren ocenianej na 0% (co nie obejmuje ani ziaren popę kanych, ani ziaren lekko uszkodzonych, których nie da się ocenić), modyfikacja P/L jest rzędu 0,5, co jest wartością niższą niż uzyskałoby się po dodaniu do mąki 100 mg kwasu askorbinowego/kg mąki i to dla tej samej odmiany pszenicy. Cztery następujące punkty odpowiadają:

P/L = 3 zawartość połamanego ziarna: 7,6%

P/L =3,9 zawartość połamanego ziarna: 11,3%

P/L =5,6 zawartość połamanego ziarna: 17,0%

P/L = 6,4 zawartość połamanego ziarna: 19,5%.

Interpretacje, które mogą być podane na podstawie tej krzywej, są jak następuje:

- Połamane ziarno nadaje działaniu ozonu bezpoś rednią dostępność sprzyjającą reakcjom chemicznym pomiędzy ozonem i proteinami. W czasie wytwarzania ciasta i jego nawilżania siatka glutynowa, utleniona uprzednio przez ozon, jest zatem bardziej ciągliwa, co wyjaśnia wzrost P/L w zależności od procentowej zawartości połamanych ziaren.

- Połamane ziarna nadają działaniu ozonu bezpośrednią dostępność sprzyjającą reakcjom chemicznym pomiędzy ozonem i skrobią. Skutkiem tego mniej wody jest dostępne dla protein, co sprzyja liniowo ciągliwości siatki glutenowej. Ponieważ ozon sprzyja wchłanianiu wody przez skrobię w czasie ugniatania, to wilgotność względna glutenu jest mniejsza w przypadku obróbki ozonem, co daje sposobność do większego stosunku P/L.

4) Badania lepkości roztworów mąki w czasie

Zgłaszająca odkryła, że przy ocenie właściwości fizycznych i chemicznych bardzo interesujące jest zbadanie przebiegu w czasie lepkości wodnego roztworu mąki.

Na Fig. 4 przedstawiono wpływ obróbki ozonem na lepkość roztworu zawierającego mąkę o dobrze okreś lonym stężeniu suchej masy, w zależ noś ci od czasu, i zgodnie z procesem zwię kszania się temperatury, stabilizacji, a następnie chłodzenia.

Na tej figurze przedstawiono dwie krzywe odpowiadające normalnej, niepoddanej obróbce mące i mące poddanej obróbce zgodnie z parametrami zastrzeżonymi w niniejszym zgłoszeniu.

Krzywa oznaczona jako „temperatura przedstawia przebieg temperatury, której jest poddawana próbka zawierająca mąkę w czasie próby. Część krzywej temperaturowej usytuowana najbardziej po lewej stronie odpowiada temperaturze na początku próby, to jest temperaturze otoczenia (około 20°C), a druga część krzywej odpowiada stopniowemu podnoszeniu temperatury próbki poddanej próbie aż do maksimum 90°C. Plateau, które tworzy trzecią część krzywej, odpowiada utrzymywaniu temperatury próbki w czasie pomiaru lepkości. Czwarta część krzywej, część opadająca, odpowiada tłumieniu ogrzewania i ponownemu opadaniu temperatury próbki drogą regulowanego chłodzenia aż do wartości stabilizacji i równowagi wyższej niż temperatura pokojowa (około 25°C).

PL 204 288 B1

Krzywe uzyskane dla mąki normalnej i mąki poddanej obróbce odpowiadają zmierzonym wartościom lepkości w jednostkach RWA, przy czym wskazuje się, że jedna jednostka RVA jest równa dziesięciu centypuazom.

Na tych krzywych obserwuje się, że obróbka ziarna ozonem, przed jego mieleniem, zwiększa znacznie lepkość odpowiednich roztworów mąki. To zwiększenie lepkości jest spowodowane działaniem ozonu na skrobię i prawdopodobnie także na niektóre amylazy.

Te krzywe dobrze wskazują, że ozon przeniknął głęboko do wnętrza ziarna w celu reakcji ze składnikami bielma (w danym przypadku - skrobi).

Fig. 4 umożliwia porównywanie mąki poddanej obróbce sposobem według niniejszego wynalazku z mąką normalną, przy czym obydwie są analizowane według sposobu postępowania nazywanym RWA (szybka analiza lepkości). Widać tam, że zmodyfikowana jest nie tylko krzywa, lecz przede wszystkim to, że lepkość końcowa mąki poddanej obróbce jest znacznie większa w porównaniu z mąką niepoddaną obróbce. Można uważać, że przynajmniej częściowo zmiany na poziomie profilów lepkości roztworów mąki wynikają z modyfikacji skrobi. Z jednej strony ozon może prowadzić do sieciowania skrobi, skutkiem czego jest bezpośrednie zwiększenie lepkości, a z drugiej strony amylaza, która hydrolizuje skrobię, jest hamowana przez ozon.

