Спосіб підготовки насіння сої до вилучення олії

Винахід відноситься до олієжирової промисловості і може бути використаний під час переробки соєвих бобів та отримання соєвої олії та соєвої макухи. Відомий традиційний спосіб оброблення насіння сої (В.М. Копейковский, С.И. Данильчук, Г.И. Гарбузова и др. Технология производства растительных масел. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982), який передбачає волого-теплову обробку подрібненого насіння в чанних жаровнях, що призводить до послаблення зв'язування олії із гелевими частинками м'ятки, збільшення пружності та пластичності м'ятки, наслідком чого є збільшення виходу олії, а також інактивації деяких ферментів, в першу чергу ліпаз. Недоліком даного способу є те, що він не забезпечує повної інактивації антихарчових ферментів в макусі та шроті, що одержуються за такою технологією, зокрема, уреази та інгібіторів протеолітичних ферментів. В соєвій макусі, одержаній за традиційною технологією методом пресування, зберігається значна активність антихарчових ферментів. Одним із найбільш стійких до інактивації ферментів є уреаза, активність якої за діючим стандартом не повинна перевищувати для шроту кормового - 0,17 (зміна рН за 30 хвилин). Одержані макуха або шрот потребують додаткової теплової обробки для інактивації таких ферментів. За традиційною технологією для інактивації уреази здійснюють додаткову термічну обробку шроту або макухи протягом 30-40 хвилин за температури 105-110°С. Така обробка супроводжується денатурацією значної кількості білків, що зменшує їх біологічну цінність і функціональні властивості. Така макуха не може бути використана для одержання харчових білків. В основу винаходу поставлено завдання створення способу підготовки насіння сої до вилучення олії шляхом заміни традиційної волого-теплової обробки соєвої м'ятки нагріванням в електромагнітному полі надвисокої частоти (далі - НВЧ-поле) з метою скорочення кількості операцій під час обробки соєвої макухи та збільшення кількісного виходу пресової олії. Попередня обробка НВЧ-полем соєвої м'ятки дає можливість одержати соєву макуху, що не потребує наступної обробки з метою інактивації ферментів та соєву нерафіновану олію. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі підготовки насіння сої до вилучення олії, що включає очищення та подрібнення насіння сої, зволоження одержаної м'ятки і пресування мезги, згідно винаходу проводять оброблення м'ятки НВЧ-полем з частотою генерації 2405-2495 Мгцпотужністю 200-250Вт протягом 1020хв. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованим способом і очікуваним технічним результатом полягає в наступному. Насіння сої поряд із значним вмістом ліпідів (20-25%) містить також велику частку білків (40-45%). В зв'язку з цим в усьому світі насіння сої після вилучення олії використовують для одержання харчових білкових збагачувачів, а також цінних кормів. Проте особливістю насіння сої є те, що в ньому міститься ряд ферментів, які є небажаними як при одержанні кормів, так і при одержанні харчових білків. До таких речовин відносять інгібітори протеолітичних ферментів, уреазу, ліпоксигеназу, гемаглютиніни та інші. Значна частка їх активності інактивується під час підготовки насіння до переробки, зокрема волого-теплової обробки м'ятки, та в процесі переробки. Найбільш стійким до дії високих температур є фермент уреаза, його активність використовують як непрямий показник активності інших ферментів. Уреаза каталізує реакцію розкладання сечовини із виділенням аміаку. Якщо соєві продукти із високою активністю уреази використати для приготування, наприклад, комбікормів, то такі корми можуть викликати аміачне отруєння тварин. Традиційна схема підготовки насіння сої до пресування включає такі стадії: очищення, подрібнення, вологотеплова обробка одержаної м'ятки. Волого-теплову обробку соєвої м'ятки проводять шляхом зволоження її до вологості 10-12% та нагріванням її за температури 70-85°С протягом 40-45 хвилин, із обробленої таким чином м'ятки (мезги) вилучають олію пресуванням. Кінцевими продуктами є пресова олія та макуха. Одержану макуху піддають додатковій тепловій обробці (100-105°С, 30-40хв) у кондиціонерах для повної інактивації уреази. Активність уреази не повинна перевищувати значення 0,17 (зміна рН за 30 хвилин). Проте такі жорсткі температурні впливи протягом тривалого часу негативно впливають на біологічну цінність білків соєвої макухи та шроту. Крім того, обробка макухи при високій температурі збільшує енергозатрати виробництва. З іншого боку, відомо, що нагрівання продуктів в полі НВЧ забезпечує рівномірність та високу швидкість нагрівання, а також прискорює швидкість масообмінних процесів. Останнім часом НВЧ-нагрівання широко використовується в харчовій промисловості, як альтернатива традиційному нагріванню, що здійснюється від теплоносіїв. При традиційних методах теплової обробки продуктів взаємодія теплоносія з продуктом здійснюється через його поверхню. Нагрівання всієї маси продукту відбувається поступово, від одного нагрітого шару до наступного. Швидкість такого нагрівання обмежена відносно невисокими значеннями термодинамічних характеристик продукту. Крім того, таке нагрівання є