Спосіб виробництва металургійних брикетів

Винахід належить до продуктів, що містять інулін, який має нові межі молекулярних ваг, до способу виготовлення таких продуктів та харчових продуктів, які містять такі продукти інуліну.

Інулін, який важко виділяється з рослин протягом майже 100 років, належить до сполук сімейства полісахаридів. Інулін складається з елементів фруктози з β 1-2 зв'язками і кінцем в елементі глюкози. Додавання або зменшення елементів фруктози впливає на молекулярну вагу інуліну або ступінь полімеризації (СП). Типові властивості інуліну розміщені в таблиці 1.

Таблиця 1

Типові властивості інуліну

Властивості

Кількісний аналіз

Опис

після висушування тонка біла пудра

смак

м'який, слабко солодкий

вміст вуглеводів

на сухій твердій основі (т.о.)

>99,5%

зола (сульфатована) на т.о.

<0,2%

важкі метали (як Рb) на т.о.

<0,5мг/кг

вміст калорій на т.о.

<1ккал/г

Інулін є основним вуглеводом в безлічі рослин. В таблиці 2 перераховані джерела інуліну та концентрації інуліну в них.

Таблиця 2

Загальновідомі джерела інуліну

джерело

інулін,%

артишок

2-6

корінь спаржі

10-15

банани

0,3

корінь цикорію

15-20

бульби георгіна

15-20

кульбаба

15-20

великий лопух (корінь)

16

часник

15-25

єрусалимський артишок

15-20

цибуля-порей

10-15

цибуля

2-6

жито

0,7

козелець

15-20

пшениця

0,4

якон

15-20

Цикорій екстенсивно вирощується по всій Європі, і безліч його видів збирають і переробляють в асортимент продуктів від салатних овочів і корму для великої рогатої худоби до фруктози, а останнім часом інуліну. Завдяки легкості вирощування й збирання цикорій став головним джерелом інуліну на сьогоднішній день.

Оскільки інулін міститься в коренях цикорію, його молекулярна вага залежить від багатьох факторів, таких як час вегетації, час збору, кількість впливів; тип різновиду, час, що проходить між збором та обробкою, кількість ушкоджень при збиранні та інших факторів.

Сьогодні інулін схвалений як харчова добавка урядами 9 європейських країн (Бельгії, Данії, Франції, Люксембургу, Нідерландів, Португалії, Іспанії, Швеції й Швейцарії) та Японією і має різноманітне застосування.

Незважаючи на схвалення інуліну як харчової добавки в багатьох країнах, використання інуліну обмежене, у тому числі через обмежену розчинність та/чи зміщуваність інуліну з водою при навколишній температурі, наприклад, при температурах від 10°С до 25°С

В одній з публікацій повідомляється, що розчинність у воді інуліну, одержаного з коренів цикорію, менше ніж 3% (% вага/об'єм) при 30°С і менше ніж, приблизно, близько 5% (% вага/ об'єм) при 40°С (див. Є. Бергхофер та ін., Дослідне виробництво інуліну з коренів цикорію та його використання в продуктах харчування,CROPS, Eiseiver Science Publishers, B.V., F. Fuchs, Editor, 1993, стор.77-84).

Турбота про калорії давно відіграє значну роль у виборі їжі населенням США, і низькокалорійні продукти залишаються популярними протягом багатьох років. До цієї категорії належать такі продукти, де фруктоза й сахароза замінені штучними замінниками цукру, які можуть додавати солодкий додатковий смак без калорійного впливу. Зокрема, успішно використовуються такі штучні замінники цукру як сахарин, аспартам і цукралоза.

Більшість штучних замінників цукру, таких як сахарин і аспартам, мають у 180-300 разів солодший смак, ніж еквівалентна доза сахарози. Цукралоза в 600 разів солодша за цукор. Таким чином, виробники харчових продуктів використовуватимуть в багато разів менший обсяг цих штучних замінників у низькокалорійній їжі, ніж обсяг цукру, який вони заміняють. У сухих продуктах (таких як печені вироби) виробники харчової промисловості змушені заповнювати обсяг вилученого цукру, який не може бути поповнений штучними замінниками. Ці замінні продукти вказуються як "об'ємні агенти". Об'ємні агенти знаходяться в різних продуктах, включаючи жувальну гумку, кондитерські вироби, суміші для випічки, м'ясні продукти й упаковки, що містять штучні замінники цукру в кількостях, еквівалентних одній чи більше чайних ложок цукру. Об'ємні оптимальні агенти привносять фізичні й хімічні характеристики цукру в їжу без додавання калорій чи істотної зміни ціни продукту.

