專利名稱：處理植物蛋白質(zhì)材料的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及食品、營養(yǎng)學和和家畜工業(yè)領域，并且特別地，本發(fā)明涉及一種用于處理植物蛋白質(zhì)材料以獲得高消化性的降組織產(chǎn)品的方法。
在本說明書中，特指麥麩，但是應該理解的是，其它植物蛋白質(zhì)材料，例如大豆蛋白質(zhì)，也可以進行依據(jù)本發(fā)明方法的處理。
背景技術：
按照飲食學家和營養(yǎng)學家建議，為了降低人類動物蛋白質(zhì)攝入量，和減少在動物飼養(yǎng)中、特別對于家畜飼養(yǎng)來說使用動物蛋白質(zhì)材料帶來熟知的問題，植物蛋白質(zhì)材料的使用，在人類和動物食品中持續(xù)增加。
但是，植物蛋白質(zhì)材料，尤其是大豆蛋白質(zhì)的消化性通常較差。并且一些這種材料的使用，特別是麥麩的使用，由于相當大百分比的消費者遭受的公知不能忍受的反應，而受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供具有較高消化性和溶解性、也具有改進的感官性能的植物蛋白質(zhì)材料，使得它們適用于人類和動物消費。
依據(jù)本發(fā)明，通過一種處理植物蛋白質(zhì)材料的方法，實現(xiàn)了這樣一種目的，所述方法包括步驟將一種所述材料的連續(xù)流喂入到一種渦輪式反應器中，該反應器包括一個裝配有至少一個引入反應物的開口和至少一個排出經(jīng)處理的產(chǎn)品的開口的水平軸圓柱管體，一個用于將所述管體內(nèi)壁加熱到預定溫度的加熱套，一個裝有葉片的轉(zhuǎn)子，其旋轉(zhuǎn)地支撐于所述圓柱管體內(nèi)，以在15～40m/s之間的圓周速度使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使得所述蛋白質(zhì)材料連續(xù)流分散為相同材料的顆粒流，與所述蛋白質(zhì)材料流并流地，將一種連續(xù)且細微地分離的反應物流體喂入到所述渦輪式反應器中，所述反應物由一種濃縮的過氧化氫水溶液組成，對所述蛋白質(zhì)材料顆粒和所述反應物相對于渦輪式反應器內(nèi)壁產(chǎn)生離心作用，所述內(nèi)壁被加熱而處在至少60℃的溫度條件下，形成一種薄的、動態(tài)的、高湍流的管狀流體層，其中所述蛋白質(zhì)材料顆粒和所述反應物通過帶葉片的轉(zhuǎn)子的葉片通過機械方式保持緊密接觸，使所述蛋白質(zhì)材料與所述反應物反應為所述薄層，同時該渦輪式反應器所述內(nèi)壁基本上接觸，向著排出口前行，連續(xù)排出處理后的蛋白質(zhì)材料流體，其具有20～30％的含水量，將所述處理后的蛋白質(zhì)材料流體轉(zhuǎn)送到一個熟化步驟，熟化時間在30分鐘到20小時之間不等，溫度在50～100℃，并且隨后進行干燥步驟，使得含水量低于10％。
從該渦輪式反應器排出的處理后蛋白質(zhì)材料通常溫度在約40～80℃。
上述濃縮的過氧化氫溶液優(yōu)選地由一種至少40體積(volumes)的過氧化氫水溶液組成，并且最好為，約120～140體積。
當使用120～140V(體積)的過氧化氫時，過氧化物與蛋白質(zhì)材料的重量比通常在1∶4～1∶20之間變化。
該濃縮的過氧化氫水溶液可以直接在入口處被引入到該渦輪式反應器，因為這樣，該裝有葉片的轉(zhuǎn)子可以實現(xiàn)其有效的霧化和離心作用，這樣確保了在高分散狀態(tài)下將它引入到所述將被處理的蛋白質(zhì)材料顆粒的湍流動態(tài)稀薄層中。
