專利名稱：從柑桔泡囊提取柑桔纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從柑桔泡囊(citrus vesicle)提取的柑桔纖維。獲得的干柑桔纖維作為用于飲料、焙烤食品、肉或肉醬、糖食、果醬和果凍、乳制品、調(diào)料、能量排(energy bar)等的食物添加劑是有用的。
背景技術(shù)：
目前用于制備柑桔汁的的方法使用提取器用于將該果實含汁內(nèi)部與其外果皮分開。提取器提取的汁包含汁本身以及稱作柑桔泡囊的果膠物質(zhì)和纖維素物質(zhì)。這些物質(zhì)有時也稱作粗漿、漂浮物(floater)、柑桔單元(citrus cell)、漂浮漿(floating pulp)、汁囊或漿。
一般通過過濾，使用裝置例如槳式精整機、螺旋后縮聚器(screwfinisher)和渦輪過濾器將柑桔泡囊與汁分離。柑桔泡囊含有大量的汁溶固體。為節(jié)約，柑桔泡囊通常進行水洗步驟，例如使用攪拌器、螺旋混合器、攪拌機、在線靜態(tài)混合器、精整機或渦輪過濾器。水洗步驟產(chǎn)生稱為水提取的可溶性橙固體(WESOS)或簡稱為“漿洗”(pulpwash)的二級汁流。認為也稱作“洗滌漿”的洗滌單元(washed cell)是來自該步驟的廢物。一般地，將洗滌單元與(來自上述提取方法的)果皮混合，進一步加工(例如用石灰處理以有助于脫水)，并干燥用作家畜飼料。
已進行了一些努力以從柑桔廢物中回收可能有價值的成分。例如，F(xiàn)icca等的美國專利6,183,806 B1描述了柑桔皮提取物以及從該提取物制備的粉。將柑桔皮用酒精溶劑提取，并將固體殘渣除溶劑以回收橙粉。柑桔皮以粉碎的塊或顆粒提供。粉碎的塊或顆?？梢砸韵礈鞚{(果渣)的形式提供。Ficca有些非常規(guī)地使用術(shù)語“洗滌漿”指果皮的成分果渣。Ficca指出從果渣提取的橙粉與從橙皮獲得的粉在組成上是相似的。
洗滌的柑桔單元含有柑桔纖維，其是一種有價值的柑桔成分，并具有相對高的總食用纖維含量以及可溶性和不溶性食用纖維平衡比例。與谷基纖維相比，不溶性纖維(主要是纖維素)以及可溶性纖維(主要是果膠)的平衡食用纖維譜在生理功能方面是有利的。柑桔纖維，特別是橙漿纖維，與其它柑桔纖維例如Vitacel柑桔纖維(可從Rettenmaier獲得)相比，具有非常高的持水能力，產(chǎn)生高的粘性。
開發(fā)用于從柑桔泡囊回收柑桔纖維的方法，特別是以有效且相對節(jié)省成本的方式回收柑桔纖維的方法將是期望的。開發(fā)能夠回收柑桔纖維而不需要使用可能有害的試劑的方法將是特別期望的。開發(fā)提供能夠用作食物和飲料成分的柑桔纖維的方法將是尤其期望的。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明涉及純化柑桔泡囊中的柑桔纖維以獲得適于人消費的食品添加劑的方法。所述方法包括用水洗滌柑桔泡囊以去除不需要的味道、氣味、顏色、糖、酸等物質(zhì)的任選步驟。使泡囊與有機溶劑接觸，獲得有機溶劑洗滌的泡囊。將所述有機溶劑洗滌的泡囊除除溶劑，并將其中的干柑桔纖維回收。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述提取方法使用醇溶劑，且固體-溶劑重量比為至少約0.25∶1，優(yōu)選為至少約0.5∶1。所述溶劑提取以至少兩個逆流階段進行。所述溶劑的至少一部分，優(yōu)選至少約70％被回收并被再利用。
在本發(fā)明的另一方面，通過上述提取方法制備干柑桔纖維。所述干柑桔纖維作為用于例如飲料、焙烤食品、肉或肉醬、糖食、果醬和果凍、乳制品例如酸乳酪、調(diào)料、能量排等的食品添加劑是有用的。
在本發(fā)明的另一方面，柑桔纖維的總食用纖維含量為約60％至約85wt％，且持水能力為約9至約25(w/w)。
在一個實施方案中，干柑桔纖維的總食用纖維含量為約60至約80wt％，且持水能力為約7至約12(w/w)。優(yōu)選地，所述總食用纖維含量為至少約70wt％，且持水能力為至少約8(w/w)。
附圖簡述本發(fā)明的目的、特征以及優(yōu)點通過以下本發(fā)明的一些實施方案的更詳盡描述以及附圖中的例示將變得清楚，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的兩階段逆流溶劑提取方法的示意圖。