Об'ємні агенти характеризуються наступними критеріями:

1. Значно менша кількість калорій, ніж у сахарозі, глюкозі чи фруктозі.

2. Фізичні й хімічні властивості такі ж, які має сахароза у всіх харчових застосуваннях.

3. Смакові відчуття, порівнянні з цукром.

4. Відсутність прилипання до губ і язика.

5. Відсутність забивання в зуби (виключення потрапляння до коронок зубів).

6. Краща наявність вторинної користі для здоров'я.

7. Відсутність негативних побічних ефектів і повна безпека при розумному рівні споживання.

8. У сухих продуктах відсутність спікання і грудкування.

9. У сирих продуктах відсутність осаду чи розшаровування на фракції при відстоюванні.

Детальніше: для того, щоб замінити сахарозу чи фруктозу та їхні органолептичні властивості, об'ємні потенційні агенти повинні демонструвати такі характеристики:

Безпека

Стабільність

низькі калорії

мінімальні шлунково-кишкові побічні ефекти

низька ціна

відсутність незвичайного присмаку

висока розчинність

низька в'язкість

прозорість

здатність темніти

взаємодія протеїн / крохмаль така ж, як у сахарози.

Основною перешкодою для використання інулінуяк об'ємного агента в харчових продуктах, незважаючи на багато його переваг, є низька розчинність у воді при навколишніх температурах.

Іншою основною перешкодою використання інуліну як об'ємного агента є наявність різної кількості глюкози й фруктози, які в ньому природно містяться й утруднюють висушування, обробку й зберігання. При сушінні інуліну наявність глюкози й фруктози, які є гігроскопічними, утруднює висушування, якщо не присутня велика порція інуліну з високою молекулярною вагою, яка висушується краще, ніж сполуки з низькою молекулярною вагою. Навіть після сушіння гігроскопічність глюкози й фруктози призводить до поглинання вологи в продукті.

У випадку сухих продуктів інуліну гігроскопічна активність глюкози й фруктози має тенденцію викликати небажані спікання і грудкування. Через це з продуктами інуліну, які містять глюкозу й фруктозу, важко мати справу. Виникають проблеми при їхньому зберіганні та змішуванні.

Крім того, більшість продуктів інуліну, які використовуються як об'ємні агенти зі штучними замінниками цукру, раніше містили значні кількості фруктози й глюкози, а також сполуки інуліну з високими молекулярними вагами, наприклад, молекулярними вагами вище 2288. Коли такі інулінові продукти беруть у рот, відбувається утворення клейкої важкої речовини, спричинене нерозчинністю інуліну з високою молекулярною вагою в слині при температурі тіла. Ця клейка речовина може липнути до губ і язика та може осідати на коронках зубів споживача. У деяких випадках клейка речовина утворює кірку нерозчинної маси в роті, яка повинна бути пережована для того, щоб її зруйнувати.

У рідких харчових продуктів існує тенденція випадання в осад або розшарування фракцій інуліну з високою молекулярною вагою, чи фракціонування при відстоюванні, яка створює труднощі для задоволення вимог, що висуваються до рідких продуктів.

Інулін містить полісахариди, неміцні полімери, які важко виділити відомими класичними методами. Європейський патент 787745 ілюструє спосіб екстракції форми інуліну з єрусалимських артишоків, який використовує класичну екстракцію цукрового буряка з подальшим очищенням збагаченої екстрактом інуліну рідини шляхом ультрафільтрації. Патент Сільвера США 5456893 розкриває спосіб і пристрій для екстракції інуліну таким шляхом, при якому не розкладається або не руйнується інулін.

Метою винаходу є створення нових фракцій інуліну, які мають поліпшені властивості для використання в харчових продуктах, особливо, поліпшену розчинність при навколишніх температурах.

Додатковою метою винаходу є створення нових фракцій інуліну, які характеризуються зниженою гігроскопічністю.

Іншою метою винаходу є створення фракцій інуліну, які можуть бути використані як об'ємні агенти, що не мають тенденції до спікання чи грудкування.

Ще однією метою винаходу є створення фракцій інуліну, які можуть бути використані як об'ємний агент без утворення небажаних клейких речовин у роті.

Ще однією метою винаходу є створення фракцій інуліну, які можуть бути використані як об'ємні агенти, що можуть змішуватися з водою без утворення клейких грудок або шматків.

