DE19619222A1

DE19619222A1 - Enzymgranulat für lebensmitteltechnologische Anwendungen

Info

Publication number: DE19619222A1
Application number: DE19619222A
Authority: DE
Inventors: Hubert Herrmann; Rolf Dr Spannagl
Original assignee: Solvay Enzymes GmbH and Co KG
Current assignee: Danisco US Inc
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 1997-11-20
Also published as: CA2254872A1; AU3205297A; BR9709076A; WO1997042839A1; US20020028267A1

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines aktivitäts stabilen und staubarmen Enzymgranulates zur Verwendung in lebensmitteltechnologischen Anwendungen oder zur Einarbeitung in Rezepturen für lebensmitteltechnologische Anwendungen, bei spielsweise bei der Herstellung von Back- und Teigwaren, in der Stärkeverarbeitung oder im Brauwesen. Die Erfindung betrifft auch die nach dem Herstellverfahren erhaltenen aktivitätssta bilen und staubarmen Enzymgranulate und deren Verwendung in der Lebensmitteltechnologie. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung speziell ausgewählter Mehle ganz allgemein als Hilfsstoff (z. B. Träger- oder Füllstoff) zur Herstellung von Enzymgranulaten für vielfältige Anwendungszwecke.

In der Lebensmitteltechnologie werden Enzyme vielfältig für verschiedene lebensmitteltechnologische Anwendungen ein gesetzt, so z. B. in der Backmittelindustrie für Backmittel mischungen oder zur Teigherstellung, im Brauwesen insbesondere zur Filtrationsverbesserung oder bei der Stärkeverflüssigung und Alkoholherstellung, bei der Verarbeitung von Milch- und Milchderivaten, von Früchten, Gemüse und Wein, bzw. ganz all gemein auch für die Hydrolyse von Proteinen, Fetten oder Cellu lose und für die Isomerisierung von Zuckern, z. B. Glucose isomerisierung) um nur einige Beispiele zu nennen. Die einge setzten Enzyme können natürlichen Ursprunges aus Pflanzen oder tierischer Herkunft sein, oder über Mikroorganismen hergestellt werden. Die Enzyme werden üblicherweise als Gemische (mit Haupt- und Nebenaktivitäten) eingesetzt, wie diese aus dem jeweiligen Gewinnungs- oder Herstellungsprozeß anfallen; sie können aber auch als Enzymgemische aus mehreren reinen Einzel enzymen zusammengestellt werden, was insbesondere dann der Fall ist, wenn über moderne gentechnische Methoden Enzyme in reiner Form und in hoher Ausbeute bzw. in genetisch modifizierter Form - sog. site directed Mutation - verwendet werden.

Bei der Teigherstellung werden traditionell besonders für das Backen mit hochwertigen, d. h. voll ausgemahlenen Mehlen, Enzyme zugesetzt, die z. B. den Mangel an natürlichen Enzymen dieser Mehle ausgleichen. Weiterhin kann durch Enzyme auch eine besonders günstige Eigenschaft der jeweiligen Backware, z. B. eines Brotes bzw. eines Gebäckes, verstärkt werden. Beispiels weise werden Amylasen zur Verbesserung der Teigbearbeitung und β-Amylasen zur Verbesserung der Knusprigkeit und des Teigvolu mens verwendet; Proteasen werden zur Kleberverstärkung durch teilweisen Abbau von Proteinen eingesetzt; Pentosanasen und Cellulasen und Hemicellulasen dienen bei hochpentosanhaltigen Mehlen wie zum Beispiel Roggenmehl zum Abbau von Schleimstof fen, wodurch die Verarbeitbarkeit und zusätzlich die Porung des Brotes verbessert werden kann. Ein besonderer Vorteil der Ver wendung von Enzymen besteht darin, daß sie das Frischhalten von Brot oder Backwaren verbessern bzw. das "Altbacken" verlang samen (als sog. "antistaling"-Mittel). Lipasen und Oxidasen werden zur Aromaverstärkung, Lipoxygenasen zur Bleichung der Krumenfarbe verwendet. Vor allem in der großtechnischen Back industrie mit schnellem Umschlag der erzeugten Backwaren müssen genaue Fabrikationsmethoden und Fabrikationsbedingungen ein gehalten werden, um die gewünschte Spezifikation und Qualität der Backwaren gewährleisten zu können. Hierzu sind Enzyme von größtem Vorteil und werden seit geraumer Zeit verwendet. Die Enzyme werden dazu meistens im Gemisch mit anderen Konditionie rungsmitteln - z. B. mit Emulgatoren, Salzen wie Citrate oder Lactaten, Fetten, Mono- und Diglyceriden - sowie an die Korn größe des Mehles angepaßt in feinstteiliger Form verwendet, um eine möglichst homogene Verteilung zu gewährleisten; die Enzyme können in feinstteiliger Form aber auch ohne weitere Hilfstoffe einer Teigvormischung oder dem Teig direkt zugesetzt werden. Da die pulverförmigen Enzyme sowohl direkt bei der Herstellung von Teigmischungen oder indirekt in Backmittelmischungen in feinst teiliger Form verwendet werden, können sie z. B. in Bäckereien oder Großbäckereien beim normalen Hantieren, wie beispielsweise Entnahme aus der Verpackung, Einschütten in Mehlvormischungen oder Zugabe zum Teig, durch den Zugabevorgang und aber auch durch die Wirkung mechanischer Einmischwerkzeuge sehr leicht aufgewirbelt und Feststoff-Aerosole gebildet werden, die sich wegen der geringen Abmessungen der Feststoff-Partikel nur lang sam absetzen. Es besteht somit die Gefahr, daß enzymhaltiger Aerosolstaub durch die ausführenden Personen inhaliert werden. Infolge der geringen Abmessungen der Aerosolstaub-Partikel können diese bis tief in die Atemorgane der betroffenen Perso nen eindringen und durch sensibilisierende Effekte Gesundheits beeinträchtigungen wie z. B. irreversible Allergien auslösen. Bei der Verwendung von Enzymen in anderen lebensmitteltechnolo gischen Anwendungen, wie z. B. beim Brauvorgang oder Stärkever arbeitun und Alkoholherstellung, treten die vorgenannten Nach teile und Gesundheitsgefahren in gleicher Weise auf. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die normalerweise feinsttei ligen Enzyme zu entstauben, beispielsweise durch Zusatz von feinstverteilten Ölen wie Sojaöl oder Lecithin. Durch den Zu satz und die feine Verteilung solcher Öle wird jedoch die Lös lichkeit der Enzyme vermindert und somit die Freisetzung und effektive Wirkung der Enzyme beeinträchtigt.

Im Brauwesen und bei der Alkoholherstellung zum Abbau von Stärke aus Kartoffeln oder ähnlichen Stärkequellen kommen daher im Stand der Technik, z. B. nach eventuell vorangegangenem Kochen der Maische, üblicherweise flüssige Enzymformulierungen zum Einsatz. So werden beispielsweise beim Brauen zur Roh fruchtbehandlung von Getreiden, Sorghum, Reis, Mais oder ande ren Stärkequellen Amylasen, Proteasen, β-Glucanasen oder deren Gemische verwendet; im Läutervorgang setzt man z. B. β-Glucana sen, im Lagertank Glucoamylasen und Proteasen zur Verbesserung der Filtrationseigenschaften oder zur Klärung des Gutes durch Auflösen von Trübstoffen ein. Der Einsatz flüssiger Enzymfor mulierungen weist jedoch verschiedene gewichtige Nachteile auf. Als leicht verderbliche Proteine werden die Enzyme und die Flüssigformulierung häufig rasch unbrauchbar, insbesondere z. B. in Gebieten mit heißem Klima, und sie verlieren somit ihre Wirkung. Auch ist es schwierig, besonders bei Anwesenheit von Protease, Enzymgemische so zu formulieren, daß sämtliche Enzyme gleichermaßen stabil bleiben und diese in gelöster Form vor liegenden Enzyme ihre Aktivität und Wirksamkeit in der Flüssig formulierung bei deren Lagerung nicht einbüßen. Es ist daher üblich die Flüssigformulierungen mit Hilfsmitteln zu versetzen, wobei es allerdings schwierig bleibt, geeignete Kompositionen zu entwickeln, die den Anforderungen an Enzymstabiltät und Enzymwirksamkeit sowie ggf. gesetzlichen oder anderen Auflagen genügen. So müssen die Flüssigformulierungen in der Regel En zymstabilisatoren und Sorbate oder p-Hydroxyether der Benzoe säure enthalten sowie hohe Salzgehalte aufweisen, um die Formu lierung vor mikrobiellem Verderb zu schützen und die darin enthaltenen Enzyme gegen Inaktivierung zu schützen, zum Bei spiel gegen Inaktivierung durch die abbauende Wirkung von anwe senden Proteasen auf andere Enzyme. Zur Herstellung stabiler Rezepte sind teilweise aufwendige Untersuchungen nötig und oft gelingt die Stabilisierung aller Enzyme dennoch nur unvollkom men. Bis zur Verwendung der Enzymformulierung ist daher häufig bereits ein großer Teil der Enzyme inaktiv geworden oder deren Aktivität ist so stark reduziert, daß das sensible und kompli zierte Zusammenspiel der Enzyme beim Brauvorgang nachhaltig gestört wird; dieses würde zu nicht tolerierbaren Qualitäts einbußen führen und erschwert somit die Verwendung von gelager ten Enzymgemischen in flüssiger Form.