具體實施例方式
將主要參照從橙泡囊中提取橙纖維來描述本發(fā)明。應(yīng)理解，所述方法可以用于從來自多種其它類型的柑桔類水果的柑桔泡囊中提取柑桔纖維，所述其它柑桔類水果不限于包括紅桔、酸橙、檸檬和葡萄柚在內(nèi)的實例。所述柑桔泡囊一般的含水量為至少約80wt％，且通常為約90至約97wt％。
本文使用的術(shù)語“柑桔泡囊”是指柑桔類水果的內(nèi)部含汁部分含有的果膠物質(zhì)和纖維素物質(zhì)。柑桔泡囊有時也被稱為粗漿、漂浮物、柑桔單元、漂浮漿、汁囊或漿。
本文使用的術(shù)語“水提取的可溶性固體”是指通過水洗滌柑桔泡囊獲得的二級汁。術(shù)語“水提取的可溶性固體”尤其包括水提取的可溶性橙固體(WESOS)。水提取的可溶性固體有時也稱作“漿洗”。
術(shù)語“水洗滌的泡囊”是指通過用水洗滌將水提取的可溶性固體從中去除的柑桔泡囊。水洗滌的泡囊有時也稱作“洗滌單元”或“洗滌漿”。
本文使用的術(shù)語“柑桔纖維”是指從水洗滌的泡囊獲得的且與其中存在的廢物成分分離的纖維成分。柑桔纖維的特征在于高的總食用纖維含量以及可溶性和不溶性食用纖維的平衡比例。柑桔纖維，特別是橙纖維具有非常高的持水能力。
與從柑桔皮獲取的柑桔粉相比，柑桔纖維顏色較淡，且相對而言沒有什么味道和氣味。相反，從柑桔皮獲得的柑桔粉特征在于柑皮味道、氣味和顏色，其大大限制了產(chǎn)品的使用。柑桔纖維的另外優(yōu)點包括較高的總食用纖維含量(例如，與58％相對，高于70％)；較低的碳水化合物含量(例如，與15％相對，約5％)；以及較高的持水能力(例如，與5.5g/g相對，高于約8克水/克纖維)。柑桔纖維的蛋白質(zhì)含量一般為約8至12wt％。
對于柑桔纖維的功能而言，可溶性和不溶性食用纖維的比例是一個重要的因素。優(yōu)選地，柑桔纖維具有可溶性和不溶性食用纖維的平衡比例。例如，總食用纖維優(yōu)選由約45-50％可溶性食用纖維和約50％-55％的不溶性食用纖維組成。其它的重要因素包括搗精度(粒度測定)和干燥條件(干燥工藝)。通常，較高搗精度(例如較細纖維粒度測定)導(dǎo)致食物和飲料中的纖維更光滑的口感。密度和粒徑可以根據(jù)工藝條件在寬范圍內(nèi)變化。舉例來講，密度可以在約80至約650g/L的范圍內(nèi)，而平均粒徑可以在約15至約600微米的范圍內(nèi)。應(yīng)理解，這些范圍僅僅是示例。例如，在一些應(yīng)用中，可能期望使用明顯較大粒度。一般而言，柑桔纖維可以是非常細的結(jié)構(gòu)至粗粉末結(jié)構(gòu)。
如圖1所示意，可通過過濾，例如使用常規(guī)過濾裝置10如槳式精整機、螺旋后縮聚器或渦輪過濾器將橙泡囊與橙汁分離。然后可使用適宜的裝置20如攪拌器、在線靜態(tài)混合器、精整機或渦輪過濾器將橙泡囊進行任選的水洗步驟。水洗對于去除存在于柑桔泡囊中的不受歡迎的味道、氣味和酸是期望的。水洗步驟20產(chǎn)生水提取的可溶性橙固體(WESOS)流?？梢允褂贸Ｒ?guī)取汁裝置15進一步處理所述水提取的可溶性橙固體與通過過濾10獲得的汁。
使用有機溶劑去除水洗滌的泡囊的味道、氣味和顏色等。所述溶劑應(yīng)該是極性的且與水混溶的，以有利于去除期望的成分。優(yōu)選的溶劑包括低級醇例如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇或丁醇。所述溶劑可以(且優(yōu)選)以水溶液提供。所述溶劑溶液中的溶劑濃度最通常在約70％至約100wt％的范圍內(nèi)。在一個實施方案中，使用75wt％含水乙醇溶液作為溶劑。在一個優(yōu)選實施方案中，使用90wt％含水乙醇溶液作為溶劑。一般而言，溶劑在較低濃度下將除去水溶性成分，而在較高濃度下將除去油溶性成分。任選地，可以將另外的非極性助溶劑加入含水醇中以改善柑桔泡囊中的油溶性成分的回收。這些非極性溶劑的實例包括乙酸乙酯、甲基乙基酮、丙酮、己烷、甲基異丁基酮和甲苯。加入的另外的非極性溶劑可以達到溶劑混合物的20％。許多溶劑，例如乙醇，具有比水低的汽化熱，因此揮發(fā)需要比揮發(fā)相等質(zhì)量的水所需要的能量低。優(yōu)選去除溶劑并回收再利用。