Іншою метою винаходу є одержання продуктів на основі води, котрі містять інулін, який має знижену тенденцію до розшаровування чи випадання в осад при відстоюванні.

Ще однією метою винаходу є створення нових способів поділу інуліну на бажані фракції, які мають поліпшену розчинність у воді та/чи зміщуваність з водою при навколишніх температурах.

Інші цілі винаходу стануть зрозумілими з подальшого опису та супровідних креслень до нього.

Фігури 1 і 2 креслень містять діаграму, яка ілюструє кращий спосіб відповідно до винаходу.

Відповідно до цілей винаходу було встановлено, що нові фракції інуліну містять щонайменше два, краще щонайменше три, бажано щонайменше чотири різних полісахариди, кожний з різними молекулярними вагами в межах близько 2288 і нижче, в яких вказані фракції, що мають менше ніж 25% вагових полісахаридів з молекулярними вагами вище 2288, виявляють поліпшену розчинність та/або змішуваність з водою. Частки інуліну, які мають молекулярні ваги в межах від близько 340 до близько 2288, краще в межах від близько 480 до близько 2288, мають несподівані переваги, особливо коли такі фракції використовуються як об'ємний агент у комбінації з щонайменше одним штучним замінником цукру.

Нові інулінові фракції за винаходом переважно містять менше ніж близько 25%, краще менше ніж 20%, і найкраще менше ніж близько 15% вагових сумішей інуліну, які мають молекулярні ваги вище 2288. (Крім спеціально обумовлених, усі процентні співвідношення, які використовуються тут, наведені для сухої основи). Нові вищезгадані фракції інуліну мають поліпшену розчинність у воді та/або зміщуваність з водою при навколишніх температурах, наприклад, при температурах від близько 10°С до близько 25°С.

Нові фракції інуліну за винаходом можуть бути одержані з одного або більше джерел інуліну, наприклад, кореня цикорію, єрусалимського артишоку, бульб георгіну тощо (див. таблицю 2). Хоча подальший опис містить розкриття одержання фракцій, видобутих з кореня цикорію, зрозуміло, що спосіб за винаходом застосовний також і до інших рослин, які містять інулін.

Згідно з Фіг.1 корені цикорію спочатку очищають на поз.10, а потім поділяють на поз.11. При поділі відбувається зменшення цикорію до шматків, переважно не тонкіших, ніж близько 0,24 см товщиною. Для рубання або розрізання цикорію можуть бути використані різні вузли різних пристроїв, відомих з рівня техніки.

Після поділу цикорій подають в екстрактор (поз.12), краще в екстрактор, описаний у патенті США 5456893. Можуть бути використані й інші системи екстракції, наприклад, екстракція тиском.

Після екстракції рідина, збагачена екстрактом інуліну (вода, рідина на водяній основі), накопичується в урівнювальному резервуарі 19 і безупинно подається насосом на центрифугу для очищення (поз.20), де частки, суспендовані відходи і тверді речовини виділяються як відходи або як побічний продукт для корму тварин.

Рідина, збагачена екстрактом інуліну, потім передається в пастеризаційний живильний резервуар і піддається пастеризації на поз.21.

Мета пастеризації - вбити будь-які бактерії, наявні в рідині, і денатурувати ферменти для того, щоб зупинити подальшу ферментативну активність. Згідно з винаходом краще нагрівати екстракт до температур і при тисках, істотно високих для коагуляції протеїнів та їхнього відділення від інуліну за допомогою фільтрації або центрифугування. При цьому придатними є будь-які відповідні операції пастеризації, які забезпечують вищезгадані цілі, наприклад, нагрівання до близько 107°С протягом п'яти-дев'яти хвилин при підвищеному тиску, такому як 103,4см рт. ст.

Пастеризований інулін після пастеризації краще слід негайно охолодити (поз.22) для того, щоб мінімізувати термічне розкладання інуліну й у такий спосіб збільшити його вихід.

Після пастеризації рідина, багата інуліном, очищається для видалення коагульованих протеїнів (див. поз.23). Будь-які придатні очисник, фільтр або центрифужний сепаратор можуть бути використані, хоча краще використовувати центрифужний сепаратор для максимального збільшення виходу готового інуліну. Приготований протеїн і суспендовані тверді частки на поз.24 Видаляються з потоку інуліну як побічний продукт.