以這種方式，促進了所述顆粒與所述過氧化氫之間的最接近的可能接觸，并且這樣大大地增加了處理效果。
作為一種選擇，或者除了上述通過入口引入之外，所述過氧化氫的引入也可以通過沿所述圓柱管體長度的在不同高度上的過氧化氫的噴霧開口來實現(xiàn)。
有時有益的是，將蒸汽流體與上述蛋白質(zhì)材料流體并流地引入到所述渦輪式反應器中。
所述蛋白質(zhì)材料流體在所述渦輪式反應器內(nèi)的平均駐留時間為約1～5分鐘。
上述在50～100℃下的熟化步驟可以在靜態(tài)情形下進行，例如在設有板式熱交換器的加熱倉內(nèi)來進行，這樣的熱交換器例如由Bulkflow Technologies Inc.公司(加拿大)制造。
可選地，并且優(yōu)選地，為了阻止不期望的結塊，并且增加最終產(chǎn)品的同質(zhì)性，在50～100℃下的熟化步驟在動態(tài)情形下進行，例如通過一種緩慢的連續(xù)攪拌器或一種螺旋裝置來進行。后面這種裝置最好由一個裝配有入口和排出口的水平軸圓柱管體、一個將所述管體內(nèi)壁加熱到預定溫度的加熱套、和一個支撐于所述圓柱管體內(nèi)以低速使其旋轉(zhuǎn)的螺桿組成。
上述干燥步驟可以用通常用于干燥粉狀物質(zhì)的任意裝置來進行，但是優(yōu)選地借助于一種渦輪式干燥器來進行，所述渦輪式干燥器是一種結構類似于上述渦輪式反應器的裝置，也包括一個裝配有入口和出口的水平軸圓柱管體、一個加熱套和一個在所述圓柱管體內(nèi)旋轉(zhuǎn)地且同軸地設置的裝有葉片的轉(zhuǎn)子。
當使用這樣的裝置時.，所述加熱壁的溫度為約120～160℃，并且與進入所述渦輪式干燥器的處理后蛋白質(zhì)材料流并流地，可選地將一種熱的干燥氣流在120～160℃溫度下喂入。所述處理后的蛋白質(zhì)材料流在該渦輪式干燥器內(nèi)的平均駐留時間為約1～5分鐘。
所述“植物蛋白質(zhì)材料”表達方式包括，特別是從不同原料(例如小麥、大麥、玉米、燕麥、黑麥)中獲得的麥麩和大豆蛋白質(zhì)。
關于麥麩，在依據(jù)本發(fā)明方法進行的使用過氧化氫處理之后，其基本上被降組織化，并且在兩種組份麩朊和麥谷蛋白(gliadin andglutenin)的叔胺(tertiary)結構上得到改性，較起始麥麩溶解性和消化性更高。
這樣改性的結果是，其特別適用于在烘焙產(chǎn)品如餅干生產(chǎn)中作為低麥麩淀粉或面粉的添加劑使用，這樣的烘焙產(chǎn)品在面團混合物置放步驟中形狀必須不經(jīng)受變化。該面團由淀粉食物混合而成，該淀粉食物用依據(jù)本方法處理的麥麩補充，事實上，顯示較差的反彈性能。
此外，也由于在叔胺結構上受到的改性，麥麩在很大程度上失去了其引起食物不能忍受反應的能力，并且可以適用于腹腔食物的生產(chǎn)。
關于大豆蛋白質(zhì)，在依據(jù)本發(fā)明方法進行的使用過氧化氫處理之后，它們變得更可溶和可消化，并且因此特別適用于加入到家畜飼料中。
從微生物的觀點來看，依據(jù)本發(fā)明的處理方法，進一步對大豆蛋白質(zhì)產(chǎn)生消毒作用，對存在于其中的任意α-毒素造成破壞，并除去其臭味。這使得它們特別適用于在人類消費食品中使用。
在其另一方面，本發(fā)明涉及一種用于實現(xiàn)上述方法的設備，其包括一個上述類型渦輪式反應器，一個用于如上所述的將處理后蛋白質(zhì)材料的熟化的螺旋裝置，和一個干燥器，優(yōu)選地為一種渦輪式干燥器。
從在下文中參照附圖提供的、出于例證性且非限定性目的而給出的、一種依據(jù)本發(fā)明方法的實施方式的描述來看，本方面的優(yōu)點和特征將顯得更明顯。