優(yōu)選地，以固體的濕重計，水洗滌的泡囊與有機溶劑以固體-溶劑重量比至少約0.25∶1，優(yōu)選至少約0.5∶1，通常至少約0.75∶1，從1∶1至約5∶1，或從約1.5∶1至約3∶1接觸。在一個實施方案中，固體-溶劑比為約2∶1。
使用單一階段可以完成提取，但是優(yōu)選使用多階段提取例如二、三或四階段提取方法，優(yōu)選使用逆流提取來進行。涉及的可以使用的提取階段的數(shù)量沒有特別的上限。圖1示意地例示了優(yōu)選方案，其中兩階段逆流提取方法分別使用第一和第二溶劑提取器25a和25b。
將水洗滌的泡囊給料至第二提取器25b。含水乙醇溶劑從溶劑罐26給料至第一個溶劑提取器25a。將來自第一溶劑提取器25a的廢溶劑給料至第二溶劑提取器25b，同時將來自第二溶劑提取器25b的提取的柑桔泡囊給料至第一溶劑提取器25a。可以將來自第二溶劑提取器25b的廢溶劑給料至蒸發(fā)器35(任選的)以分離來自廢溶劑的固體(例如糖、顏色、味道、柑桔油等)，廢溶劑可以被濃縮并返回至蒸餾釜24。分離釜殘液(主要是水)并除去。
每個提取階段后，優(yōu)選使用帶式壓濾器(未顯示)進一步去除液體。帶式壓濾器可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的常規(guī)結(jié)構(gòu)。合適的帶式壓濾器的詳述見例如美國專利4,236,445、4,297,215以及5,022,989，這些文獻公開的內(nèi)容在此引入本文作為參考。
將來自第一溶劑提取器25a的溶劑洗滌的泡囊給料至除溶劑器30。除溶劑器30除去提取后殘余的固體中的溶劑和水，能夠?qū)⑷軇┗厥沼糜谶M一步使用，而且確保產(chǎn)品對于工業(yè)和商業(yè)使用安全。除溶劑器30能夠利用間接熱除去固體殘渣中的大量溶劑。或者，能夠例如通過提供來自閃蒸干燥器或流化床干燥器的熱空氣以提供直接熱用于干燥。如果需要，可以使用直接蒸汽除去存留在固體中的任何微量溶劑。優(yōu)選回收來自除溶劑器30的蒸汽并給料至蒸餾釜24以回收至少一部分溶劑。
每個提取步驟的保留時間可以在寬范圍內(nèi)變化，但是通常為約5分鐘或更少，優(yōu)選為約3分鐘或更少。該一個或多個溶劑提取器中的溫度取決于例如使用的溶劑類型等因素，但是最通常的范圍為大氣壓下約40至約180。溫度可以因在高于或低于大氣壓下操作而被適當(dāng)?shù)卦鰷p。任選地，使用技術(shù)例如超聲以提高提取方法的效率。通過保持封閉系統(tǒng)，能夠?qū)⑻崛　⒊軇┖驼麴s期間的溶劑損失最小化。優(yōu)選地，回收并再利用至少約70wt％的溶劑。溶劑補給流將新鮮溶劑遞送至溶劑罐26中以補充沒有回收的所有溶劑。
干橙纖維產(chǎn)品通常為粗粉。如果需要粉末用于特別的用途，可以將該粉磨碎。任選地，對柑桔纖維進行用于特定終用途所需或期望的一種或多種其它處理。例如，天然酶在溶劑提取處理或干燥前可以是滅活的?？梢岳缤ㄟ^超聲或通過常規(guī)的高溫滅活來使酶滅活。
不象許多典型的商品纖維，本發(fā)明的橙纖維具有增稠能力，產(chǎn)生漿質(zhì)地(粗粒級)，并具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。例如，柑桔纖維可用于替代標(biāo)準(zhǔn)焙烤乳酪配方中的1％蔗糖，以具有改進的焙烤穩(wěn)定性以及良好的凍/融穩(wěn)定性。這表明橙纖維具有非常高的持水能力，導(dǎo)致相對高的粘性。
高持水能力能夠有利于許多應(yīng)用(例如，加工肉應(yīng)用)。在其它應(yīng)用中，例如在焙烤產(chǎn)品中，高持水能力可能是不期望的。極其細的研磨纖維(例如20至30μm粒度)通常將顯示優(yōu)異的感官特征(高度光滑)。
除了作為食品添加劑用于飲料、焙烤食品、肉或肉醬(例如香腸、大紅腸、熱狗)、糖食、果醬和果凍、乳制品、調(diào)料、能量排等之外，所述柑桔纖維還可能作為天然增稠劑用于食品例如酸乳酪，或者作為飲料體系中的其它成分的載體。用于各種食品的柑桔纖維的適宜量可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)例如用戶的偏好等因素，且僅借助于常規(guī)試驗來確定。