Після видалення більшості коагульованих протеїнів на поз.23, рідина, багата інуліном, далі піддається холодній пастеризації на поз.25 для видалення спор і будь-яких бактерій, не знищених у процесі гарячої пастеризації. Для цієї мети кращим є використання 1000-ангстремного ультрафільтраційного фільтра. Попередній продукт частково направляють на циркуляцію через фільтр або центрифужний сепаратор 23 для того, щоб видалити речовини, розміри яких вище 1000Å, на стадії позиції 25.

Пройшовши холодну пастеризацію (поз.25), речовина потім посилається в резервуар 30а, резервуар 306 і т.д. або центрифужні сепаратори. Тут рідина, багата інуліном, поділяється на фракції, кожна з яких містить інулін, переважно різних молекулярних ваг. Відповідно до даного винаходу інулінові суміші поділяються на дві фракції: одна з молекулярними вагами до 2288 і включно та інша з молекулярними вагами вище 2288. Сепаратори 30а і 306 можуть бути представлені у вигляді резервуарів - відстійників.

Водяне середовище, багате екстрактом інуліну, вводиться в перший резервуар-відстійник (поз.30а) і витримується при температурах близько 0°С і 1°С протягом періоду часу, який дозволяє інуліну з великою молекулярною вагою випасти в осад, звичайно це щонайменше близько 5 годин, краще, якщо щонайменше близько 10 годин, і бажано щонайменше близько 20 годин, нормально звичайно близько 24 - 48 годин. Рідке середовище зливається з першого резервуара-відстійника 30а до іншого резервуара 31.

Рідке середовище, злите з першого резервуара 30а, є водою, багатою інуліном, яка містить щонайменше близько 75%, краще щонайменше близько 80% вагових полісахаридів з молекулярними вагами 2288 і нижче.

Одним з досягнень цього винаходу є те, що вода, багата інуліном, може бути розділена на дві фракції: одна фракція А, яка містить щонайменше близько 75% вагових полісахаридів з молекулярними вагами близько 2288 і нижче, і друга фракція Μ інуліну з молекулярними вагами близько 2450 і вище.

Крім того, новизна винаходу полягає в тому, що фракція А має властивості, надзвичайно бажані для їжі й харчових компонентів, таких як об'ємні агенти. Фракція А може бути отримана й очищена, як показано далі.

Осаджена в першому резервуарі-відстійнику 30а фракція Μ спочатку промивається, а потім видаляється як побічний продукт. Залишки, які містять полісахариди з більш низькими молекулярними вагами, вводяться до резервуара 31.

Оскільки в резервуарах-відстійниках витримка інуліну відбувається протягом щонайменше 5 годин, краще використовувати кілька таких резервуарів-відстійників, як описано вище, які виконують ідентичні функції, з метою оптимізації часу осадження і збільшення продуктивності. Показаний на поз.30б резервуар, паралельний резервуару 30а, виконує такі самі функції. Можна передбачити й інші резервуари (30в, 30г і т.д. - не показані), які можуть бути використані паралельно з резервуарами 30а і 30б.

Хоча поділ і здійснюється в резервуарах-відстійниках, передбачається також, що сепарацію можна здійснювати центрифугами.

При центрифужному поділі інулін значно швидше накопичується за рахунок високих сил гравітації, які в 1500-15000 разів вище, ніж гравітаційні сили осадження в резервуарах 30а і 30б. Центрифугування, таким чином, має переваги, які полягають у скороченні тривалості процесу і зниженні можливості бактеріального зараження.

Крім того, використовується холодне центрифугування при таких температурах, при яких вода, багата інуліном, контролюється як у формі фракції А, так і фракції Μ в центрифузі.

Фракція А може бути потім оброблена для видалення гіркого присмаку цикорію з води, збагаченої інуліном. Цю мету задовольняє обробка активованим вугіллям (поз.32). Однак для видалення гіркого присмаку може бути використана будь-яка технологія, яка не руйнує істотну кількість неміцних полісахаридів.

З резервуара 31 надтекуча вода, збагачена інуліном, подається у вугільні колонки 32, де колір і гіркий присмак, властивий цикорію, видаляються. Потім надтекуче середовище може бути пропущене через іонообмінні колонки 34. В іонообмінних колонках видаляються різні залишкові елементи, такі як кальцій,- фосфор, калій і залізо. Ця операція не обов'язкова, тому що може бути бажаним збереження мінералів у кінцевому продукті.