圖1示意性地表示一種依據(jù)本發(fā)明的方法、為了增加其溶解性和消化性而處理植物蛋白質(zhì)材料的設備。
具體實施例方式
關于圖1，渦輪式反應器A基本上由一個圓柱管體1組成，其在相對端通過端壁2、3被封閉，并且同軸地裝配了一個加熱套4，其用來通過一個流體，例如透熱油，用來保持體1內(nèi)壁在預定溫度。
所述管體1裝配有入口5、6，分別用于將要被處理的蛋白質(zhì)材料和用于濃縮的過氧化氫水溶液，也裝配有一個處理后的蛋白質(zhì)材料的排出口7。
在所述管體1中，旋轉(zhuǎn)地支撐有一個裝有葉片的轉(zhuǎn)子8，其葉片9成螺旋形地排列并定位成使被處理的蛋白質(zhì)材料產(chǎn)生離心作用并朝出口運送。
提供一個發(fā)動機M，用來以每秒在15～40米之間變化的圓周速度來驅(qū)動所述裝有葉片的轉(zhuǎn)子。
在所述圓柱管體1內(nèi)部上提供開口10，用來引入霧狀形態(tài)的濃縮過氧化氫水溶液。
一種依據(jù)本發(fā)明方法獲得具有較高溶解性和消化性特征的植物蛋白質(zhì)材料的設備，除了所述渦輪式反應器A之外，還包括一個熟化裝置B和一個渦輪式干燥器C。
所述熟化裝置B，以一種完全示意性的方式被描述，包括一個圓柱管體21，其相對端通過端壁22、23被封閉，并且同軸地裝配了一個加熱套24，其用來通過一個流體，例如透熱油，用來保持體21內(nèi)壁在預定溫度。
所述管體21提供了從所述渦輪式反應器A來的蛋白質(zhì)材料的一個入口25，以及在熟化步驟結束時所述蛋白質(zhì)材料的排出口27。
一個螺桿28被旋轉(zhuǎn)地支撐于所述管體21內(nèi)，通過一個發(fā)動機N以低速旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動，并且用于將所述被熟化的蛋白質(zhì)材料朝出口運送。
最后，不再詳細描述所述渦輪式干燥器C，因為除了缺少用于引入液體反應物的開口之外，它具有完全類似于渦輪式反應器A的結構。與所述渦輪式反應器A部件相同的渦輪式干燥器C的部件，用加上100的相同參考數(shù)字來表示。
實施例在一臺渦輪式反應器A中，其中所述裝有葉片的轉(zhuǎn)子以約30m/s的圓周速度旋轉(zhuǎn)，并且其中所述內(nèi)壁被保持在100℃下，以100kg/h的流速連續(xù)喂入一種粉末狀小麥麥麩(含水量為約5％)流體。與此同時，一種130V過氧化氫和水的1∶1混合物，以40升/小時的流速通過開口6和開口10連續(xù)喂入。
直接在所述渦輪式反應器A的入口，將所述粉體麥麩流體機械地分散為非常細小的顆粒，其相對于所述渦輪式反應器自身的內(nèi)壁立即被離心作用，在這里它們形成一種動態(tài)的管狀薄層。
與此同時，通過開口6進入的所述過氧化氫水溶液，通過所述轉(zhuǎn)子8的葉片9被機械地細微地霧化，葉片9也容易地對獲得的非常小的液滴產(chǎn)生離心作用。這樣，它們被引入到與之相互作用的所述麥麩顆粒的動態(tài)管狀薄層中。
通過開口10以霧化形式引入的所述過氧化氫溶液，進一步增加過氧化氫與麥麩顆粒之間的相互作用。
在所述渦輪式反應器A內(nèi)駐留時間約1分鐘之后，從開口7連續(xù)排出一種處理后的麥麩，其具有含水量約25％，且溫度為約60℃。
將從所述渦輪式反應器A排出的處理麥麩的流體，通過入口25連續(xù)喂入到熟化裝置B中。平均駐留時間為約2小時之后，在約70℃的溫度(其也是通過加熱套24所述內(nèi)壁被穩(wěn)定的溫度)下通過緩慢旋轉(zhuǎn)的螺桿28，使所述麥麩緩慢向前移動，直到排出開口27。