實施例1本實施例例示在以上描述的兩階段逆流提取方法中使用75wt％含水乙醇溶劑液體從水洗滌的泡囊中提取柑桔纖維。使用AOAC方法991.43(Prosky)分析得到的橙纖維的食用纖維含量。發(fā)現(xiàn)該柑桔纖維具有表1所示的組成和性質(zhì)表1

實施例2本實施例例示制備含有橙纖維的面包。表2列出了用于制備面包的成分表2

將所有的干成分在螺旋式混合器(Veema型)中混合。然后加入水，并將得到的面團混合20分鐘。將面團分成700克每份。在32℃和82％相對濕度下壓片并發(fā)酵1.5個小時。將面包在平面烤箱(floor oven)中220℃下焙烤35分鐘。
實施例3本實施例例示制備含有橙纖維的調(diào)料(30％油型)。表3列出了用于制備調(diào)料的成分
表3

將水和酸相加入Fryma膠體研磨器中。然后加入分散外相并均化30秒。將油相在接下的1分鐘之內(nèi)加入，并將混合物另外乳化30秒。然后將調(diào)料裝入罐中。
實施例4本實施例例示制備含有橙纖維的漢堡牛肉餅。表4列出了用于制備漢堡牛肉餅的成分表4

將所有成分(除香料外)在N50CE型Hobart攪拌器中以速度1摻合。30秒后加入香料。將混合物摻合達5分鐘，2.5分鐘后將該物質(zhì)用手動轉(zhuǎn)動。將該物質(zhì)在冰箱中冷卻2小時。將漢堡制成每份90克直徑80mm。漢堡可以在煎鍋中烹飪直至內(nèi)部溫度為74-75℃。
實施例5本實施例例示制備含有橙纖維的果醬。表5列出了可用于制備果醬的成分表5

可將水果、甜味劑和水一起摻合并烹煮。然后可加入橙纖維并沸騰至得到期望的干物質(zhì)。然后可加入檸檬酸溶液，直至混合物達到pH3.4?？蓪⒐u趁熱裝入玻璃罐中。
實施例6本實施例例示制備能量排。表6列出了用于制備能量排的成分。
表6

將甜味劑和水在鍋中加熱至88℃。將熔融脂肪和卵磷脂在Hobart攪拌器中以速度1摻合1分鐘。將甜味劑加入脂肪中，并以速度1摻合1分鐘。加入干成分，并以速度1混合30秒。將混合物放置在薄板上，并切成期望的大小。然后將這些排冷卻并包裝。
雖然描述并例示了本發(fā)明的特定實施例，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于此，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行修改。本申請涵蓋落入本文所公開和要求保護的基礎(chǔ)發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的任何修改。
權(quán)利要求
1.一種從柑桔泡囊回收柑桔纖維以獲得適于人消費的食品添加劑的方法，所述方法包括(i)用水洗滌柑桔泡囊，并從中回收水洗滌的泡囊；(ii)使所述水洗滌的泡囊與有機溶劑接觸，獲得有機溶劑洗滌的泡囊；和(iii)將所述有機溶劑洗滌的泡囊除溶劑，并從中回收干柑桔纖維。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述有機溶劑為醇。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述有機溶劑為乙醇。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述柑桔泡囊從選自橙、紅桔、酸橙、檸檬和葡萄柚的柑桔屬水果獲得。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述柑桔泡囊的含水量為至少約80wt％。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述水洗滌的泡囊與有機溶劑以固體-溶劑重量比為至少約0.25∶1接觸。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述有機溶劑提取以至少兩個逆流階段進行。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述有機溶劑提取以連續(xù)方法進行。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述有機溶劑是水混溶的。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述有機溶劑的濃度為至少約70wt％。