Між вугільними колонками й іонообмінними колонками 34 розташований фільтр 33 для фільтрації будь-яких часток вугілля, які можуть бути наявними в потоці надтекучого, збагаченого інуліном середовища. Встановлено, що комірка в 5мк є достатньою для цього фільтра, хоча можуть бути придатними й інші розміри. З цих колонок очищене, збагачене інуліном надтекуче середовище виходить як чиста прозора рідина з концентрацією 5%-15% твердої речовини, яка потім вводиться в резервуар 35 (див. Фіг.1 внизу і Фіг.2 вгорі).

Згідно з Фіг.2 текуче середовище, збагачене інуліном, накачується з резервуара 35 у резервуар № 1, 41 до позначки наповнення. Потім вступає в дію нанофільтр №1, 42.

З резервуара 41 матеріал йде через нанофільтр №1, 42. У цьому фільтрі використана мембрана, призначена для видалення фруктози і глюкози з інуліну, яка здійснює перший поділ інулінового продукту, чия молекулярна вага становить переважно від 340 і до 2288 включно. Концентрат з цього фільтра подається в концентратор 43, в якому він концентрується до консистенції, достатньої для висушування на сушарці 44 в інулінові фракції, власне кажучи, вільні від фруктози й глюкози (та інших моносахаридів). Потім висушений інулін накопичується в бункері 45 для сухого інуліну. Краще, якщо фракції інуліну за винаходом містять менше ніж близько 0,75%, і бажано менше ніж 0,5% вагових моносахаридів. Моносахариди є гігроскопічними і мають тенденцію спричиняти спікання і грудкування інулінової фракції. Зменшення кількості моносахаридів знижує ці небажані властивості.

Альтернативний потік продукту може паралельно надходити на сушарку 44 і на другий концентратор 46, де він концентрується до бажаного співвідношення тверді частки/рідина, і потім накопичується в резервуарі 47 для рідкого інуліну.

Другий потік, який надходить з резервуара №2 (поз.51), може оброблятися шляхом подачі насосом до нанофільтра №2 (поз.52). Цей фільтр, що має мембрани, які видаляють сахарозу, фруктозу й глюкозу, забезпечує одержання концентрату, молекулярна вага якого лежить у межах від 480 до 2288 включно. Концентрат з цього фільтра подається на концентратор 53, де він концентрується до консистенції, достатньої для подачі на сушарку 54, де він може бути висушений в інулінову фракцію, власне кажучи, вільну від фруктози, глюкози й сахарози. Продукт зберігається в бункері для сухого інуліну 55. Альтернативний потік продукту може паралельно надходити на сушарку 54 і йти на концентратор 56, де він концентрується до потрібного співвідношення тверді частки/рідина, і потім накопичується в рідинному резервуарі 57 або розливається у пляшки. Сухий або рідкий продукт виходить з інуліном, який має молекулярну вагу переважно між 480 і 2288 включно.

Інша фракція інуліну може бути одержана з резервуара 31 і подана через вугільні колонки 32 та іонообмінник 34, через резервуар 41 безпосередньо на концентратор 46, який доводить його концентрацію до необхідного співвідношення тверді частки/рідина для одержання рідкого кінцевого інуліну, що має молекулярну вагу до 2288 включно. Кожний з цих продуктів інуліну може бути використаний для спеціальних цілей у харчових продуктах і компонентах харчових продуктів.

Замість резервуарів-відстійників можуть бути використані центрифуги для відділення інуліну з високою молекулярною вагою, яка є вищою за 2288, від інуліну -з молекулярною вагою, рівною або нижчою за 2288. В залежності від концентрації й кількості використаних галонів можуть бути розділені різні фракції інуліну. Це забезпечує велику маневреність у межах молекулярних ваг у більшості продуктів.

Кращий спосіб за винаходом може бути щонайкраще проілюстрований наступними прикладами.

Приклад 1

A. Екстракція

Корені цикорію очищають, нарізають у Слайсері до розмірів, не тонкіших ніж близько 0,24см товщиною, і потім подають у нахилений дифузор типу, показаного на Фіг.2 і 3 патенту США №5456893.

Використовують як воду, так і рідке екстракційне середовище в нахиленому дифузорі при рН від 5,5 до 7,0. У нахиленому дифузорі вода нагріта до температури 70°С-80°С при навколишньому тиску. Тверді складові нарізаного цикорію вводять у нижній кінець нахиленого дифузора й подають зворотним потоком у потік нагрітої води для екстракції інуліну з цикорію. Час перебування твердих часток цикорію в нахиленому дифузорі за патентом США №5456893 становить від близько 20 хвилин до однієї години.