Es bestand daher die Aufgabe, eine geeignete Verfahrens weise zur Formulierung von Enzymen für die Verwendung in le bensmitteltechnologischen Anwendungen oder zur Einarbeitung in Rezepturen für lebensmitteltechnologische Anwendungen bereitzu stellen, um die vorstehenden Nachteile wie z. B. Sensiblisie rungs- oder Allergiegefahr zu beheben, und um insbesondere auch den Einsatz von Enzymen oder Enzymgemischen ohne die Gefahr von Inaktivierung oder nichtakzeptabler Aktivitätsverluste in der Lebensmitteltechnologie zu ermöglichen. Die Enzymgranulate sollten weiterhin keimarm, staubarm und das Enzym oder Enzymge misch daraus leicht freisetzbar sein sowie auf natürlichen und ökologischen, vorteilhaften Rohmaterialien aufbauen und ohne störende Stabilisatoren auskommen.

Die Aufgabe wird gelöst durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren, durch die nach diesem Verfahren hergestellten akti vitätsstabilen und staubarmen Enzymgranulate gemäß Anspruch 17, die für diese Enzymgranulate in den Ansprüchen 20 bis 24 ange gebenen Anwendungen sowie die im Anspruch 25 angegebene Ver wendung spezieller Rohmaterialien. Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 16 und im Hinblick auf das erfindungsgemäße Enzymgranulat in den Unteransprüchen 18 bis 19 wiedergegeben.

Demgemäß wird durch die Erfindung zu allernächst ein Ver fahren zur Herstellung eines aktivitätsstabilen und staubarmen Enzymgranulates bereitgestellt, welches zur Verwendung in le bensmitteltechnologischen Anwendungen oder zur Einarbeitung in Rezepturen für lebensmitteltechnologische Anwendungen dient, wobei sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnet, daß man zunächst eine Feuchtgranulat herstellt, indem man
0,01 bis 20 Gew.-Teile Enzym oder Enzymgemisch (berechnet als Trockensubstanzgehalt des eingesetzten Enzympräparates),
80 bis 99,99 Gew.-Teile (inklusive Feuchtegehalt) einer organi schen Mehltype mit einem Ausmahlungsgrad von 30% bis 100%,
wobei die Mehltype durch Ausmahlen einer, gegebenenfalls zuvor gewaschenen und/oder gereinigten, mit trockenem Heißdampf be handelten Mehlquelle gewonnen wurde,
und wobei sich die Gew.-Teile des Enzyms oder Enzymgemisches und der Mehltype auf 100 Gew.-Teile summieren,
gewünschtenfalls bis zu insgesamt 20 Gew.-Teile übliche, enzym- und ernährungsphysiologisch verträgliche Granulierhilfsstoffe (berechnet als wasserfreie Granulierhilfsstoffe),
unter Verwendung einer berechneten Menge Wasser, die zur Ein stellung eines Feuchtegehaltes im Feuchtgranulat von 20 bis 50 Gew.-% (bezogen auf die Summe der Bestandteile des Feucht granulates als 100 Gew.-%) ausreicht,
in einem Schnellmischer durch intensives Mischen unter zumin dest zeitweiser Verwendung eines Messerkopfes zu einem klebe freien Feuchtgranulat mit Partikeln im gewünschten Korngrößen bereich aufbaut,
man das derart erhaltene Feuchtgranulat gewünschtenfalls zu sätzlich weiter ausrundet, bevor man weiterhin das Feuchtgranu lat trocknet und gewünschtenfalls das getrocknete Enzymgranulat durch Siebung von Unter- und/oder Überkorn befreit,
sowie gewünschtenfalls die Partikel der durch Siebung erhalte nen Gutkornfraktion des Enzymgranulates noch mit einer oder mehreren enzym- und ernährungsphysiologisch verträglichen Schutzschichten überzieht. Der Begriff klebefrei bedeutet hierbei, daß das Feuchtgranulat nicht mehr an den Mischeinrich tungen oder der Mischerwand anhaftet.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich das vorstehende Verfahren dadurch aus, daß man zur Her stellung des Feuchtgranulates 0,01 bis 10 Gew.-Teile Enzym oder Enzymgemisch, 90 bis 99,99 Gew.-Teile Mehltype, wobei sich die Gew.-Teile des Enzyms oder Enzymgemisches und der Mehltype auf 100 Gew.-Teile summieren, gewünschtenfalls bis zu insgesamt 15 Gew.-Teile übliche, enzym- und ernährungsphysiologisch verträg liche Granulierhilfsstoffe, und eine berechnete Menge Wasser einsetzt, die zur Einstellung eines Feuchtegehaltes von 25 bis 40 Gew.-% im Feuchtgranulat ausreicht. Bevorzugt verwendet man zur Herstellung des Feuchtgranulates 2 bis 7 Gew.-Teile Enzym oder Enzymgemisch, 93 bis 98 Gew.-Teile Mehltype, wobei sich die Gew.-Teile des Enzyms oder Enzymgemisches und der Mehltype auf 100 Gew.-Teile summieren, gewünschtenfalls 0,5 bis 5 Gew.- Teile übliche, enzym- und ernährungsphysiologisch verträgliche Granulierhilfsstoffe, und eine berechnete Menge Wasser, die zur Einstellung eines Feuchtegehaltes von 25 bis 35 Gew.-% im Feuchtgranulat ausreicht.

Gemäß der Erfindung werden organische Mehle (also Mehle aus organischen Grundstoffen) bestimmten Types eingesetzt. Die Bezeichnung "organisches Mehl" umfaßt hierbei im Rahmen der Erfindung alle mehr oder weniger zerkleinerten, pulverförmigen bis feinkörnigen Produkte, die durch Zerkleinern (Mahlen) aus festen organischen Materialien natürlichen Ursprungs (Mehlquel le) gewonnen wurden. Zweckmäßigerweise werden im erfindungs gemäßen Verfahren organische Mehle eingesetzt, die man durch Mahlen von Getreidekörnern, Leguminosenfrüchten und/oder Früch ten der Familie Malvaceae (z. B. Baumwollsamen) erhält. Die vorzugsweise im Rahmen der Erfindung als Mehlquelle dienenden Getreide sind insbesondere Weizen oder Roggen, aber auch Ger ste, Hafer, Reis und Mais sowie Sorghum und andere Hirse-Arten können eingesetzt werden. Obwohl Buchweizen an sich nicht zu den Getreidearten gehört (Knöterichgewächs), können dessen bucheckerähnliche Mehlfrüchte ebenfalls im Rahmen der Erfindung als Mehlquelle eingesetzt werden.

In einer anderen bevorzugten Variante der Erfindung dienen Leguminosenfrüchte oder Früchte der Familie Malvaceae (Baum woll-samen) als Mehlquelle. Unter Leguminosen werden hier die zu den Fruchtgemüsen gehörenden, pflanzlichen Nahrungsmittel (Hülsenfrüchte) verstanden. Als Mehlquelle im Rahmen der Erfin dung kommen daher die Früchte der Leguminosen-Arten in Frage, wie: Pisum (Erbsen), Cajamus (Straucherbse), Cicer (Kichererb se); Lens (Linsen); Phaseolus (Bohnen), Vigna (Kuhbohnen), Dol chius (Helmbohnen), Cassavalia (Schwertbohnen), Vicia (Pferde bohnen oder Wicken); Peluschken; Arachis (Erdnüsse); Lupinen; Luzerne; Sojabohnen sowie Limabohnen und ggf. andere Hülsen früchte; als Malvaceae-Früchte kommen z. B. solche der Gattung Gossipium (Baumwolle) in Betracht. Bevorzugt sind in dieser Variante Leguminosen, insbesondere Sojabohnen. Im Rahmen der Erfindung wurde hierbei auch erstmals gefunden, daß Legumino senmehle oder Mehle aus Früchten der Familie Malvaceae ganz allgemein besonders vorteilhaft als Hilfsstoff zur Herstellung von Enzymgranulaten geeignet sind, da sie bei Verwendung als Träger- oder Füllstoff bzw. auch bei Verwendung als zusätzli cher Formulierungsbestandteil neben anderen üblichen Träger- und Füllstoffen eine positive Wirkung auf die Enzymstabilität sowohl von Einzelenzymen als auch von Enzymgemischen sowie auf die Staubeigenschaften der damit hergestellten Enzymgranulate entfalten; weiterhin gestatten diese Mehle eine einfachere, enzymschonendere und gegenüber anderen üblichen Träger- oder Füllstoffen wirtschaftlichere Herstellung von Enzymgranulaten nicht nur für den Lebensmitteltechnologie, sondern auch für viele anderweitige industrielle Anwendungsfelder. Die Erfindung betrifft daher auch ganz allgemein die Verwendung von Legumino senmehlen oder von Mehlen aus Früchten der Familie Malvaceae zur Herstellung von Enzymgranulaten für beliebige Anwendungs zwecke, insbesondere hier aber zur Herstellung von Enzymgranu laten für lebensmitteltechnologische Anwendungen oder zur Ein arbeitung in Rezepturen für solche lebensmitteltechnologischen Anwendungen. Von ölhaltigen Früchten der vorstehenden Arten können sowohl entölte, teilentölte als auch ölhaltige Früchte zur Gewinnung des erfindungsgemäß verwendeten Mehls eingesetzt werden; bevorzugt sind hier teilentölte Früchte, insbesondere teilentölte Leguminosen-Früchte, z. B. teilentölte Sojabohnen.