W miarę jak ozon wnika właściwie do wnętrza ziarna, ozon może działać na enzymy, które są magazynowane korzystnie w warstwie bielma (patrz Fig. 1). Modyfikacja amylazy przez ozon pociąga za sobą zmianę konformacji amylazy i tłumienie znacznego procentowego udziału jej aktywności.

Ta inhibicja amylazy została także wykazana metodą nazywaną czasem Hagberga.

5) Wpływ ozonu na oksydazę polifenolu, lipazę i lipooksygenazę

Zaobserwowano, że w warunkach określonych w ramach niniejszego wynalazku ozon hamuje enzymy inne niż amylaza. Bezpośrednim skutkiem hamowanie przez ozon oksydazy polifenolu, lipazy i lipooksygenazy jest wpł yw na barwę miąższu wyrobów otrzymanych z mą ki pochodzą cej z ziarna potraktowanego uprzednio ozonem. W przypadku obróbki ozonem miąższ jest bardziej klarowny, a tak otrzymane mąki konserwują się dużo lepiej w czasie. Zgłaszająca zaobserwowała takż e, że czas konserwacji mąki pochodzącej z ziarna uprzednio potraktowanego ozonem zwiększa się w obecności powietrza o 60 do 80%, a nawet w pewnych przypadkach, ponad 100%. Wyjaśnia się to inhibicją lipazy przez ozon, co sprzyja stabilizacji mąki, oraz brakiem utleniania naturalnych kwasów tłuszczowych.

6) Wpływ ozonu na pojawianie się MDA (dwualdehydu malonowego)

MDA uważa się za wskaźnik nadutleniania wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, które zawierają co najmniej dwa wiązania podwójne.

Całkowity MDA oznacza się drogą reakcji z kwasem tiobarbiturowym (TBA). Kompleks pomiędzy cząsteczką MDA i dwiema cząsteczkami TBA można następnie mierzyć albo spektrofotometrycznie albo drogą chromatografii HPLC z odwróconą fazą. Reakcja z TBA nie jest specyficzną reakcją MDA i oznaczanie spektrofotometryczne może podlegać zakłóceniom. Jego wyniki wyraża się najczęściej w TBARS albo substancjach reaktywnych z TBA. Ten problem zakłóceń eliminuje się oznaczając kompleks TBA-MDA drogą chromatografii HPLC z odwróconą fazą.

Oznaczanie MDA prowadzono klasyczną metodą laboratoryjnej analizy mąki pochodzącej z mielenia ziarna po jego obróbce ozonem wedł ug wynalazku. Stosowane iloś ci ozonu wynoszą od 5 do 12 g ozonu/kg pszenicy. Zaobserwowano, że MDA zmniejsza się po obróbce w zależności od stopnia nawilżenia ziarna i zmniejsza się proporcjonalnie do stosowanej dawki ozonu. Zmniejszenie ilości MDA jest znaczące, typowo rzędu od 15 do 25%.

Ponieważ pojawienie się MDA jest wskaźnikiem aktywności enzymów utleniających, to te wyniki potwierdzają, że obróbka ozonem od chwili, gdy ten ostatni wniknie wystarczająco do wnętrza ziarna, spowalnia proces utleniania, prawdopodobnie na skutek działania na enzymy, które w tym uczestniczą.

Obróbka ozonem według niniejszego wynalazku ma zatem wpływ stabilizujący na procesy utleniania. Brak aktywności lipooksygenazy potwierdza brak utleniania lipidów.

7) Wpływ pH wody służącej do nawilżania dodatkowego

Zaobserwowano, że wpływ ozonu na ziarno zależy bardzo od pH wody służącej do uzupełniającego nawilżania ziarna pszenicy prowadzonego jednocześnie ze stykaniem się ziarna z ozonem. W tym kontekś cie okazał o się bardzo interesują ce zbadanie przebiegu lepkoś ci w czasie przy obróbce cieplnej metodą RVA. Na Fig. 5 widać różne profile lepkości mąki otrzymanej drogą obróbki ozonem ziarna, które stanowiło przedmiot dodatkowego nawilżania wodnymi roztworami o różnych wartościach pH.

PL 204 288 B1

Fig. 5 przedstawia wpływ pH wody do dodatkowego nawilżania ziarna na lepkość mąki otrzymanej z ziarna poddanego obróbce zgodnie z procesem głębokiego działania, przy czym tę lepkość badano sposobami RVA jak w przypadku doświadczeń przedstawionych na Fig. 4.