B. Пастеризація й очищення

Воду, збагачену екстрактом інуліну, з нахиленого дифузора накопичують у посудині й потім накачують в очисну центрифугу ежекторного типу, яка обертається зі швидкістю 3600 обертів на хвилину. В центрифугу подають суспензію твердих часток і м'якої маси. Очищена вода, збагачена екстрактом інуліну, надходить самопливом з центрифуги до резервуара для пастеризації, при цьому потік охоплює резервуар. У цьому резервуарі очищена (вільна від м'якої маси) вода, збагачена екстрактом інуліну, нагрівається 6,8 кілограмами вихідного потоку до температури 91°С-93°С протягом близько 15 хвилин при навколишньому тиску для того, щоб знищити бактерії й денатурувати ферменти. З пастеризаційного резервуара воду, збагачену інуліном, перекачують у живильний резервуар для подачі на фільтр, де відбувається відділення коагульованих протеїнів, нерозчинних часток і бактерій від води, збагаченої інуліном.

Пастеризована, збагачена інуліном вода пропускається через 1000-ангстремні керамічні фільтри фільтруючого американського приладу Membralox. Ця фільтрація видаляє бактерії і, власне кажучи, всі нерозчинні частки розміром понад 1000Å з залишку. Відфільтрована, збагачена інуліном вода накопичується в резервуарі для подальшої обробки.

Близько 2/3 концентрату у фільтрі Membralox циркулювало з близько 1/3 за обсягом концентрату, який витікає з очисної центрифуги, що розташована перед пастеризатором. Таким чином, вміст твердих часток підтримувався на припустимо низькому рівні й мінімізувалася закупорка елементів фільтра Membralox.

С. Сепарація інуліну на фракції з різними молекулярними вагами

Після холодної пастеризації через фільтр з коміркою 1000Å сік інуліну спрямовується в холодильну й відстійну колонку та охолоджується до температур у межах від 1°С до 5°С.

Водяне середовище, збагачене екстрактом інуліну, поділяється на фракції, кожна з який містить інулін переважно різних молекулярних ваг.

У відстійній колонці охолоджений інулін з більш важкими молекулярними вагами випадає з розчину, як очевидно, у колоїдальній формі, й осідає на дно колонки. Чим вищі показання рефрактометра сухої речовини вихідного розчину, тим скоріше інулін з більш важкими молекулярними вагами перетвориться у форму за виглядом відповідну колоїдальному стану. Осадження прискорює перетворення інуліну з більш важкими молекулярними вагами в колоїдальну за виглядом форму суспендованого інуліну.

Після деякого часу (приблизно двадцять чотири години) і витримування в статичних умовах (і з вмістом твердих часток щонайменше близько 5%, краще щонайменше близько 10% (вага/об'єм) і бажано щонайменше близько 15% (вага/об'єм) - процентний вміст приведений у грамах інуліну на 100 мілілітрів води), суспендований інулін випадає на дно відстійної колонки. Надтекуча рідина, що залишилася, може бути потім подана наверх, пропущена через вугільний фільтр, сконцентрована й розлита у пляшки, законсервована або заморожена як сироп об'ємного агента (тобто замінника сахарози), або піддана подальшому висушуванню.

Інулін, що залишився, колоїдальний на вигляд, може бути потім перекачаний у "промивну колонку" або замість цього промитий у відстійній колонці дистильованою, деіонізованою чи озонованою водою. У найпростішому випадку промивна вода подається на дно відстійної колонки через рівномірно розташовані розподільники незабрудненої води. Вода має достатню кількість піни, щоб підтримувати напір, проходячи через розподільники рівномірно по поперечному розрізу відстійної та/або промивної колонки. Через піну й через більш низьку густину промивна вода, що вводиться, буде рівномірно піднімати в напрямку верхньої частини колонки осаджений інулін, і промивати цукор та інулін з меншою молекулярною вагою в напрямку верхньої секції відстійної колонки. Інулін з важчою вагою буде повільно осідати на дно колонки через свою важчу вагу. В результаті відбувається поділ інуліну за молекулярними вагами, тому що при осіданні інуліну з важчою молекулярною вагою більш легкий інулін виштовхується наверх.

У таблиці 3 наведені результати, одержані після одного промивання в 1,8-метровій колонці 46 сантиметрів (7,6 літрів) осадженого інуліну 7,6 літрами деіонізованої води.

Таблиця 3

Перше промивання осадженого інуліну

Найменування продукту

Зразок

Фракція фруктоза/ глюкоза

Фракція сахароза

Легкі фракції

Важкі фракції

180м. в.

340м. в.

340-2288м. в.

480-2288м. в.