Die im Rahmen der Erfindung einsetzbaren Mehle sind je nach den angewandten Mahlverfahren und dem dabei jeweils er zielten Ausmahlungsgrad feine Pulver von gelblich weißer bis grau-dunkler Farbe (helle bzw. dunkle Mehle) oder gegebenen falls noch mehr oder weniger körnige (Schrot, Grieß, Feingrieß) oder weiß-gelblichbraun-melierte Erzeugnisse. Die erfindungs gemäß eingesetzten organischen Mehltypen weisen gewöhnlich einen Feuchtegehalt bis zu etwa 15 Gew.-% (z. B. einen Feuchte gehalt von 7 bis 15 Gew.-%) auf, der bei der Berechnung des prozentualen Feuchtegehaltes des erfindungsgemäß im Schnell mischer hergestellten Feuchtgranulates zu berücksichtigen ist. Üblicherweise werden in der Erfindung solche Getreidemehle eingesetzt, die einen Feuchtegehalt von etwa 10 bis 15 Gew.-%, insbesondere 13 bis 15 Gew.-% aufweisen; die Mehle aus Legumi nosenfrüchten bzw. Früchten der Familie Malvaceae weisen übli cherweise einen Feuchtegehalt von etwa 9 (+/- 2) Gew.-% auf.

Weitere wichtigte Kriterien zur Charakterisierung des erfindungsmäßig eingesetzten Mehltyps sind der Ausmahlungsgrad und die sogenannte Mehltype; diese Kriterien korrelieren derart miteinander, daß mit zunehmendem Ausmahlungsgrad auch die Kenn zahl der Mehltype zunimmt (d. h. des Zerkleinerungsgrades bzw. der Feinheit des Mehls). Der Ausmahlungsgrad entspricht der Gewichtsmenge des gewonnenen Mehls bezogen auf 100 Gewichts teile des eingesetzten Mahlgutes (im Rahmen der Erfindung also des eingesetztes Getreides bzw. der Leguminosenfrüchte); er ist also eine prozentuale Mehlausbeute. Beim Mahlen des Mehls fällt in der Hauptsache zunächst reines, feinstes Mehl, z. B. aus dem Inneren des Getreidekorns, an und beim weiteren Vermahlen, also z. B. mit steigendem Ausmahlungsgrad, nimmt der Anteil an Roh faser- und Schalengehalt im Mehl zu; der Stärkeanteil wird dabei geringer. Der Ausmahlungsgrad spiegelt sich daher auch in der sogenannten "Mehltype" wider, die als Zahlenangabe zur Klassifizierung von Mehlen - insbesondere von Getreidemehlen - verwendet wird und die auf dem Aschegehalt des Mehles beruht (sogenannte Ascheskala). Die Mehltype bzw. die Typenzahl gibt hierbei die Menge Asche (Mineralstoffe) in mg an, die beim Verbrennen von 100 g Mehltrockensubstanz zurück bleibt. Am Beispiel von Getreidemehlen kann die Typzahl wie folgt verdeut licht werden: Je höher die Typzahl, desto dunkler ist das Mehl und desto höher ist der Ausmahlungsgrad, da der Kern des Ge treidekorns in etwa nur 0,4 Gew.-%, die Schale dagegen etwa rund 5 Gew.-% Asche enthält. Ein Weizenmehl der Type 405 ent hält so z. B. im Durchschnitt 0,405 Gew.-% Asche. Bei niederem Ausmahlungsgrad bestehen die Getreidemehle dagegen überwiegend aus dem zerkleinerten Mehlkörper, d. h. dem Stärkebestandteil der Getreidekörner; bei höherem Ausmahlungsgrad enthalten die Getreidemehle auch die zerkleinerte, eiweißhaltige Aleuron schicht der Getreidekörner, bei Schrot auch die Bestandteile des eiweiß- und fetthaltigen Keimlings sowie der rohfaser- und aschehaltigen Samenschalen.

Der Ausmahlungsgrad des erfindungsgemäße eingesetzten Mehls beträgt 30 bis 100%. Der Ausmahlungsgrad 30% entspricht einem feinsten Mehl, der Ausmahlungsgrad 100% einem Vollkorn mehl. In zweckmäßigen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahren zeichnet sich dieses dadurch aus, daß der Ausmahlungsgrad der Mehltype 50 bis 100%, vorzugsweise 70 bis 100% beträgt.

Das im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Mehl zeich net sich dadurch aus, daß es aus einer Mehlquelle gewonnen wur de, die vor dem Vermahlen einer Behandlung mit trockenem Heiß dampf mit einer Temperatur von insbesondere 100 bis etwa 110°C unter annähernd Normaldruck bis geringem Überdruck (z. B. 0,8 bis 1,2 bar Überdruck) und einer Behandlungsdauer (Verweildauer in der nachfolgend beschriebenen Heißdampfbehandlungsvorrich tung) von bis zu etwa 1 Stunde unterworfen wurde. Trockener Heißdampf ist ein überhitzter und ungesättigter Wasserdampf, der in konventioneller Weise durch Überhitzung und Trennung von eventuellem Wasserkondensat oder durch Entspannen von Dampf von hohem Druck erzeugt werden kann. Die Heißdampfbehandlung der Mehlquelle kann z. B. unter Verwendung eines sich nach unten verbreiternden, konischen Bunkers erfolgen, der mit einer oder mehreren Ringdüsen bzw. Dampflanzen für die Einleitung des trockenen Heißdampfes ausgestattet ist. Der Bunker kann im kontinuierlichen Betrieb mit der Mehlquelle, z. B. über Förder schnecken beschichtet und über beheizte Förderschnecken ent leert werden. Die Heißdampf-behandelte Mehlquelle wird nach folgend, z. B. in einem nachgeschalteten Fließbett-Trockner, auf einen konstanten Wassergehalt von höchstens 15 Gew.-% konditio niert und in einem weiteren Fließbett-Trockner für die nachfol gende Mahlung abgekühlt. Die behandelte, abgekühlte Mehlquelle wird danach kontinuierlich einer Vermahlmaschine zugeführt und zu einer Korngrößenverteilung mit Hauptanteil der Korngrößen im Bereich von 500 bis 50 µm ausgemahlen; vorzugsweise überschrei tet der Anteil der Teilchen mit Korngrößen von kleiner 50 µm im ausgemahlenen Mehl 35 Gew.-% nicht und der Anteil von Teilchen mit Korngrößen von 300 bis 500 µm überschreitet darin 10 Gew.-% nicht. Bei einer zweckmäßigen Korngrößenverteilung beträgt der Anteil von Teilchen 300 µm höchstens 5 Gew.-%, von Teilchen im Bereich 300 µm bis 50 µm 65 bis 80 Gew.-% und von Teilchen unter 50 µm höchstens 30 Gew.-%.