此時，將從所述熟化裝置B出來的麥麩流體，通過入口105，與一種在約140℃下的并流的空氣流一起，連續(xù)地喂入到所述渦輪式干燥器C。在所述渦輪式干燥器內(nèi)平均駐留時間約1分鐘之后，其中所述裝有葉片的轉(zhuǎn)子108，以30m/s的圓周速度旋轉(zhuǎn)，并且所述加熱套104將所述內(nèi)壁溫度穩(wěn)定在約140℃下，通過排出口107將所述麥麩排出。
所獲得的麥麩具有約5％的含水量。
權利要求
1.一種用于處理植物蛋白質(zhì)材料以增加其消化性的方法，包括步驟將一種由所述蛋白質(zhì)材料構成的連續(xù)流喂入到一種渦輪式反應器(A)中，所述反應器(A)包括一個裝配有至少一個用于引入所述材料與反應物的開口(5、6)和至少一個用于處理后材料的排出開口(7)的水平軸圓柱管體(1)；一個用于使所述管體(1)內(nèi)壁達到預定溫度的加熱套(4)；一個帶葉片的轉(zhuǎn)子(8)，所述轉(zhuǎn)子(8)可旋轉(zhuǎn)地支撐于所述圓柱管體內(nèi)，在所述管體內(nèi)所述轉(zhuǎn)子以在15～40m/s之間的圓周速度旋轉(zhuǎn)，使得所述連續(xù)蛋白質(zhì)材料流分散為一種蛋白質(zhì)材料顆粒流，與所述蛋白質(zhì)材料流并流地，將一種連續(xù)且細微地分離的反應物流喂入到所述渦輪式反應器(A)中，所述反應物由一種濃縮的過氧化氫水溶液組成，對所述蛋白質(zhì)材料顆粒和所述反應物相對于所述渦輪式反應器內(nèi)壁產(chǎn)生離心作用，所述內(nèi)壁被加熱而處在50～100℃的溫度條件下，形成一種薄的、動態(tài)的、高湍流的管狀流體層，其中所述蛋白質(zhì)材料顆粒和所述反應物通過帶葉片的轉(zhuǎn)子(8)的葉片(9)通過機械方式保持緊密接觸，使所述蛋白質(zhì)材料與所述反應物在所述薄層內(nèi)反應，同時與所述渦輪式反應器(A)的所述內(nèi)壁基本上接觸著向著排出口(7)前行，連續(xù)排出處理后的蛋白質(zhì)材料流，其具有20～30％的含水量，將所述處理后的蛋白質(zhì)材料流體轉(zhuǎn)送到一個熟化步驟，熟化時間在30分鐘到20小時之間變化，溫度在50～100℃，并且隨后進行干燥步驟，使得最終蛋白質(zhì)材料的含水量低于10％。
2.依據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述濃縮的過氧化氫溶液由至少40體積的水溶性過氧化氫組成。
3.依據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述濃縮的過氧化氫溶液由120～140體積的水溶性過氧化氫組成。
4.依據(jù)權利要求3所述的方法，其中過氧化氫與蛋白質(zhì)材料的重量比在1∶4～1∶20之間變化。
5.依據(jù)任一前述權利要求所述的方法，其中在50～100℃下的所述熟化步驟在一個裝置(B)中進行，所述裝置(B)包括一個裝配有至少一個入口(25)和至少一個排出口(27)的水平軸圓柱管體(21)、一個用于使所述管體(21)內(nèi)壁達到50～100℃之間的預定溫度的加熱套(24)、和一個旋轉(zhuǎn)地支撐于所述圓柱管體內(nèi)(21)的螺桿(28)。
6.依據(jù)任一前述權利要求所述的方法，其中所述干燥步驟在一個渦輪式干燥器(C)中進行，所述渦輪式干燥器(C)包括一個裝配有用于引入所述處理與熟化后蛋白質(zhì)材料的開口(105、106)和用于最終產(chǎn)品的排出口(107)的水平軸圓柱管體(101)、一個用于使所述圓柱管體(101)內(nèi)壁達到溫度在120～160℃的加熱套(104)、一個帶葉片的轉(zhuǎn)子(108)，所述轉(zhuǎn)子(108)可旋轉(zhuǎn)地支撐于所述圓柱管體內(nèi)，在所述管體內(nèi)所述轉(zhuǎn)子以在15～40m/s之間的圓周速度旋轉(zhuǎn)。