2450 і вище м. в.

Промите

А

3,95%

1,15%

51,14%

49,99%

44.91%

Осад

В

2,97%

0,94%

47,42%

46,48%

49,55%

(усі відсотки наведені для сухої вагової основи)

Для збільшення поділу інуліну за молекулярними вагами друге, третє і навіть четверте промивання можуть бути використані разом зі збільшенням часу на поділ, більш низькими температурами промивної води (до 0,6°С), більш високими промивними колонками й більш низькими температурами (до 2°С) матеріалів, які знаходяться у промивній колонці між циклами промивання. Після кожного промивання надтекуче середовище, яке може містити кілька кольорових матеріалів (але бажано не колоїдальний інулін), зливається, і, якщо необхідно, проходить через вугільну колонку для усунення забарвлення, і, якщо необхідно, концентрується, упаковується як сироп для застосування інуліну як об'ємного агента.

При промиванні інуліну, який має колоїдальний вигляд, протягом часу витримки води при температурах між 2°С і 7°С і мийної колонки між 2°С і 7°С відбувається розчинення дуже невеликої кількості колоїдального інуліну.

Існує пряма кореляція між розчинністю колоїдального інуліну й температурою рідини навколо нього. Існує також зворотна кореляційна залежність між концентрацією інуліну в навколишній рідині й розчинністю в ній інуліну з більшою молекулярною вагою. Якщо обсяг промивної води обмежений до менше ніж один до одного стосовно обсягу колоїдального інуліну й температура під час процесу зберігається низькою, то розчиняється мала кількість колоїдального інуліну.

Якщо витримується значний час, то промивна вода утворює прозоре, а іноді темне надтекуче середовище над розділяючою лінією, нижче якої спостерігається матовий білий інуліновий колоїд.

Надтекуче середовище зливається після його утворення після кожного промивання, обробляється для видалення кольору через вугільну колонку і концентрується (зворотним осмосом або вакуумним випарюванням).

Осаджений суспендований інулін залишають у колонці для підвищення концентрації, томущо інулін з більш високою молекулярною вагою осаджується на дно. Цей інулін може бути злитий, виведений або вичерпаний з колонки в залежності від концентрації осадженого інуліну.

Для кращого відділення інуліну з більш високою молекулярною вагою від фруктози й глюкози в надтекучому середовищі останнє пропускається через фільтр краще торгової марки Synder (США), який містить спеціальну ультрафільтраційну мембрану, встановлену в корпусі фільтра.

Зразок С концентрату показаний у таблиці 4. Зразок Д показує, як поділ здійснювався б з використанням запропонованої мембрани.

Таблиця 4

Характеристики молекулярних ваг кінцевого продукту інуліну

Найменування продукту

Зразок

Фракція фруктоза/глюкоза

Сахароза

Легка фракція

Важка фракція

180м.в.

340 м.в.

340-2288м.в.

480-2288м.в.

2450 і вище м.в.

Інуліновий

С

0,76%

легка

86,34%

12,83%

об'ємний

фракція

агент

Д

0,76%

0,14%

86,20%

12,83%

(усі відсотки наведені для сухої вагової основи)

Додатково концентрат може бути пропущений через хроматографічну розділювальну колонку для видалення більшості дисахаридів.

Приклад 2

Екстракцію здійснюють таким же чином, що й у Прикладі 1. Сепарація на різні молекулярні ваги здійснюється так само, як у прикладі 1, однак, замість зціджування надтекучої рідини з резервуарів-відстійників, осад і супертекуче середовище під час охолодження подаються на центрифугу, найкраще охолоджену в межах від близько 0°С до близько 7°С. Центрифуга здійснює відділення осаду від надтекучої рідини. В усьому іншому операції прикладу 2 відповідають операціям прикладу 1.

Нові фракції інуліну за винаходом мають поліпшену розчинність у воді при навколишній температурі. Фракції інуліну за винаходом розчинні у воді в кількостях щонайменше близько 5 грамів на 100 мілілітрів води (&sup3;0,05вага/об'єм), краще щонайменше близько 10 грамів на 100 мілілітрів води (&sup3;0,1вага/об'єм) і бажано щонайменше близько 20 грамів на 100 мілілітрів води (&sup3;0,2% вага/обсяг) при температурах у межах від близько 10°С до близько 25°С Водорозчинний означає здатний бути розчиненим у воді.

Термін «зміщуваність» використовується тут для позначення здатності інуліну змішуватися з водою вище точки розчинності у воді.

