202887. lajstromszámú szabadalom • Eljárás waxikeményítő kinyerésére kukoricából
1 HU 202 887 A 2 A találmány tárgya eljárás waxikeményítőnek - ilyen keményítőt tartalmazó - hibridkukoricból történő kinyerésére. Waxikeményítőnek azt a keményítőt nevezik, amelynek amilopektin tartalma 95-99%, amilóz tartalma pedig 1-5%. (Staerke 40, 1988 3., 81-87). Ez a rendkívül nagy amilopektin tartalmú keményítő az ipari, különösen az élelmiszeripari felhaszálók körében egyre inkább keresett termék. A waxikeményítő az ilyen keményítőt tartalmazó kukoricahibridekből, az úgynevezett waxikukoricákból nyerhető ki. A szokásos keményítőkinyerési eljárással ezt úgy hajtják végre, hogy a kukoricát meleg, mintegy 40-70 °C-os vízben áztatják mintegy két napig célszerűen mintegy 0,2-0,4 tömeg% kéndioxid jelenlétében (ez csíraölő és a fehérjehálót fellazító adalék), majd a kukoricaszemeket például egy álló és egy forgó lemez vagy megfelelő profilú hengerek között átbocsátva szétzúzzák, az olajos anyagokat tartalmazó csírát fajsúlykülönbség alapján elválasztják, a visszamaradó anyagot nedves őrlésnek vetik alá, az őrleményből kiszűrik a rostos anyagot, majd a kapott szuszpenziót, amely keményítő-frakciót és fehérjefrakciót tartalmaz, mechanikai úton, például centrifugális szeparátoron szeparálják, és az így elválasztott keményítőt kiszűrik a szuszpenzióból és megszárítják. (C.A. Braurecht: Starch, its Sources, Production and Uses, Reinhold Publishing Corporation New York, 1953, 188-200.) Ha a waxikukorica keményítőtartalmát az előbbiekben vázolt ismert eljárással kívánják kinyerni, akkor számolni kell azokkal a műszaki problémákkal, amelyek a waxikeményítőnek a normális keményítőtől való eltéréséből fakadnak. A waxikeményítő túlnyomó részét képező amilopektin ugyanis duzzadásra hajlamos, zselatinálódási hőmérséklete viszonylag alacsony. A keményítőszemcséket körülvevő fehérjeháló nagyobb és rugalmasabb, mint a normális keményítő, illetve az azt tartalmazó kukorica esetében. A fehérjék aminosav-összetétele is eltér a szokásostól: argininben gazdag globulinból és glutelinből többet, albuminból és zeinből kevesebbet tartalmaz, mint a normál kukoricában levő fehérje [Cereal Chemistry. Vol. 44 (1967)160-169], Ebből következik, hogy az áztatás közben másképp mennek végbe a kémiai és fermentációs folyamatok, mint a normál kukorica feldolgozása során, és a keményítőszemcsék sokkal nagyobb mértékben megduzzadnak, mint a szokásos kukorica keményítőszemcséi. Gyakorlati szempontból a legnagyobb gondot a duzzadás okozza. A duzzadt keményítőszemcsék és a fehérje sűrűség különbsége kisebb, ezért romlik a szeparálás hatásfoka. A keményítőszuszpenzió mechanikai víztelenítése is nehezebb, ha a szemcsék duzzadtak: észrevehetően nagyobb a szűrlet keményítőtartalma. A termikus szárítás nagyobb mennyiségű hőt igényel, a termék végső nedvességtartalma egyenetlen. A ciklonok leválasztási hatékonysága is kisebb, nő a szárazanyag-veszteség. A készterméknek kisebb a sűrűsége, ezért kiszerelése, szállítása és tárolása gazdaságtalanabb. Mindez együtt azt jelenti, hogy ha a waxikukoricát a szokásos kukoricakeményítő-gyártásí eljárással próbáljuk kinyerni, akkor a gyártás hatásfoka (az eljárás kihozatala) jóval kisebb lesz, mint normális kukorica feldolgozása esetén. A kukorica ipari feldolgozásával foglalkozó kutatók különféle módon javasolják a problémát megoldani. Egyesek a waxikukorica egy jellemző komponensének, egy vízben részlegesen oldódó, sok elágazást tartalmazó poliszacharidnak, a fitoglikogénnak tulajdonítják a keményítő-frakció és a fehérje-frakció rossz szűrhetőségét és rossz száríthatóságát. Keményítőbontó enzim adagolását javasolják az említett zavaró anyag eliminálására (Com and Com Improvement ed. by G.F. Sprague, Am. Soc. of Agronomy, Inc., Publisher, Madison, Wisconsin, USA 1977, 737-738). A 3 928 631 lsz. amerikai szabadalmi leírás szerint a fehérje-frakció és a rostos anyagok kinyerése megkönnyíthető azzal, hogy a feldolgozandó anyaghoz a magok áztatása és szétroncsolása után a szárazanyagra számítva grammonként legalább 0,005, előnyösen 0,06-0,5 egység glukoamilázt adnak. Ez az eljárás természetesen nem használható akkor, ha a feldolgozás célja keményítő előállítása, hiszen a keményítőbontó enzim éppen a kívánt termék mennyiségét csökkenti. A 4 345 948 lsz. amerikai szabadabni leírás szerint szintén egy adalékkal, nevezetesen egy karbonsav-polimer aminoalkilészter vízoldható sójával igyekeznek kiküszöbölni a duzzadás által okozott hátrányokat. Az említett anyagot a keményítő szárazanyagára számítva 0,1-1 tömeg% mennyiségben alkalmazzák. Az eljárás előnye, hogy ily módon valóban könnyebb lesz a keményítő szűrése és szárítása, hátránya viszont, hogy az adalék bennmarad a termékben és szennyezi azt, ezért élelmiszeripari célú keményítő előállítására ez az eljárás nem használható. Az ismert eljárásokkal, mint látjuk, nem lehet megnyugtatóan megoldani a waxikukorica keményítőtartalmának kinyerését hátráltató problémákat. A találmány célja, hogy olyan eljárást biztosítson, amellyel a waxikeményítőt az eddiginél jobb hatásfokkal, a normál kukorica feldolgozásának eredményét megközelítő kihozatallal lehet előállítani. A probléma megoldására irányuló vizsgálataink során arra a megfigyelésre jutottunk, hogy a keményítőfrakció és a fehérje-frakció elválasztása közben a szeparálás előrehaladtával a pH értéke megnövekedik. A pH eltolódása a kukorica előéletétől és áztatásának körülményeitől függően kisebb vagy nagyobb mértékű lehet, és elérheti az 1,5-2 értéket is. Meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy ha ezt a pH-változást megakadályozzuk vagyis a szeparálásnak alávetett anyag pH- ját megadott határok között tartjuk, akkor visszaszorul a keményítőszemcsék duzzadása és javul a szeperálás hatásfoka, a keményítő szűrhetősége és száríthatósága. Megfigyeltük továbbá, hogy a duzzadás visszaszorítása szempontjából nem közömbösek az áztatás körülményei sem. Waxikukorica feldolgozása esetén az áztatás hőmérséklete befolyásolja a közben lejátszódó kémiai és fermentációs folyamatok kimenetelét, aminek következtében a keményítő duzzadása akkor lesz 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