Krzywe przedstawiające zmianę lepkości odnoszą się do dwóch charakterystycznych odmian pszenicy miękkiej, które w przypadku odmiany 1 są pszenicą miękką typu Courtota, to jest pszenicą energetyczną, natomiast odmiana 2 odpowiada pszenicy typu Shango, to jest pszenicy miękkiej nadającej się do szybkiego pieczenia. Kontrola odpowiada pszenicy mieszanej do szybkiego pieczenia.

Zwiększenie albo zmniejszenie lepkości zależy bardzo od odmiany poddanej obróbce pszenicy, przy czym każda odmiana ma swoje specyficzne właściwości.

Stwierdza się, że przy zasadowym pH ma miejsce znaczne zwiększenie lepkości ciasta. W przypadku wytwarzania ciast bardziej lepkich badania zgł aszają cej wykazały, ż e korzystny zakres pH wody służącej do nawilżania uzupełniającego wynosi od 8 do 13, a zwłaszcza od 8,5 do 9,5.

Natomiast przy pH kwaśnym widać zmniejszenie lepkości w stosunku do kontroli przy pH obojętnym. Próby zgłaszającej wykazały, że korzystny zakres pH przy wytwarzaniu mniej lepkich ciast wynosi od 3 do 6.

Nie wchodząc w jakąkolwiek teorię zgłaszająca uważa, że ozon w warunkach zasadowych daje sposobność do reaktywności typu rodnikowego, co prowadzi do sieciowania skrobi, a skutkiem tego do zwiększenia lepkości. Z drugiej strony badania wykazały, że przy kwaśnym pH skrobia może rozszczepiać się drogą działania na wiązania podwójne albo wiązania pomiędzy monomerami, tłumiąc przez to zjawisko sieciowania, a zatem zmniejszając lepkość.

Całość tych krzywych wskazuje, że ozon działa w głębi, ponieważ skrobia zawarta w bielmie jest skrobią zmodyfikowaną.

Wniosek ogólny

Całość zebranych wyżej informacji wskazuje, że w specyficznych warunkach możliwe jest spowodowanie wnikania, w czasie obróbki, ozonu w głąb do wnętrza tkanek, a nawet komórek, materiału roślinnego jeszcze niezmielonego, takiego jak ziarno pszenicy. Aktualnie nie został jeszcze opisany żaden sposób umożliwiający wnikanie gazu reaktywnego do wnętrza struktur roślinnych, takich jak ziarno albo inne tkanki nienaruszone przed mieleniem. Odkrycia zgłaszającej wykazały, że jest możliwe, pod warunkiem zastosowania dostatecznego czasu spoczynku i opanowania nawilżania struktur, takich jak ziarno pszenicy, spowodowanie wnikania ozonu do rdzenia takich struktur.

Z tego rodzaju obróbki odnoszą korzyść wszelkie zastosowania wymagają ce zwię kszenia lepkości ciasta otrzymanego z mąki pszennej i jednocześnie bardziej porowatego glutenu umożliwiającego ucieczkę gazu w czasie pieczenia poprzez masę ciasta bez tworzenia pęcherzy. Przy tym chodzi o wszelkie zastosowania związane z tartą bułką i skórką, a jednocześnie, jak wskazano poprzednio, o wytwarzanie ciastek angielskich, ciastek z migdał ami i innych wyrobów cukierniczych, jak również wszelkich ciastek o strukturze emulsyjnej, to jest zawierających materiał tłuszczowy, wodę i emulgatory, których jeden z typowych modeli w Ameryce Północnej jest „żółtym ciastkiem warstwowym.

Claims

1. Sposób obróbki niezmielonego materiału roślinnego, obejmujący co najmniej następujące etapy:

a) wstępne nawilżanie wymienionego materiału roślinnego drogą dodawania pewnej objętości wody,

b) fazę spoczynku wymienionego, nawilżonego materiału roślinnego,

c) wystawianie wymienionego materiału roślinnego na działanie ozonu, w którym wymieniona faza spoczynku ma czas trwania dłuższy albo równy 1 dzień i w którym obróbkę ozonem prowadzi się za pomocą suchego gazu zawierającego ozon, a wymieniona obróbka ozonem obejmuje nawilżanie uzupełniające prowadzone jednocześnie albo maksymalnie 10 minut przed wystawieniem na działanie ozonu w warunkach umożliwiających dodawanie do wymienionego materiału roślinnego od 3 do 10% wagowo wody w stosunku do suchego ciężaru materiału.

2. Sposób według zastrz. 1, w którym materiał roślinny stanowi ziarno pszenicy miękkiej.

3. Sposób według zastrz. 1, w którym materiał roślinny stanowi ziarno pszenicy twardej.

4. Sposób według zastrz. 1, w którym woda stosowana do nawilżania uzupełniającego nie jest obojętna i zawiera środek modyfikujący pH.

