Спосіб одержання глютену при виробництві кукурудзяного крохмалю

1 Спосіб одержання глютену при виробництві кукурудзяного крохмалю, який включає вилучення глютенової суспензії з крохмало-білкової суміші, Винахід має відношення до харчової промисловості і може бути застосований в крохмальному виробництві, коли в якості сировини використовують кукурудзу При цьому виробництві можна одержувати цілу низку цінних побічних продуктів, одним з яких є глютен - білкова речовина рослинного походження Відомо, ЩО при виробництві кукурудзяного крохмалю після відділення із зерна кукурудзи розчинних речовин, зародків та оболонок зерна крохмальну суспензію направляють на станцію відцентрових сепараторів, де отримують власно крохмаль та глютенову суспензію, яка містить до 70% білкових речовин Дисперсна фаза суспензії містить головним чином частки білка і зерна крохмалю, а дисперсне середовище - розчин білків, вуглеводів, мінеральних речовин та жиру При цьому крохмаль містить білка не більше як 0,8%, а глютен не більше як 20% крохмалю Оптимальна температура обробки крохмально-білкової суспензії (крохмального молока) на сепараторах становить 30-35°С, бо зниження температури веде до погіршення процесу через підвищення в'язкості суспензії, а значення рН дорівнює 3,8 - 4,2 При підвищенні цього значення збільшується вміст білка в крохмалі, що небажано При прийнятій у виробництві кукурудзяного крохмалю технології глютен у вигляді рідкої сус Зоя збезводнення одержаної глютенової суспензії у два етапи, підігрівання її на першому етапі збезводнення, який здійснюють у се парато pax-концентраторах, подальше висушування до одержання кінцевого продукту, який відрізняється тим, що перед підігріванням на першому етапі збезводнення глютенову суспензію обробляють лужним розчином до значення рН=5,5ч-6,3, підігрівання ведуть до температури 55 - 65°С, а другий етап збезводнення проводять у безперервному режимі 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що другий етап збезводнення глютенової суспензії здійснюють переважно на горизонтальних гвинтових центрифугах пензії з вмістом сухих речовин 1,5-2,5% після відцентрових сепараторів направляють на станцію концентрування, яка у більшості випадків обладнана сепараторами-концентраторами, після яких одержують глютен з вмістом 10-12% сухих речовин, та вакуум-фільтрами чи фільтр-пресами, після яких глютен містить близько 20% сухих речовин, потім його направлляють у сушарку і отримують глютен, готовий до використання з вмістом сухих речовин 88-90%, а масова частка білка дорівнює 55 - 70% до сухих речовин В останні роки в Україні та державах СНД вдосконалення способу одержання глютену йшло головним чином в напрямку розробок прогресивних засобів механічного збезводнення глютену Особливу увагу приділяли вдосконаленню станції концентрування глютенової суспензії, застосовуючи різні схеми компановки устаткування Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, є спосіб одержання глютену при виробництві кукурудзяного крохмалю, в якому станція концентрування глютену передбачає його збезводнення у два етапи, на першому з яких використовують сепаратори-концентратори (у 2 ступені), а на другому - фільтр-преси, при цьому на першому етапі рідний гютен підігрівають до температури 50-55°С з метою зниження в'язкості суспензії Після першого етапу збезводнення глютену він міс (О со 43762 тить 12% сухих речовин, тому на другому етапі збезводнення на фільтр-пресах фільтрація утруднена [1] Головним недоліком відомого способу є те, що глютенова суспензія з вмістом сухих речовин 12% має сметаноподібну консистенцію, отож подальше збезводнення потребує великої КІЛЬКОСТІ обладнання та устаткування, значної виробничої площі, великих праце-та енерговитрат, що значно ускладнює процес і знижує його ефективність, внаслідок чого в Україні і державах СНД виробництво глютену практично відсутнє Задача винаходу полягає в удосконаленні відомого способу одержання глютену шляхом зменшення в'язкості глютенової суспензії, що суттєво підвищує швидкість фільтрації та ефективність збезводнення глютену