Das Mischen und Granulieren der Bestandteile kann im er findungsgemäßen Verfahren in einem satzweise arbeitenden Schnellmischer, z. B. Typ Pflugscharmischer, oder in einem kon tinuierlich arbeitenden Schnellmischer, z. B. des Typs Schugi Flexomix (Fabrikat der Firma Schugi Process Engineers in Lely stadt/NL), erfolgen. Hierbei wird ein klebfreies Feuchtgranulat erhalten, indem man Wasser, ggf. über eine Enzymlösung oder mit einem eventuell zugesetzten Granulierhilfsmittel, kontinuier lich in Abhängigkeit der Zufuhr der festen Hauptbestandteile so zudosiert, daß der Feuchtegehalt im Feuchtgranulat (also vor dem Trocknen) am Auslauf des Mischers im allgemeinen 20 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 40 Gew.-% und insbesondere 25 bis 35 Gew.-%, beträgt. Feste Bestandteile für den Granulat aufbau können gewünschtenfalls im Mischer bis etwa 5 bis 10 Minuten vorgemischt werden, bevor man die wäßrige Granulier flüssigkeit (z. B. Wasser oder wäßrige Lösung von Bestandteilen für das Granulat) zumischt und granuliert; zum Ende der Granu lierzeit wird dann noch für einige Minuten der Messerkopf der Mischvorrichtung zugeschaltet. Nach dem erfindungsgemäßen Ver fahren wird so ein Feuchtgranulat mit einem Korngrößenbereich von 50 bis 800 µm, vorzugsweise von 50 bis 500 µm, aufgebaut. Die Mischzeit im Schnellmischer, bzw. bei kontinuierlicher Arbeitsweise die mittlere Verweildauer, beträgt beim erfin dungsgemäßen Verfahren in der Regel bis zu maximal 15 Minuten; der Fachmann kann hierbei die Mischzeit bzw. Verweildauer an die erwünschten Eigenschaften des Feuchtgranulates (z. B. Kleb freiheit, Korngrößen) bzw. den jeweiligen Mischer anpassen. Als zweckmäßige Misch- bzw. Verweilzeiten bei satzweiser Granula tion haben sich Zeiträume von etwa 2 Minuten bis 10 Minuten, insbesondere 3 bis 8 Minuten als ausreichend erwiesen; ge wünschtenfalls kann zur Verbesserung des Granulatkornes aber noch zusätzlich bis mehrere Minuten unter Einsatz des Messer kopfes nachgemischt werden. Bei kontinuierlicher Arbeitsweise sind auch wesentlich kürzere mittlere Verweilzeiten im Mischer ausreichend; so genügt bei kontinuierlicher Arbeitsweise im Schnellmischer des Typs Schugi Flexomix die von der Apparate größe und vom Mengenstrom abhängige mittlere Verweildauer nur im Bereich einiger Sekunden, z. B. bis 30 Sekunden, insbesondere 1 bis 10 Sekunden. Danach kann man zur weiteren Ausrundung des Granulatkornes das Feuchtgranulat ggf. in einer Rundungsvor richtung, vorzugsweise in einem Drehtellergerät oder einem sogenannten Marumerizer®, durch Nachrollen über z. B. einen Zeitraum von 0,5 bis 10 Minuten, vorzugsweise 0,5 bis 5 Minu ten, ausformen. Im Anschluß an die Granulierung wird das Feuchtgranulat einer konventionellen, enzymschonenden Trock nung, z. B. in einem Fließbett-Trockner, unterworfen und zu einem Granulat mit einem gewünschten Feuchtegehalt, insbesonde re einem Feuchtgehalt von 3 bis 12 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 9 Gew.-% getrocknet. Das getrocknete Granulat kann gewünschten falls durch Sieben von Über- und Unterkorn befreit werden, wo bei das von der Gutkornfraktion abgetrennte Korn gemahlen und in das Granulationsverfahren recycliert werden kann. Eventuelle Feinstaubanteile können dabei durch Siebung ebenfalls entfernt werden, z. B. auf einem Luftstrahlsieb; gegebenenfalls kann das Sieben auch erst nach einer Beschichtung der Granulatteilchen mit einer oder mehreren Schutzschichten erfolgen oder gewünsch tenfalls wiederholt werden.

In einer besonderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die pulvrigen, gegebenenfalls vorgemischt vorliegenden Bestandteile für das Enzymgranulat satzweise oder kontinuierlich in den Schnellmischer zuführt und dann ebenfalls satzweise oder kontinuierlich eine zur Einstellung des Feuchte gehaltes geeignete Menge Wasser oder eine geeignete Menge einer wäßrigen Lösung, gegebenenfalls mit darin gelösten Granulier und/oder Formulierungshilfsstoffen oder darin gelöstem Enzym oder Enzymgemisch, zudosiert und nach vorgegebener Verweildauer das Enzymfeuchtgranulat aus dem Schnellmischer entnimmt oder kontinuierlich abzieht. Eine zweckmäßige Vorgehensweise bei dieser Verfahrensvariante zeichnet sich dadurch aus, daß man von den Bestandteilen für das Enzymgranulat nur die Mehltype in pulvriger Form satzweise oder kontinuierlich dem Schnellmischer zuführt und man dann ebenfalls satzweise oder kontinuierlich eine wäßrige Enzym-Lösung mit einem auf die Mehlmenge abge stimmten Enzym- oder Enzymgemisch-Gehalt und mit einer zur Ein stellung des Feuchtegehaltes geeigneten Menge Wasser zudosiert.

Als Granulierhilfsstoffe können im erfindungsgemäßen Ver fahren enzymverträgliche und ernährungsphysiologisch unbedenk liche Bindemittel, Füllstoffe, Verdickungsmittel und/oder orga nische Lösungsmittel eingesetzt werden. Zweckmäßige Bindemittel sind insbesondere abgebaute lösliche Stärke und/oder Weizenkle ber.

Nach dem Trocknen kann das fertige Enzymgranulat erforder lichenfalls noch in an sich üblicher Weise mit einem üblichen Lack, Film oder einer sonstigen Beschichtung überzogen werden. Die Beschichtung bzw. der Lack kann dabei ggf. ein weiteres Enzym enthalten oder aber zur Färbung des Granulates dienen, bzw. auch eine Retardierung der Freisetzung des Enzyms oder Enzymgemisches bewirken. Der Lack oder Film bzw. die Beschich tung kann sowohl kontinuierlich als auch satzweise auf das Enzymgranulat aufgebracht werden. Die nach dem erfindungsgemä ßen Verfahren hergestellten unbeschichteten Enzymgranulatkerne können somit noch mit einer oder mehreren enzym- und ernäh rungsphysiologisch verträglichen Schutzschichten überzogen werden, wobei dann die Menge der Schutzschichtenbestandteile (als Trockensubstanz) vorzugsweise aber nur 1 bis 20 Gew.-% bezogen auf das unbeschichtete Enzymgranulat als 100 Gew.-% be trägt. Als Schutzschichten kommen insbesondere die üblicherwei se in der Lebensmittelindustrie oder z. B. weiterhin auch für pharmazeutische Überzüge verwendeten Materialien in Frage, bei spielsweise: Dragiersirupe, ggf. zusätzlich mit Dragierpuder (z. B. aus Talkum, ggf. im Gemisch mit Puderzucker); Filme bzw. Lacke auf Basis von Cellulosederivaten (z. B. Methylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose), Polyacrylate oder Polymethacry late oder Vinylpolymere wie Polyvinylpyrrolidon bzw. Polyvinyl acetatphthalat. Den Coatingmaterialien können daneben noch wei tere übliche Coatinghilfsstoffe zugesetzt sein, z. B.: Binde mittel (z. B: Gelatine), Glättmittel oder Dispergatoren, Auf heller und Deck- bzw. Farbmittel (z. B. Weiß- oder Farbpig ment), Trockenmittel zur Verbesserung der Hafteigenschaften und Strukturbildung (z. B. kolloidales Kieselgel), Weichmacher, etc. Die Coatingmaterialien können in an sich üblicher Weise unter Verwendung der dafür gebräuchlichen Lösungsmittel auf die Granulatkerne aufgebracht werden.

