Fehérjetermékek gyártása keményítő előállítási eljárás alapján
Fehérjetermékek előállítása a borsóból keményítő előállítására szolgáló eljárás alapján, amelyet a Dipl.-Ing. Heiko Fuhrmeister a Wolfenbütteltől a Berlini Műszaki Egyetem III. Karának - Folyamattudományok karából a mérnöki doktori fokozat megszerzéséhez - Dr.-Ing. - Elfogadott disszertációs doktori bizottság: elnök: Prof. Dr. rer. nat. H. Kunzek 1. riporter: Prof. Dr. Dr. e.h. F. Meuser 2. riporter: Prof. Dr.-Ing. D. Knorr tudományos viták napja: 2000. október 9. Berlin 2001 D83
Köszönetnyilvánítás Sokan vettek részt közvetve és közvetve a munka elkészítésében, akiket ezúton szeretnék megköszönni. Külön köszönet illeti doktori témavezetőmet, Prof. Dr. Dr. e. H. F. Meuser, aki kezdeményezte és támogatta ezt a munkát, és hagyta, hogy hasznát vegyem rengeteg tudásának és tapasztalatának. Prof. Dr. rer. nat. Kunzek H. és Prof. Dr. Köszönöm D. Knorrnak a doktori bizottságban való részvételét és a munkám iránti érdeklődést. Ezúton szeretnénk megköszönni a berlini TU gabonatechnikai részlegének munkatársainak a kellemes munkakörnyezetet és a gyakorlati munka elvégzéséhez nyújtott barátságos támogatást. Ebben az összefüggésben külön meg szeretném említeni a Dipl.-Ing. V. Beck, Mr. Dipl.-Ing. U. Castillo, H. Malitz asszony, L. Schröter és Dipl. -Ing. Ch. Webering. Végül szeretném őszinte köszönetemet kifejezni a családomnak, különösen a feleségemnek és a gyermekeimnek az odafigyelésért és a türelemért, amelyet e munka előkészítése során mutattak nekem. Heiko Fuhrmeister Berlin, 2001. január
Tartalomjegyzék iii Tartalomjegyzék 1 BEVEZETÉS ÉS A PROBLÉMA MEGHATÁROZÁSA 1 2 A TUDÁS ÁLLAPOTA 5 2.1 Keményítő és melléktermékek mezei borsóból történő előállításának folyamatai 2.1.1 A nedves-technikai folyamatok összehasonlító figyelembevétele a fehérje előállítása szempontjából egyéb hüvelyesek 5 7 8 2.2.1 Táplálkozási tulajdonságok 8 2.2.2 Funkcionális tulajdonságok 11 3 ANYAG ÉS MÓDSZEREK 15 3.1 Vizsgálati anyag 15 3.2 A nyersanyag duzzadásának vizsgálatának elvégzése 16 3.3 A fehérje termékek borsóból történő előállításának tesztjeinek elvégzése a TUB-alapon 3.3.1. Eljárás A TUB eljárás folyamata körülményei között oldhatatlan fehérje megszerzése 3.3.2. A TUB eljárás folyamata körülményei között oldható fehérje megszerzése 17 17 18 3.3.2.1 Csapadék 19 3.3.2.2 Ultrafiltrálás 20 3.3.2.2.1. vo n Keverőcellás modulok (előzetes tesztek) 3.3.2.2.2. Miniatűr lemezmodulok vagy üreges szálas modulok segítségével végzett vizsgálatok 21 22 3.3.2.3. Alvadási és retentátumok szárítása 24
Tartalom v 4.1.2.1 Előzetes vizsgálatok a különféle membránanyagok alkalmasságáról a borsó kivonatok szűrése szempontjából tápanyagellenes anyagok előállítása az előállítható fehérjetermékekben 47 51 54 62 4.2.1 A duzzanat hatása 62 4.2.2 A csapadék hatása 71 4.2.2.1 Termikus kicsapódás 71 4.2.2.2 Savas vagy termikusan savas csapadék 75 4.2.3 Az ultraszűrés hatása 80 4.3 A fehérjetermékek vizsgálata funkcionális tulajdonságaik alapján 84 4.3.1 A fehérjetermékek összetétele 85 4.3.2 A fehérje oldhatósága 86 4.3.3 Emulgeáló tulajdonságai 90 4.3.4 Habzó tulajdonságai 95 4.3.5 Víz- és zsírmegkötő tulajdonságok 100 5 ÖSSZEFOGLALÓ 101 6 IRODALOM 111 7 A 123. FÜGGELÉK
Egységek és rövidítések vii Az alkalmazott egységek és rövidítések listája Egységek C Celsius-fok = T [K] - 273,16 [K] T: termodinamikai hőmérséklet l liter [10-3 m 3] bar bár [10 5 Pa] g gravitációs gyorsulás [9, 81 ms -2] d a víz keménysége német teljes keménység fokban, az összes többi alkalmazott egység megfelel a Système International d'unités (SI) -nek. Rövidítések Φ A AACC ábra. ANS AOCS C Ca kb. Azaz dist. DIN DR E EAI EC EN EPI ES FBK FC Fe, ha szükséges, HCl ICC ISO Olajtartalom az emulziókészítményben Felszívódás Amerikai Gabonakémikusok Egyesülete ábra Antinutritív anyagok American Oil Chemists Society Koncentráció kalcium kb., Azaz desztillált Német Szabványügyi Intézet Drenázs Emulgeálószer tartalom az emulzióban Emulgeáló aktivitási index Emulgeáló kapacitás Euro Norm Borsófehérje izolátum a borsóborsóból Emulzió stabilitás Zsírmegkötő képesség Habképző képesség Vas, ha szükséges sósav Nemzetközi Gabonatudományi és Technológiai Szövetség Nemzetközi Szabványügyi Szervezet
4 1 Bevezetés és a probléma meghatározása
3 Anyag és módszerek 15 3 Anyag és módszerek A következő 6 alfejezetben ismertetjük az ebben a munkában használt anyagokat és módszereket. Az első alfejezet az alkalmazott vizsgálati anyagot írja le, a második-negyedik a nyersanyag duzzadását és fehérjetermékekké történő feldolgozását, az ötödik és hatodik pedig a termékek jellemzésére alkalmazott módszereket az összetevők összetétele és funkcionális tulajdonságai tekintetében. 3.1 Vizsgálati anyag A vizsgálati anyag a Markana, a Sprinter és a Tristar fajták borsója (Pisum sativum convar. Medullare) volt. Az anyag összetevőinek összetételét a 3. sz. 2. táblázat: Markana, Tristar és Sprinter fajták összetétele Összetevő tartalom [%] 3) Összetevő Markana Tristar Sprinter nyersfehérje (N 6,25) 27,2 26,8 29,3 Keményítő 31,0 31,0 34,1 Nyers zsír 2,1 1,6 1,8 Rostok 1) 28,2 30,2 27,3 Hamu 3,6 3,6 3,2 Tripszin inhibitorok [TIU mg -1] 5,4 2,6 4,8 Fitinsav 1, 6 1,3 1,2 a-galaktozid 4) 3,7 3,9 3,7 tannin nn 2) n.n. 2) n.n. 2) 1) Teljes élelmi rostként van meghatározva (66) 2) A Price et al. (67) 3) A szárazanyag alapján 4) Számítva raffinóz% -ában