Встановлено, що при змішуванні фракцій інуліну з водою (за винаходом) у кількостях вище близько, наприклад, 40 грамів на 100 мл води при 22°С, утворюється серпанок, який є одним з показників змішуваності з водою. Серпанок стає більш матовим, чим більше фракції інуліну додається до води.

Нові фракції інуліну, одержувані за способом відповідно до винаходу, є полісахаридами, які мають молекулярні ваги в межах від близько 340 до близько 2288 і найкраще в межах від близько 480 до близько 2288, причому полісахаридами, розчинними у воді. Відповідно, нові фракції інуліну за винаходом особливо корисні в суміші з іншими продуктами, особливо іншими водорозчинними продуктами, або в суміші зі штучними замінниками цукру.

Під штучними замінниками цукру розуміють будь-який солодкий агент, або синтетичну суміш, або продукт, добутий з існуючих природних речовин, наприклад, добутий з рослинних компонентів, які можуть безпечно вживатися людиною, крім сахарози, глюкози, фруктози й лактози. Приклади штучних замінників цукру, як тут визначено, включають аспартам, сахарин, цукралозу ("Спленда" - товарний знак), сірчанокислий калій ("Сунетт" - товарний знак), ксиліт, сорбіт, маніт, мальтозу й мальтитол. Комбінації вищенаведених штучних замінників цукру можуть бути використані самостійно або змішані з фракціями інуліну за даним винаходом.

Для деяких застосувань можуть бути потрібні один або більше компонентів із сахарози, глюкози, фруктози або мальтози, взяті індивідуально або з одним чи більше штучними замінниками цукру й об'єднані з фракціями інуліну за винаходом. Такі комбінації зменшують калорійний вміст і одночасно приносять користь від наявності фракції інуліну.

Описаний винахід має безліч переваг. У гранульованій формі продукт нової фракції інуліну має знижену гігроскопічність. Крім того, гранульований продукт легше розчиняється у воді й має знижену тенденцію до утворення сполук, які випадають в осад.

Нові фракції інуліну за винаходом утворюють ідеальний об'ємний агент для змішування зі штучними замінниками цукру.

Завдяки тому факту, що нові фракції інуліну в гранульованій формі мають знижену гігроскопічність, інулінові фракції за винаходом мають знижену тенденцію утворювати грудки й спікатися при зберіганні. Відсутність спікання й грудкування важлива, особливо для використання продукту в суміші зі штучними замінниками цукру, а продукт швидкорозчинний є особливо бажаним.

Фракції інуліну за винаходом надають поліпшені відчуття в роті й не утворюють небажаних клейких утворень в роті, що характерно для деяких інших інулінових продуктів.

У суміші з водою інулінові фракції за винаходом мають знижену тенденцію до формування грудок або шматків. Фракції інуліну за винаходом також мають знижену тенденцію до випадання в осад з води при відстоюванні.

Кращі інулінові фракції містять полісахариди, які мають молекулярні ваги в межах від близько 480 до 2288, в яких, власне кажучи, відсутня сахароза, наприклад, дисахариди (такі як сахароза) становлять менше 2% і краще менше 1% за вагою. Ця фракція має особливе значення для групи населення, яка піклується про здоров'я. Внаслідок збільшення кількості гладких людей, зростає інтерес до виключення сахарози з дієти. Крім того, діабетики обов'язково потребують такого виключення. Таким чином, нова фракція має особливі переваги в світлі вимог і потреб нашого населення, яке піклується про своє здоров'я.

Кращий варіант застосування може бути представлений у формі маленьких пакетиків, які містять щонайменше один штучний замінник цукру в кількості, рівній за смаковим еквівалентом одній, двом чи більше чайним ложкам сахарози разом з щонайменше однією фракцією інуліну за винаходом як об'ємного агента.

Спосіб за винаходом має безліч переваг. Зокрема, спосіб може бути здійснений без значного збільшення вартості. Спосіб також є менш дорогим, ніж використовувана технологія, і дає більш високий вихід готової продукції. Нові фракції інуліну за винаходом термостабільні, тому придатні для використання в пекарній промисловості. Штучний замінник цукру цукралоза також термостабільна, тому суміш цукралози з новими фракціями інуліну за винаходом може бути використана для заміщення сахарози при готуванні їжі й випічці.

Багато інших переваг і позитивних якостей винаходу будуть зрозумілими для фахівців. Крім того, існує багато очевидних для фахівців модифікацій і варіантів, які можуть бути використані стосовно продукту й способу без зміни ідеї винаходу.