Im erfindungsgemäßen Verfahren können an sich alle übli cherweise in der Lebensmitteltechnologie verwendbaren Enzyme eingesetzt werden. Das Enzym kann sowohl ein isoliertes, reines Enzym (d. h. ohne Nebenaktivitäten) oder ein Gemisch von Enzymen sein. Ein Enzymgemisch kann aus reinen Enzymen ohne Nebenakti vitäten zusammengestellt werden oder aber in einfacher Weise gleich in Form eines prozeßbedingt bei der Enzymgewinnung aus Mikroorganismen bzw. auch aus pflanzlichen und tierischen Mate rialien anfallenden Enzymgemisches erhalten werden; solche prozeßbedingt in Abhängigkeit vom Mikroorganismus oder dem pflanzlichen oder tierischen Material anfallenden Enzymgemische umfassen in der Regel neben einem Hauptenzym verschiedene Be gleitenzyme (sog. Nebenaktivitäten), die in der Regel eine günstige synergistische Nebenwirkung entfalten. Das Enzym oder Enzymgemisch kann somit allgemein eine Hydrolase, vorzugsweise aus der Gruppe der Carbohydrasen, Proteasen, Lipasen und Este rasen, oder eine Oxidase oder ein Gemisch derselben sein. Die Carbohydrasen für das erfindungsgemäße Verfahren sind z. B. ausgewählt aus β-Glucanasen, Cellulasen, Amylasen, Pentosanasen (z. B. Endopentosanasen), Pectinasen, Xylanasen. Im Rahmen der Erfindung können auch andere Enzyme, z. B. Arabanasen, Hemicel lulasen, Galactomannanasen, Polygalacturonasen, Phytasen, Glucoamylasen, β-Galactosidasen, Pullulanasen, Driselase® und andere eingesetzt werden. Werden Oxidasen eingesetzt, so können diese Glucoseoxidasen, Lipoxigenasen oder Peroxidasen sein. Beispiele für Proteasen pflanzlicher Herkunft sind z. B. Pro teinasen wie Papain und Bromelain, und tierischer Herkunft z. B. Proteinasen aus Pankreas; die vorstehenden Proteinasen pflanzlicher oder tierischer Herkunft sind natürliche Enzymge rnische mit einer proteolytischen Hauptaktivität und verschiede nen Nebenaktivitäten. Der Anteil (die Menge) des im Granulat eingebrachten Enzyms bzw. Enzymgemisches hängt von der indivi duellen, spezifischen Enzymaktivität und der gewünschten Akti vität im fertigen Enzymgranulat ab. Beispielsweise besitzt Pentosanase in der Regel eine hohe spezifische Aktivität und kann schon in Mengen von 0,01 bis 0,1 Gew.-Teilen eine ausrei chende Enzymaktivität im fertigen Enzymgranulat sicherstellen. Zur Herstellung der Enzyme bzw. Enzymgernische mittels Mikroor ganismen kommen allgemein Bakterien, speziell aus der Gattung Pseudomonas oder Bacillus, oder Fungi, speziell aus der Gattung Aspergillus, Trichoderma, Rhizopus, Penicillium, Irpex zum Einsatz. Es ist auch möglich, gewünschtenfalls die Strukturgene der Enzyme in geeignete Stämme von Mikroorganismen zu klonieren und zu exprimieren. Hierzu ist an sich jeder Mikroorganismus geeignet, der die zu klonierende DNA für das Enzym plasmidisch (episomal) oder genomisch (chromosomal) aufnimmt und die ent sprechenden Funktionen ausüben kann.

Das im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Enzym oder Enzymgemisch kann in Form eines Pulvers oder einer wäßrigen Lösung des Enzyms oder Enzymgemisches verwendet werden. Zweck mäßige Enzyme bzw. Enzymgernische sind hierbei Enzympräparate, wie sie üblicherweise bei der industriellen Herstellung an fallen. Solche Enzympräparate enthalten in der Regel nicht nur ein einziges Enzym oder ein Gemisch von Enzymen, sondern noch andere herstellungsbedingte Begleitstoffe in untergeordneten Mengen. Ein Beispiel für solche Begleitstoffe sind z. B. Salze, die zur Präzipitation des Enzyms aus der Mutterlauge, wie diese nach Abtrennung der Biomasse aus einer Fermentationsbrühe er halten wird, zugesetzt werden und bei der Präzipitation teil weise vom Enzym-Präzipitat eingeschlossen werden können. Die Enzyme oder Enzymgemische können ferner übliche Enzymstabilisa toren und übliche Stell- und Konservierungsmittel als weitere Begleitstoffe enthalten. Beispiele für solche Begleitstoffe sind Natriumbenzoat, Calciumsalze, Glukose, Parabene, Kalium- und Natriumsorbat, Kochsalz. Werden wäßrige Lösungen des Enzyms oder Enzymgemisches eingesetzt, so können diese durch nachträg liches Lösen von Enzym- bzw. Enzymgemisch-Pulvern zubereitet werden; oder es können in einer anderen Variante auch direkt die Mutterlaugen, wie diese nach Abtrennung der Biomasse aus der Fermentationslösung anfallen, gegebenenfalls nach Aufkon zentrierung oder Verdünnung verwendet werden. Auch solche wäß rigen Lösungen der Enzyme bzw. Enzymgemische enthalten in der Regel noch einen geringen Anteil herstellungsbedingter Begleit stoffe neben der eigentlichen Enzymaktivität bzw. neben den verschiedenen Enzymaktivitäten bei Enzymgemischen. Enzymgerni sche können einerseits direkt durch Fermentation erhalten wer den, wobei dann die jeweils üblicherweise durch den eingesetz ten Mikroorganismus gebildeten Enzyme in natürlichen Mengen verhältnissen miteinander vermischt vorliegen. Enzymgernische können andererseits jedoch auch durch einfaches Mischen von handelsüblichen Einzelenzymen hergestellt werden.

Die Erfindung betrifft auch die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Enzymgranulate, die aktivitätsstabil und staubarm sind und sich in besonderer Weise zur Verwendung in lebensmitteltechnologischen Anwendungen oder zur Einarbei tung in Rezepturen für lebensmitteltechnologische Anwendungen eignen. Solche erfindungsgemäßen Enzymgranulate sind insbeson dere weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß sie aus
einem Granulatkern mit der Zusammensetzung
0,08 bis 22 Gew.-% (Trockensubstanz) Enzym oder Enzymgemisch,
55 bis 96,92 Gew.-% (Trockensubstanz ohne Feuchte) einer Mehl type mit einem Ausmahlungsgrad von 30% bis 100%, wobei die Mehltype durch Ausmahlen einer, gegebenenfalls zuvor gewa schenen und/oder gereinigten, mit trockenem Heißdampf behandel ten Mehlquelle gewonnen wurde,
gegebenenfalls bis zu insgesamt 18,5 Gew.-% enzym- und ernäh rungsphysiologisch verträgliche Granulierhilfsstoffe (als was serfreie Substanz berechnet),
3 bis 12 Gew.-% Feuchte, wobei die Summe der Bestandteile aus Enzym oder Enzymgemisch, Mehl-Trockensubstanz Feuchte und gege benenfalls Granulierhilfsstoff 100 Gew.-% beträgt,
und gewünschtenfalls aus einer oder mehreren, den Granulatkern umhüllenden Schutzschichten bestehen. Sind die erfindungsgemä ßen Enzymgranulate mit einer oder mehreren Schutzschichten überzogen, so beträgt die Menge der Schutzschichtenbestandteile (als Trockensubstanz) vorzugsweise nur 1 bis 20 Gew.-% bezogen auf den unbeschichteten Granulatkern als 100 Gew.-%.

Zweckmäßige erfindungsgemäße Enzymgranulate besitzen einen Granulatkern aus 0,08 bis 11 Gew.-% (Trockensubstanz) Enzym oder Enzymgemisch, 66 bis 96,92 Gew.-% (Trockensubstanz ohne Feuchte) einer Mehltype mit einem Ausmahlungsgrad von 30% bis 100%, wobei die Mehlytype durch Ausmahlen mit trockenem Heiß dampf behandelten Mehlquelle gewonnen wurde, gegebenenfalls bis zu insgesamt 14,5 Gew.-% enzym- und ernährungsphysiologisch verträgliche Granulierhilfsstoffe (als wasserfreie Substanz berechnet), und 3 bis 12 Gew.-% Feuchte, wobei die Summe der Bestandteile des Granulatkerns (also Enzym oder Enzymgemisch, Mehl-Trockensubstanz Feuchte und gegebenenfalls Granulierhilfs stoffe) 100 Gew.-% beträgt. Besonders bevorzugte erfindungs gemäße Enzymgranulate besitzen einen Granulatkern aus 1,9 bis 7,8 Gew.-% (Trockensubstanz) Enzym oder Enzymgemisch, 76 bis 94,6 Gew.-% (Trockensubstanz ohne Feuchte) der vorstehenden Mehltype mit angegebenem Ausmahlungsgrad und Herkunft bzw. Vorbehandlung, insgesamt 0,5 bis 5,4 Gew.-% enzym- und ernäh rungsphysiologisch verträgliche Granulierhilfsstoffe (als was serfreie Substanz berechnet), und 3 bis 12 Gew.-% Feuchte, wobei die Summe der Bestandteile des Granulatkerns 100 Gew.-% bezogen auf unbeschichtete Granulatpartikel beträgt.