нерівномірним як з точки зору його тривалості, так і з точки зору максимальної температури, до якої нагріваються окремі ділянки оброблюваної сировини. Природа електромагнітного випромінювання мікрохвильового діапазону дозволяє їм проникати у товщу продукту, поглинатися і майже без втрат перетворюватись у тепло. Таким чином можна досягти нагрівання продукту до 100-110°С. До достоїнств мікрохвильового нагрівання відносять високу швидкість, безконтактність, об’ємність нагрівання, безінерційність, можливість високої концентрації енергії в одиниці об'єму, можливість здійснювати термічну обробку в "м'яких" режимах, високий коефіцієнт корисної дії перетворення енергії електромагнітних хвиль надвисокочастотного діапазону в теплову енергію та ін. "М'який" режим термічної обробки в полі НВЧ зумовлюється низьким значенням квантів енергії електромагнітних хвиль даного діапазону і порівняно нетривалим впливом "вторинного" фактору (тепла) завдяки високій швидкості процесу внаслідок об'ємного нагрівання. Мікрохвильова обробка використовується для стерилізації, пастеризації, висушування та дефростації харчових продуктів, інактивації ферментів тощо. Нами було використане нагрівання соєвої м'ятки в полі НВЧ, як метод підготовки її до вилучення олії. При цьому нами було виявлено збільшення приблизно на 7% кількісного виходу пресової олії порівняно із контролем. (Табл.1). Таблиця 1 Метод попередньої обробки Вологість макухи,% Контроль НВЧ - обробка 10,9±0,4 6,4±0,3 Олійність макухи,% на суху речовину 12,0±0,2 9,9±0,3 Кількісний вихід пресової олії,% від вмісту в м'ятці 61,2 68,7 Дослідження впливу НВЧ-обробки соєвої м'ятки на якість пресової олії свідчать про деяке збільшення кислотного числа такої олії (Таблиця 2), що очевидно пояснюється підвищенням активності гідролітичних ферментів. В той же час вміст перекисних сполук в соєвій олії, одержаній із м'ятки після попереднього оброблення в НВЧ дещо зменшився, що, можливо, зумовлене скороченням тривалості дії високої температури та більшою рівномірністю нагрівання м'ятки в полі НВЧ у порівнянні із контролем. Таблиця 2 Метод попередньої обробки НВЧ Контроль Кислотне число олії, мг КОН/г. 1,82±0,11 1,47±0,12 Перекисне число олії, мм. ½О /кг. 0,86±0,05 2,89±0,12 Інтенсивність нагрівання в НВЧ-полі залежить від частоти електромагнітних хвиль та від потужності генератора. Вплив саме цих параметрів на інактивацію ферментів соєвої м'ятки та ефективність пресування було взято за основу винаходу. Спосіб здійснюється наступним чином. Насіння сої очищується, подрібнюється (прохід через сито з діаметром отворів 1мм - не менше 60%), одержана м'ятка зволожується водяною парою до значення вологості 14-15%. Зволожена м'ятка (мезга) обробляється в надвисокочастотному полі з частотою генерації 2405-2495МГц, потужністю 150-250Вт протягом 10-20хв. При цьому температура у внутрішніх шарах м'ятки досягає в залежності від потужності поля та тривалості обробки 75-130°С. Із обробленої таким чином мезги вилучається олія за допомогою шнекового пресу. Приклади здійснення способу. Приклад 1. Очищене насіння сої стандартної вологості (10-12%) подрібнюють до розмірів часточок 1,0-1,5мм. Подрібнене насіння (м'ятку) зволожують водяною парою до значення вологості 14-15%. Зволожену м'ятку нагрівають в надвисокочастотному полі з частотою генерації 2450МГц і потужністю 200Вт протягом 20хв. При цьому температура у внутрішніх шарах м'ятки досягала 100°С. Із обробленої м'ятки (мезги) вилучають олію на шнековому пресі. Кінцеві продукти характеризувались такими показниками: пресова олія мала значення кислотного числа - 1,82мг КОН/г, перекисного числа - 0,86мМ ½О /кг, активність уреази в одержаній макусі становила 0,16 D рН/30хв, активності трипсинового інгібітору не виявлено. Інші приклади здійснення способу наведені в таблиці 3. Таким чином, з таблиці 3 видно, що використовуючи НВЧ-нагрівання зволоженої соєвої м'ятки можна одержати макуху, що не потребує додаткової термічної обробки для остаточної інактивації таких ферментів як трипсиновий інгібітор та уреаза. Крім того, використання НВЧнагрівання м'ятки призводить до збільшення кількісного виходу пресової олії та зменшення вмісту перекисних сполук в ній порівняно із контролем. Таблиця 3 Приклади здійснення способу Технологічні параметри процесу Температура № Потужність Тривалість у приНВЧ-поля, експозиції, внутрішньому кладу Вт хв об'ємі м'ятки, °С Активність Активність Ступінь Ступінь інгібітору уреази в інактивації інактивації трипсину, інгібітору макусі, D уреази,% мкг трипсину,%. рН/30хв трипсину 1 150 10 75 1,38±0,2 30,3 104±10 46,2 2 150 20 80 0,93±0,1 53,0 89±8 39,6 3 200 10 90 0,52±0,2 73,7 47±5 20,9 4 200 20 100 0,16±0,02 91,9 Не виявлена 100 Висновки Ступінь інaктивації уреази і трипсинового інгібітору недостатній. Ступінь інактивації уреази і трипсинового інгібітору недостатній. Ступінь інактивації уреази і трипсинового інгібітору недостатній. Ступінь інактивації уреази і трипсинового інгібітору 5 250 10 95 0,39±0,1 80,3 Не виявлена 100 6 250 20 130 0,16±0,01 91,9 Не виявлена 100 достатній. Ступінь інактивації уреази і трипсинового інгібітору недостатній. Ступінь інактивації уреази і трипсинового інгібітору достатній.