11.權(quán)利要求1的方法，其進一步包括在壓濾器上擠壓所述有機溶劑提取物以去除液體。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述有機溶劑的至少一部分被再循環(huán)并回收。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述有機溶劑的至少約70wt％被回收。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述干柑桔纖維的總食用纖維含量為約60至約85wt％。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述干纖維的持水能力為約7至約25(w/w)。
16.一種從柑桔泡囊回收柑桔纖維以獲得適于人消費的食品添加劑的方法，所述方法包括(i)提供來自選自橙、紅桔、酸橙、檸檬和葡萄柚的柑桔屬水果的柑桔泡囊，其中所述柑桔泡囊的含水量為至少約80wt％；(ii)用水洗滌所述柑桔泡囊，并從中回收水洗滌的泡囊；(iii)使所述水洗滌的泡囊與乙醇溶劑以固體-溶劑重量比為至少約0.25∶1接觸，獲得溶劑洗滌的泡囊，其中所述溶劑提取以至少兩個逆流階段進行；(iv)將所述溶劑洗滌的泡囊除溶劑，并從中回收干柑桔纖維，其中所述干柑桔纖維的總食用纖維含量為約60至約85wt％，且持水能力為約7至約25(w/w)；和(v)回收并再循環(huán)所述乙醇溶劑的至少一部分。
17.權(quán)利要求1的方法制備的干柑桔纖維食品添加劑。
18.權(quán)利要求16的方法制備的干柑桔纖維食品添加劑。
19.一種適于人消費的食品添加劑，其包含干柑桔纖維，所述干柑桔纖維的總食用纖維含量為約60至約85wt％，且持水能力為約7至約25(w/w)。
20.權(quán)利要求19的食品添加劑，其中所述總食用纖維含量為約60至約80wt％，且所述持水能力為約7至約12(w/w)。
21.一種食品，其選自飲料、焙烤食品、肉、肉醬、糖食、果醬和果凍、乳制品、調(diào)料和能量排，所述食品含有權(quán)利要求19的食品添加劑。
22.從水洗滌的柑桔泡囊分離的柑桔纖維，其中所述柑桔纖維的總食用纖維含量為約60至約85wt％，且持水能力為約7至約25(w/w)。
23.權(quán)利要求22的柑桔纖維，其中所述總食用纖維含量為至少約70wt％，且所述持水能力為至少約8(w/w)。
24.權(quán)利要求1的柑桔纖維，其中所述總食用纖維包含約45至約50wt％可溶性食用纖維和約50至約55wt％不溶性食用纖維。
25.權(quán)利要求22的柑桔纖維，其從選自橙、紅桔、酸橙、檸檬和葡萄柚的柑桔屬水果獲得。
26.一種從柑桔泡囊回收柑桔纖維以獲得適于人消費的食品添加劑的方法，所述方法包括(i)使柑桔泡囊與有機溶劑接觸，獲得有機溶劑洗滌的泡囊；和(ii)將所述有機溶劑洗滌的泡囊除溶劑，并從中回收干柑桔纖維。
全文摘要
從柑桔泡囊回收柑桔纖維以獲得用于飲料、焙烤食品、肉或肉醬、糖食、果醬和果凍、乳制品、調(diào)料、能量排等的食品添加劑。柑桔泡囊任選用水洗滌，并回收水洗滌的泡囊。使所述泡囊與有機溶劑接觸，獲得有機溶劑洗滌的泡囊。將所述有機溶劑洗滌的泡囊除溶劑，并回收干柑桔纖維。
文檔編號A23L1/308GK101014252SQ200580029721
公開日2007年8月8日 申請日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者何塞·卡洛斯·F.·帕薩雷利, 托德·馬蒂森, 約瑟夫·范赫梅爾里克, 托德·古澤克, 戴維·里德爾 申請人:嘉吉公司

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網(wǎng)址: 從柑桔泡囊提取柑桔纖維的方法 http://m.u1s5d6.cn/newsview549512.html