Besonders vorteilhafte, vorstehend beschriebene erfin dungsgemäße Enzymgranulate basieren im Hinblick auf den Mehlbe standteil vorzugsweise auf Leguminosenmehlen oder Mehlen aus Früchten der Familie Malvaceae, wie diese weiter oben bereits detailliert beschrieben sind.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden vorteilhafte, aktivitätsstabile und staubarme Enzymgranulate für lebensmit teltechnologische Anwendungen oder zur Einarbeitung in Rezeptu ren für lebensmitteltechnologische Anwendungen bereitgestellt. Das derart bereitgestellte erfindungsgemäße Enzymgranulat weist im Hinblick auf die Weiterverarbeitung verschiedene Vorteile auf. Zum einen weist es eine außergewöhnliche Thermostabilität, Druckstabilität und Friktionsstabilität auf. Dadurch gelingt es, Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Durch das erfindungsgemäße Enzymgranulat werden die Enzyme in einer Form zur Verfügung gestellt, die es ihnen ermöglicht, auch hohe Be anspruchungen bei der Lagerung und Weiterverarbeitung ohne gravierende Aktivitätsverluste zu überstehen. Neben der guten Belastbarkeit bei der Lagerung und Weiterverarbeitung weist das erfindungsgemäße Enzymgranulat eine Reihe weiterer günstiger Eigenschaften auf. So zeigen die erfindungsgemäßen Enzymgranu late nicht nur eine günstige Lagerstabilität, sondern weisen auch nur eine allenfalls vernachlässigbare, außerordentlich geringe Keimbelastung auf. Sie sind freifließend und zeigen daher eine gute Riesel- und Dosierfähigkeit. Darüber hinaus weisen sie nach den in der Lebensmitteltechnologie üblichen Testverfahren keine Verbackungsneigung und auch keine Neigung zur Staubbildung auf. Das erfindungsgemäße Enzymgranulat be sitzt weiterhin eine vorteilhafte Korngrößeneinstellung, wo durch insbesondere auch eine günstige Einmischbarkeit und Ein arbeitbarkeit in die Rezepturbestandteile von Backmittelmi schungen und anderen pulverförmigen Rezepturen bzw. Vormischun gen gewährleistet wird; die erfindungsgemäßen Enzymgranulat-Teil chen zeigen dabei keine Neigung zur Entmischung und können daher gut verarbeitet werden und insbesondere z. B. auch in Teigen, z. B. für Brot und andere Backwaren, ihre erwünschte Wirkung optimal entfalten, insbesondere werden die Enzyme aus den erfindungsgemäßen Enzymgranulaten überraschend schnell bei ihrer Anwendung freigesetzt.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung daher auch die direkte Verwendung der erfindungsgemäßen Enzymgranulate in lebensmitteltechnologischen Anwendungen oder zur Einarbeitung in Rezepturen und Vormischungen für solche Anwendungen: z. B. die Einarbeitung der Enzymgranulate in Teigmischungen, bspw. für die Herstellung von Brot oder anderen Backwaren, oder die Verwendung der Enzymgranulate zur Herstellung von bspw. pulver förmigen oder granularen Backmittelmischungen. Weitere erfin dungsgemäße Verwendungen der Enzymgranulate betreffen ihren Einsatz im Brauwesen, insbesondere zur Verbesserung der Filtra tionseigenschaften des Braugutes, sowie ihren Einsatz bei der Stärkeverflüssigung und insbesondere Alkoholherstellung.

Erläuterungen zu den Figuren

Fig. 1 Langzeitlagerstabilität eines erfindungsgemäßen Pen tosanase-Granulates (siehe Beispiel 3).

Fig. 2 Langzeitlagerstabilität eines erfindungsgemäßen Cel lulase-Granulates (siehe Beispiel 3).

Beispiele

Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorstehende Erfin dung näher erläutern, ohne diese jedoch in ihrem Umfang einzu schränken.

Beispiel 1 Mehlgewinnung (Heißdampfbehandlung und Ausmahlen)

Die Heißdampfbehandlung der Mehlquellen (ganze Getreidekörner oder Leguminosenfrüchte) erfolgte in einer Entkeimungsanlage mit folgendem Aufbau:

- dampfbeheizte Vorwärmschnecke, Temperatur ca. 40 bis 50°C;
- wärmeisolierter und kontinuierlich arbeitender Bedämpfer (vertikal stehender konischer Zylinder mit Höhe 5 m; Durch messer oben ca. 40 cm, unten ca. 60 cm; Temperatur ca. 100 bis 110°C)
- drei Dampf-Ringdüsen im oberen Bereich des Bedämpfers und im unteren Bereich drei vertikal angeordnete Dampflanzen;
- dampfbeheizte Austragsschnecke;
- ein nachgeschalteter Fließbett-Trockner und ein sich daran anschließender Fließbett-Kühler.

Die Getreide- oder Leguminosenkörner wurden kontinuierlich mittels der dampfbeheizten Vorwärmschnecke in den konischen Bedämpfer gefördert. Dort erfolgte über die drei Ringdüsen und drei Dampflanzen die Beaufschlagung mit trockenem Heißdampf (von 8 bar auf 0,8 bar Überdruck reduziert). Die Guttemperatur im Bedämpfer betrug ca. 100°C, die Verweilzeit ca. 40 Minuten. Der Austrag der behandelten Getreide- oder Leguminosenkörner erfolgte über eine dampfbeheizte Schnecke, durch die das behan delte Gut zur Entfernung von Dampf und gegebenenfalls bei der Behandlung gebildeten Kondensates in einen Fließbett-Trockner überführt wurde. Nach Abkühlung in einem sich anschließenden Kühlfließbett erfolgte die Vermahlung der behandelten Getreide- oder Leguminosenkörner in an sich klassischer Weise bis zum gewünschten Ausmahlungsgrad.

Die nach Heißdampf-Behandlung erhaltenen Mehle wiesen folgende durchschnittliche Eigenschaften auf:

Feuchtigkeit ca. 10 bis 15 Gew.-% (+/- 2 Gew.-%);
Gesamtkeimzahl unter 100/g;

25 g Proben waren in Bezug auf E. Coli, Salmonella, Pseudomonas aeruginosa negativ; ebenso konnte Hefe und Schimmel nicht nach gewiesen werden.

Die erfindungsgemäß heißdampfbehandelten Mehle wiesen somit eine hervorragende mikrobiologische Reinheit auf. Diese hohe mikrobilogische Reinheit wurde auch bei hohen Ausmahlungsgraden (hoher Schalenanteil im Mehl) eingehalten. Die erfindungsgemäß behandelten Mehle eigneten sich hervorragend für die nachfol gende Granulierung von Enzymen unter milden Bedingungen ins besondere unter Bedingungen ohne thermische Behandlung oder ohne thermische bzw. chemische Keimzahlreduzierung.

Beispiel 2 Herstellung erfindungsgemäßer Enzymgranulate

Zur Herstellung erfindungsgemäßer Enzymgranulate für lebens mitteltechnologische Anwendungen oder zur Einarbeitung in Re zepturen für diese Anwendungen wurden konventionelle Enzymprä parate und gemäß Beispiel 1 erhaltene Leguminosenmehle durch Agglomeration einer pulverförmigen Ausgangsmischung unter Zu satz von Granulierflüssigkeit hergestellt. Das Leguminosenmehl wurde in einem satzweise arbeitenden Pflugscharmischer/Agglo merator (Lödige-Mischer mit Messerkopf) unter Einsprühen einer Enzym-haltigen, wäßrigen Granulierflüssigkeit intensiv durch mischt und das entstandene Granulat anschließend in einem kon tinuierlichen Fließbett-Trockner getrocknet. Unterkorn (< 50 µm) und Überkorn (insbesondere < 1000 µm) wurden abgesiebt.

Die eingesetzten wäßrigen Flüssig-Enzymkonzentrate waren wie folgt aus den angegebenen Bestandteilen zusammengesetzt:

a) Enzymkonzentrat einer Protease vom Subtilisin 309-Typ:
13 Gew.-% Enzymprotein, 26,8 Gew.-% inaktives Protein plus Restzucker u. a. Begleit- und Inhaltsstoffe, Rest Wasser auf 100 Gew.-%;
Aktivität 1 984 000 DU/g, Gesamttrockensubstanzgehalt 39 bis 39,8 Gew.-%.
b) Enzymkonzentrat einer α-Amylase (vom Typ Optiamyl®, Her steller Solvay Enzymes GmbH & Co KG, Nienburg/DE; Herkunfts stamm Bacillus licheniformis):
18 Gew.-% Enzymprotein, 21,6 Gew.-% inaktives Protein plus Restzucker u. a. Begleit- und Inhaltsstoffe, Rest Wasser auf 100 Gew.-%;
Aktivität 1 023 000 MWU/g, Gesamttrockensubstanzgehalt 39,6 Gew.-%.

Als Mehl wurde in diesem Beispiel Erbsenfeinmehl oder Sojafein mit einem Ausmahlungsgrad von 90% eingesetzt. Die Spezifika tion der Korngrößenverteilung der eingesetzten Erbsen- bzw. Sojafeinmehle (Messung mittels Labor-Luftstrahlsieb Alpine A 200 LS) wies eine sehr enge Korngrößenverteilung unter 150 µm mit sehr feiner Qualität auf:

Erbsenfeinmehl: 64 Gew.-% < 36 µm
Sojafeinmehl: 49 Gew.-% < 36 µm.

Das Sojamehl war vollentölt, die Mehle wiesen eine Feuchte von 9,4 Gew.-% auf.