7.依據(jù)權利要求6所述的方法，其中與所述處理后與熟化后的蛋白質(zhì)材料流體并流地，將一種溫度在120～160℃的空氣流喂入到所述渦輪式干燥器(C)中。
8.依據(jù)任一前述權利要求所述的方法，其中所述植物蛋白質(zhì)材料由麥麩或大豆蛋白質(zhì)組成。
9.一種實現(xiàn)依據(jù)任一前述權利要求所述方法的設備，包括一個渦輪式反應器(A)，包括一個裝配有至少一個用于引入所述蛋白質(zhì)材料與反應物的開口(5、6)和至少一個用于處理后產(chǎn)品的排出開口(7)的水平軸圓柱管體(1)；一個用于使所述管體(1)內(nèi)壁達到預定溫度的加熱套(4)；一個帶葉片的轉(zhuǎn)子(8)，所述轉(zhuǎn)子(8)可旋轉(zhuǎn)地支撐于所述圓柱管體內(nèi)；一個熟化裝置(B)，包括一個裝配有至少一個入口(25)和至少一個排出口(27)的水平軸圓柱管體(21)、一個用于使所述管體(21)內(nèi)壁達到預定溫度的加熱套(24)、和一個旋轉(zhuǎn)地支撐于所述圓柱管體內(nèi)(21)的螺桿(28)；一個干燥器。
10.依據(jù)權利要求9所述的設備，其實所述干燥器由一個渦輪式干燥器(C)組成，所述渦輪式干燥器(C)包括一個裝配有至少一個用于引入所述處理與熟化后蛋白質(zhì)材料的開口(105、106)和至少一個用于最終產(chǎn)品的排出口(107)的水平軸圓柱管體(101)；一個用于使所述圓柱管體(101)內(nèi)壁達到預定溫度的加熱套(104)；一個帶葉片的轉(zhuǎn)子(108)，所述轉(zhuǎn)子(108)可旋轉(zhuǎn)地支撐于所述圓柱管體內(nèi)。
11.依據(jù)權利要求8所述方法獲得的、具有增強的水溶解性和改進的消化性的麥麩。
全文摘要
一種為了增加其消化性而處理植物蛋白質(zhì)材料例如麥麩或大豆蛋白質(zhì)的方法，包括步驟將一種這樣的蛋白質(zhì)材料連續(xù)流喂入到一種渦輪式反應器(A)中，所述反應器(A)包括一個裝配有至少一個入口(5、6)、和至少一個用于處理后產(chǎn)品的排出開口(7)的水平軸圓柱管體(1)，一個將所述管體(1)內(nèi)壁加熱到固定溫度的加熱套(4)，一個帶葉片的轉(zhuǎn)子(8)，以在15～40m/s之間的圓周速度使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，與所述蛋白質(zhì)材料流并流地，將一種連續(xù)且細微地分離的反應物流體喂入到所述渦輪式反應器(A)中，所述反應物由一種濃縮的過氧化氫水溶液組成，使所述蛋白質(zhì)材料顆粒和所述反應物相對于所述渦輪式反應器內(nèi)壁產(chǎn)生離心作用，在50～100℃的溫度下加熱，形成一種薄的、動態(tài)的、高湍流的管狀流體層，使所述蛋白質(zhì)材料與所述反應物反應為所述薄層，同時與所述渦輪式反應器(A)的所述內(nèi)壁牢固接觸，向著排出口(7)前行，連續(xù)排出處理后的蛋白質(zhì)材料流，其具有20～30％的含水量，將這樣的處理后蛋白質(zhì)材料流轉(zhuǎn)送到一個熟化步驟，熟化時間在30分鐘到20小時之間不等，溫度在50～100℃，并且隨后進行干燥步驟，使得最終蛋白質(zhì)材料的含水量低于10％。
文檔編號A23J3/16GK1843148SQ200510081169
公開日2006年10月11日 申請日期2005年6月29日 優(yōu)先權日2005年4月6日
發(fā)明者G·切雷亞 申請人:沃姆化學制藥有限公司