PL 204 288 B1

5. Sposób wedł ug zastrz. 4, w którym pH wody stosowanej do nawilżania uzupełniają cego wynosi od 3 do 6.

6. Sposób według zastrz. 5, w którym kwasowość wody stosowanej do nawilżania uzupełniającego zapewnia się za pomocą kwasu cytrynowego, kwasu octowego albo każdego innego słabego kwasu o jakości spożywczej.

7. Sposób wedł ug zastrz. 4, w którym pH wody stosowanej do nawilż ania uzupeł niającego wynosi od 8 do 12.

8. Sposób według zastrz. 7, w którym zasadowość wody stosowanej do nawilżania uzupełniającego zapewnia się za pomocą wodorotlenku sodowego o jakości spożywczej, węglanu sodowego, wodorowęglanu sodowego albo każdego innego zasadowego produktu o jakości spożywczej.

9. Sposób wedł ug zastrz. 1, w którym czas spoczynku wynosi od 24 do 72 godzin.

10. Sposób według zastrz. 1, w którym wodę stosowaną do nawilżania uzupełniającego dodaje się do materiału roślinnego w postaci mgły składającej się z drobnych kropelek wytworzonych drogą rozpylania wody pod ciśnieniem.

11. Sposób według zastrz. 1, w którym od 3 do 5% wagowo wody w stosunku do ziarna dodaje się w czasie wstępnego nawilżania w celu zwiększenia zawartości wilgoci w ziarnie do wartości wynoszącej od 16 do 18%.

12. Sposób według zastrz. 1, w którym połamane ziarno wprowadza się przed wstępnym nawilżaniem, przy czym ilość połamanego ziarna stanowi od 0,5 do 20% całego ciężaru ziarna.

13. Sposób według zastrz. 1, w którym zastosowana ilość ozonu wynosi od 6 do 20 g ozonu/kg materiału roślinnego.

14. Sposób według zastrz. 1, w którym stężenie ozonu w zawierającym ozon gazie nośnym wynosi od 60 do 200 g/m³ w warunkach normalnych.

15. Sposób według zastrz. 1, w którym ciśnienie gazu zawierającego ozon wynosi od 200 do 1100 mbarów.

16. Sposób wytwarzania mąki, który polega na obróbce ozonem ziarna pszenicy miękkiej według zastrz. 1 i obejmuje dodatkowy etap mielenia poddanego obróbce ziarna.

17. Sposób według zastrz. 16, w którym parametry procesu obróbki ziarna pszenicy miękkiej wybiera się w taki sposób, aby po etapie mielenia ziarna lepkość otrzymanej mąki zwiększyła się w stosunku do mą ki pochodzą cej z ziarna niepoddanego obróbce o 10 do 50%, a stosunek P/L dla mąki był wyższy niż 2,5.

18. Mąka wytworzona sposobem według zastrz. 17.

19. Sposób wytwarzania drobnych kasz albo gotowych makaronów, który polega na obróbce ozonem ziarna pszenicy twardej według zastrz. 1 i obejmuje dodatkowy etap mielenia poddanego obróbce ziarna.

20. Sposób według zastrz. 1, w którym materiał roślinny stanowią nasiona roślin strączkowych.

21. Sposób według zastrz. 1, w którym nawilżanie uzupełniające prowadzi się w warunkach, które umożliwiają dodawanie do wymienionego materiału roślinnego od 3 do 5% wagowo wody w stosunku suchego ciężaru materiał u.

22. Sposób według zastrz. 9, w którym czas spoczynku wynosi od 36 do 48 godzin.

23. Sposób według zastrz. 12, w którym ilość połamanych ziaren stanowi od 3 do 10% całkowitego ciężaru ziaren.

24. Sposób według zastrz. 13, w którym ilość stosowanego ozonu wynosi od 7 do 13 g ozonu/kg materiału roślinnego.

25. Sposób według zastrz. 14, w którym stężenie ozonu w zawierającym ozon gazie nośnym wynosi od 80 do 140 g/m³ w warunkach normalnych.

26. Sposób według zastrz. 15, w którym ciśnienie gazu zawierającego ozon wynosi od 600 do 800 mbarów.

27. Sposób według zastrz. 17, w którym stosunek P/L mąki otrzymanej po mieleniu poddanego obróbce ziarna miękkiej pszenicy jest większy niż 3,5.

28. Sposób według zastrz. 20, w którym roślinę strączkową wybiera się spośród soi, grochu, chleba świętojańskiego, rośliny guar, kapusty i lnu.

29. Mąka wytworzona sposobem według zastrz. 27.