Die im Granulationsverfahren eingesetzte pulverförmige Aus gangsmischung aus Mehl wurde mit einer wäßrigen Sprühlösung aus Enzymkonzentrat, enthaltend die angegebene Protease oder α-Amylase, granuliert. Als Apparatur wurde ein 5 l-Lödigemischer mit Messerkopf, eine Schlauchpumpe (ohne Düse) und ein Wirbel schichttrockner eingesetzt.

Auf einen Teil der erhaltenen Granulatteilchen wurde noch eine Beschichtung in einer Menge von 20 Gew.-% bezogen auf das unge coatete Granulat im Wirbelbettverfahren aufgebracht.

Es wurden jeweils schön gerundete Enzymgranulate (ohne Agglome ratbildung durch Zusammenbacken oder Verklumpen der Granulat teilchen) mit hervorragender mikrobiologischer Qualität spezi fikationsgerecht hinsichtlich Korngrößenverteilung und Aktivi tät und mit sehr guten technologischen Granulateigenschaften hergestellt. Die in den nachfolgenden Versuchen gemessenen Staubwerte nach dem E-Test (= Elutriationstest) konnten ge wünschtenfalls durch weitere Siebung auf einem Luftstrahlsieb (z. B. der Firma Alpine mit Sieben geeigneter µm-Abmessungen) deutlich weiter verbessert, d. h. erniedrigt werden. Die gemes senen Heubach-Enzymstaubwerte blieben dabei auf dem gefundenen sehr niedrigen Niveau, z. B. bei unbeschichteten Enzymgranu laten von ca. 0,12 mg/20 g an der Nachweisgrenze.

Versuch 2.1 Granulierung von Protease mit Erbsenfeinmehl Rezeptur

Versuchsdurchführung und Zeitablauf

Produkteigenschaften

Versuch 2.2 Granulierung einer α-Amylase mit Sojafeinmehl Rezeptur

Versuchsdurchführung und Zeitablauf

Produkteigenschaften

In den vorstehenden Versuchen 2.1 bis 2.2 bedeuten:
Heubach-Enzymstaub = Die Heubach-Staubmessung wird zur Bestim mung von Abriebstaub verwendet. Der Staub wird von der Probe durch mechanische Einwirkung von Stahlku geln in einem Staubtopf erzeugt. Teilchen, die klei ner sind als 50 µm, werden durch einen kontrol lierten, trockenen Luftstrom ausgetragen und auf ei nem Filter gesammelt und ausgewogen. Im Fall von En zym-haltigen Proben kann auch die vom Filter aufge fangene Enzymaktivität in üblicher Weise gemessen und in der entsprechenden Enzymeinheit bezogen auf die eingesetzte Probenmenge angegeben werden.

E-Test = Elutriationstest = Ein Granulatbett wird mit einer kontrollierten Luftgeschwindigkeit für eine festge legte Zeit durchströmt und der abgelöste Staub in einer Waschflasche gesammelt. Der Gehalt an gelöstem Enzym wird anschließend mit der Bestimmungsmethode für die zu untersuchende Enzymaktivität ermittelt und in der entsprechenden Enzymeinheit bezogen auf die Testmenge des Granulates in g angegeben.

DU = Die Aktivität der in den Enzymgranulaten verarbeite ten Proteasen wurde in Delft Units (DU) bestimmt. 1000 DU entsprechen der proteolytischen Aktivität, die bei einem Volumen von 1 ml einer 2%-igen Enzym lösung (w/w) nach Abbau von Casein eine Extinktions differenz (1 cm Lichtweg; 275 nm; Bestimmung gegen Blindprobentest) von 0,400 ergibt.

MWU = Modifizierte Wohlgemuth-Einheit; gemessen wird die Enzymmenge, die unter den Testbedingungen 1 mg lösli cher Stärke in 30 Minuten zu einem Dextrin definier ter Größe abbaut.

Die Löslichkeit wurde wie folgt bestimmt:
In einem 400 ml-Becherglas wurden 200 ml einer wäßrigen 2%-igen Natriumtripolyphosphat-Lösung bei 22°C mit einem mechani schen Flügelrührer mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit von 700 Umdrehungen pro Minute gerührt. Die Lösung hatte einen Wasserhärtegrad von 15° Deutsche Härte.

Unter Vermeidung von Klumpenbildung wurden 1 g Enzymgranulat in die gerührte Lösung gegeben. Nach 2, 3 und 5 Minuten wurden Proben entnommen, die über eine Nutsche (Filterpapier: Schlei cher und Schüll 589) angesaugt wurden. In den Filtraten wurde dann die jeweilige enzymatische Aktivität ermittelt. Die in den Filtraten bestimmte Proteaseaktivität (gemessen in DU) wurde auf die in den zugegebenen Enzymgranulaten enthaltene Enzym aktivität bezogen, wobei die Ausgangsaktivität in 1 g Enzymgra nulat 100% Proteaseaktivität entspricht. Die Amylaseaktivität (gemessen in MWU) wurde analog bestimmt.

Beispiel 3

Zur Herstellung erfindungsgemäßer Enzymgranulate für lebens mitteltechnologische Anwendungen oder zur Einarbeitung in Re zepturen für diese Anwendungen wurden konventielle feste Enzym präparate und gemäß Beispiel 1 erhaltene Getreidemehle durch Herstellung einer pulverförmigen Ausgangsmischung und nachfol gende Agglomeration unter Zusatz von Granulierflüssigkeit granuliert.

Das Pulver und eine eingesprühte Granulierflüssigkeit wurden in einem kontinuierlichen Schnellmischer Typ Flexomix (Fa. Schugi) intensiv durchmischt und das entstandene Granulat anschließend in einem kontinuierlichen Fließbetttrockner getrocknet.

Unterkorn < 100 µ wurde im Fließbetttrockner ausgeblasen (Wind sichtung), Überkorn < 800 µ abgesiebt und gemahlen. Das Fehlkorn wurde vollständig recykliert.

Die Vormischung bestand aus < 95 Gew.-% Weizenvollkornmehl als Träger und < 5 Gew.-% Enzymkonzentratpulver. Die Sprühlösung war eine 4 bis 10 gew.-%ige wäßrige Lösung einer modifizierten Stärke.

Folgende Enzympräparate kamen zum Einsatz:

Als Mehl wurde in diesem Beispiel Weizenvollkornmehl mit einem Ausmahlungsgrad von 100% eingesetzt. Die Spezifikation der Korngrößenverteilung des eingesetzten Weizenvollkornmehls (Messung mittels Labor-Luftstrahlsieb Alpine A 200 LS) war wie folgt (durchschnittliche Werte):

Korngröße
Gew.-%-Anteil
Bereich
(Spezifikation)
300 µm
ca. 4
< 300 bis 250 µm	ca. 10
< 250 bis 200 µm	ca. 10
< 200 bis 150 µm	ca. 15
< 150 bis 100 µm	ca. 15
< 100 bis 50 µm	ca. 20
< 50 µm	ca. 26

Für die Granulation erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Feinanteil (< 50 µm) des eingesetzten Mehles möglichst gering (z. B. insbesondere unter 30 Gew.-%) gehalten wird.

Die im Granulationsverfahren eingesetzte pulverförmige Aus gangsmischung aus Enzympräparat und Mehl bestand aus 95 Ge wichtsanteilen Weizenvollkornmehl als Träger und 5 Gewichts anteilen Enzymkonzentratpulver. Die pulverformige Ausgangsmi schung wurde mit einer wäßrigen Sprühlösung, enthaltend 4 Gew.-% gelöste modifizierte Stärke, agglomeriert. Weitere beispielhafte Verfahrensbedingungen ergeben sich aus Tabelle I, die Produkteigenschaften der dabei erfindungsgemäß erhaltenen Enzymgranulate ergeben sich aus Tabelle II.

Es wurden unter minimalen Massenverlusten (< 3 Gew.-%) Enzym granulate mit hervorragender mikrobiologischer Qualität spezi fikationsgerecht hinsichtlich Korngrößenverteilung und Aktivi tät mit sehr guten technologischen Granulateigenschaften herge stellt.

Tabelle I

Verfahrensbedingungen zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Enzymgranulates

Tabelle II

Produkteigenschaften erfindungsgemäßer Enzymgranulate

Die Langzeitlagerstabilität der in diesem Beispiel hergestell ten Enzymgranulate wurde unter folgenden Bedingungen bestimmt: 25°C, 60% relative Luftfeuchte, Lagerung in Polyethylenbeu teln.

Die Ergebnisse sind in den Fig. 1 und 2 wiedergegeben und zeigen die hervorragende Langzeitlagerstabilität erfindungsge mäßer Enzymgranulate über 12 Monate. Im Rahmen der Meßgenauig keit wurden im Wesentlichen keine Aktivitätsverluste beobach tet.

Soweit in der vorliegenden Anmeldung auf Enzymaktivitäten Bezug genommen wird, erfolgte die Aktivitätsbestimmung für das jewei lige Enzym nach an sich üblichen, dem Fachmann geläufigen Stan dardmethoden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines aktivitätsstabilen und staubarmen Enzymgranulates zur Verwendung in lebensmitteltech nologischen Anwendungen oder zur Einarbeitung in Rezepturen für lebensmitteltechnologische Anwendungen, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst ein Feuchtgranulat herstellt, indem man
0,01 bis 20 Gew.-Teile Enzym oder Enzymgemisch (berechnet als Trockensubstanzgehalt des eingesetzten Enzympräparates),
80 bis 99,99 Gew.-Teile (inklusive Feuchtegehalt) einer organi schen Mehltype mit einem Ausmahlungsgrad von 30% bis 100%,
wobei die Mehltype durch Ausmahlen einer mit trockenem Heiß dampf behandelten Mehlquelle gewonnen wurde,
und wobei sich die Gew.-Teile des Enzyms oder Enzymgemisches und der Mehltype auf 100 Gew.-Teile summieren,
gewünschtenfalls bis zu insgesamt 20 Gew.-Teile enzym- und ernährungsphysiologisch verträgliche Granulierhilfsstoffe (be rechnet als wasserfreie Granulierhilfsstoffe),
unter Verwendung einer berechneten Menge Wasser, die zur Ein stellung eines Feuchtegehaltes im Feuchtgranulat von 20 bis 50 Gew.-% (bezogen auf die Summe der Bestandteile des Feucht granulates als 100 Gew.-%) ausreicht,
in einem Schnellmischer durch intensives Mischen unter zumin dest zeitweiser Verwendung eines Messerkopfes zu einem klebe freien Feuchtgranulat mit Partikeln im gewünschten Korngrößen bereich aufbaut,
man das derart erhaltene Feuchtgranulat gewünschtenfalls zu sätzlich weiter ausrundet, bevor man weiterhin das Feuchtgra nulat trocknet und gewünschtenfalls das getrocknete Enzymgranu lat durch Siebung von Unter- und/oder Überkorn befreit,
sowie gewünschtenfalls die Partikel der durch Siebung erhalte nen Gutkornfraktion des Enzymgranulates noch mit einer oder mehreren enzym- und ernährungsphysiologisch verträglichen Schutz schichten überzieht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung des Feuchtgranulates
0,01 bis 10 Gew.-Teile Enzym oder Enzymgemisch, vorzugs weise 2 bis 7 Gew.-Teile Enzym oder Enzymgemisch,
90 bis 99,99 Gew.-Teile Mehltype, vorzugsweise 93 bis 98 Gew.-Teile Mehltype,
gewünschtenfalls bis zu insgesamt 15 Gew.-Teile, vorzugs weise 0,5 bis 5 Gew.-Teile, Granulierhilfsstoffe,
und eine berechnete Menge Wasser einsetzt, die zur Einstellung eines Feuchtegehaltes von 25 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von 25 bis 35 Gew.-% ausreicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausmahlungsgrad der Mehltype 50 bis 100%, vorzugsweise 70 bis 100% beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der Mehltype als Mehlquelle Getreidekörner, Legu minosenfrüchte und/oder Früchte der Familie Malvaceae einge setzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Mehlquelle mit trockenem Heißdampf mit einer Temperatur von insbesondere 100 bis etwa 110°C unter annähernd Normaldruck bis leichtem Überdruck und einer Behandlungsdauer von bis zu etwa 1 Stunde durchgeführt wurde.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Feuchtgranulat mit einem Korngrößenbereich von 50 bis 800 µm, vorzugsweise von 50 bis 500 µm, aufbaut.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die pulvrigen, gegebenenfalls vorgemischt vorliegenden Bestandteile für das Enzymgranulat satzweise oder kontinuier lich in den Schnellmischer zu führt und dann ebenfalls satzweise oder kontinuierlich eine zur Einstellung des Feuchtegehaltes geeignete Menge Wasser oder eine geeignete Menge einer wäßrigen Lösung, gegebenenfalls mit darin gelösten Granulierhilfsstoffen oder darin gelöstem Enzym oder Enzymgemisch, zudosiert und man nach vorgegebener Verweildauer das Enzymfeuchtgranulat aus dem Schnellmischer entnimmt oder kontinuierlich abzieht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man von den Bestandteilen für das Enzymgranulat nur die Mehl type in pulvriger Form satzweise oder kontinuierlich dem Schnellmischer zuführt und dann ebenfalls satzweise oder kon tinuierlich eine wäßrige Enzym-Lösung mit einem auf die Mehl menge abgestimmten Enzym- oder Enzymgemisch-Gehalt und einer zur Einstellung des Feuchtegehaltes geeigneten Menge Wasser zudosiert.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Enzymgranulat mit einer oder mehreren enzym- und ernäh rungsphysiologisch verträglichen Schutzschichten überzieht, wobei die Menge der Schutzschichtenbestandteile (als Trocken substanz) vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-% bezogen auf das unbe schichtete Enzymgranulat als 100 Gew.-% beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym oder Enzymgemisch in Form eines Pulvers oder einer wäßrigen Lösung des Enzyms oder Enzymgemisches eingesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym oder Enzymgemisch eine Hydrolase, vorzugsweise aus der Gruppe der Carbohydrasen, Proteasen, Lipasen und Esterasen, eine Oxidase oder ein Gemisch derselben ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von Einzelenzymen oder ein natürliches Enzymgemisch (Enzym mit Nebenaktivitäten) mikrobieller, pflanzlicher oder tierischer Herkunft eingesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbohydrasen ausgewählt sind aus β-Glucanasen, Cellulasen, Amylasen, Pentosanasen, Pectinasen, Xylanasen, Arabanasen, Hemicellulasen, Galactomannanasen, Polygalacturonasen, Phyta sen, Glucoamylasen, α-Galactosidasen, Pullulanasen, Driselase®.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidasen Glucoseoxidasen, Lipoxigenasen oder Peroxidasen sind.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Granulierhilfsstoffe enzym- und ernährungsphysiologisch verträgliche Bindemittel, Füllstoffe, Verdickungsmittel und/oder organische Lösungsmittel (natürlichen Ursprungs) einge setzt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel abgebaute lösliche Stärke und/oder Weizenkleber eingesetzt wird.

17. Aktivitätsstabiles und staubarmes Enzymgranulat zur Ver wendung in lebensmitteltechnologischen Anwendungen oder zur Einarbeitung in Rezepturen für lebensmitteltechnologische An wendungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzymgranulat nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 16 erhältlich ist.

18. Enzymgranulat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß es aus
einem Granulatkern mit der Zusammensetzung
0,08 bis 22 Gew.-% (Trockensubstanz) Enzym oder Enzymgemisch,
55 bis 96,92 Gew.-% (Trockensubstanz) einer Mehltype mit einem Ausmahlungsgrad von 30% bis 100%, wobei die Mehlytype durch Ausmahlen einer mit trockenem Heißdampf behandelten Mehlquelle gewonnen wurde,
gegebenenfalls bis zu insgesamt 18,5 Gew.-% enzym- und ernäh rungsphysiologisch verträgliche Granulierhilfsstoffe (als was serfreie Substanz berechnet),
3 bis 12 Gew.-% Feuchte, wobei die Summe der vorstehenden Be standteile des Granulatkerns 100 Gew.-% beträgt,
und gegebenenfalls aus einer oder mehreren, den Granulatkern umhüllenden Schutz schichten besteht.

19. Enzymgranulat, nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Schutzschichtenbestandteile (als Trockensub stanz) 1 bis 20 Gew.-% bezogen auf den unbeschichteten Granu latkern als 100 Gew.-% beträgt.

20. Verwendung von Enzymgranulaten gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19 in lebensmitteltechnologischen Anwendungen oder zur Einarbeitung in Rezepturen für lebensmitteltechnologische An wendungen.

21. Verwendung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man die Enzymgranulate zur Herstellung von Backmittelmischungen einsetzt.

22. Verwendung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man die Enzymgranulate in eine Teigmischung einarbeitet.

23. Verwendung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man die Enzymgranulate im Brauwesen einsetzt, insbesondere zur Verbesserung der Filtrationseigenschaften des Braugutes.

24. Verwendung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man die Enzymgranulate bei der Stärkeverflüssigung einsetzt, insbesondere bei der Stärkeverflüssigung für die Alkoholher stellung.

25. Verwendung von Leguminosenmehlen oder von Mehlen aus Früchten der Familie Malvaceae zur Herstellung von Enzymgranu laten, vorzugsweise zur Herstellung von Enzymgranulaten für lebensmitteltechnologische Anwendungen oder zur Einarbeitung in Rezepturen für lebensmitteltechnologische Anwendungen.