в цілому Технічний результат винаходу полягає в значному спрощенні та здешевленні технології одержання глютену Задача винаходу вирішується тим, що у відомому способі одержання глютену при виробництві кукурудзяного крохмалю, який включає вилучення глютенової суспензії з крохмало-білкової суміші, збезводнення глютенової суспензії у два етапи, підігрівання її на першому етапі збезводнення, який здійснюють у сепараторахконцентраторах, подальше висушування до одержання кінцевого продукту, згідно з винаходом, перед підігріванням на першому етапі збезводнення глютенову суспензію обробляють лужним розчином до значення рН = 5,5-6,3, підігрівання ведуть до температури 55-65°С, а другий етап збезводнення проводять у безперервному режимі підвищення температури Верхня межа температури підігрівання 65°С обумовлена тим, що крохмаль, який присутній у глютеновій суспензії, при збільшенні температури починає набрякати і це поступово знову збільшує в'язкість суспензії При обробці глютенової суспензії в якості лужного розчину застосувають їдкий натр технічний (ГОСТ 2263-79) з концентрацією 8-10%, бо застосування розчину з концентрацією меншою між 8% приведе до небажаного розбавлення глютену, а концентрація більша ніж 10% сприяє розкладанню білків і вилученню при цьому аміаку, що погіршує збезводнення і є порушенням умов техніки безпеки Запропонований спосіб одержання глютену ілюструється слідуючими прикладами Приклад 1 (прототип) Глютенову суспензію вилучають з крохмалобілкової суміші на відцентрових сепараторах, направляють на станцію концентрації, де після першого етапу збезводнення на сепараторахконцентраторах вона містить сухих речовин 9,2%, масову частку до сухих речовин ділку - 64%, жиру - 5,5%, крохмалю - 13,5% і має температуру 40°С, при якій в'язкість суспензії дорівнює 1,30 с Стоке Далі її підігрівають до температури 52°С, при цьому в'язкість знижується до 1,13 с Стоке, і направляють на другий етап збезводнення - фільтр-прес, на якому фільтрація триває близько 20 годин (доки рідина з кранів не починає виходити по краплях) Середня швидкість фільтрації складає 7,55 дм3/м2 на годину, об'єм профільтрованої суспензії дорівнює 3473 дм3/год , рН = 4,0 Крім того, другий етап збезводнення глютенової суспензії здійснюють переважно на горизонтальних гвинтових центрифугах безперервної дії Така сукупність суттєвих ознак винаходу, що заявляється, дозволяє значно зменшити в'язкість глютенової суспензії завдяки коагуляції білків і їх осадженню, омилюванню жирів і їх виведенню разом з рідкою фазою та певної нейтралізації кислот, що не тільки підвищує ефективність збезводнення глютену, а і робить можливим застосування більш прогресивного устаткування, що сприяє створенню безперервного процесу одержання глютену Вказані параметри обробки глютенової суспензії мають важливе значення для досягнення мети винаходу, а саме при обробці лужним розчином до значення рН менше ніж 5,3 зменшується КІЛЬКІСТЬ зкоагульованих білків і тому знижується швидкість фільтрації, і в цілому, ефективність збезводнення, при рН більше ніж 6,3 ефективність збезводнення не зростає, тому збільшення витрат лужного розчину буде недоцільним Що стосується параметрів підігрівання глютенової суспензії то, завдяки попередній обробці и лужним розчином, стає можливим підвищити температуру на першому етапі збезводнення в порівнянні з відомим способом до 55-65°С і таким чином ще більше знизити в'язкість суспензії Це пояснюється тим, що ВІЛЬНІ жирні кислоти, які входять до складу глютенової суспензії, нейтралізуються їдким натром (омилюються), внаслідок чого утворюється сіль жирної кислоти (мило), яка виводиться разом з рідкою фазою При цьому режим нейтралізації жиру також потребує Розвантаження фільтр-преса займає 4 години, тому що тверда фракція глютену липка, в'язка та важко видаляється Вміст сухих речовин в продукті - 21,5%, масова частка до сухих речовин білку - 62,4%, жиру - 5,87%, крохмалю - 14,4% При цьому глютен має неприємний запах, внаслідок зараження мікрофлорою Мікробіологічне засівання складає 840000 бактерій в 1 грамі Приклад 2. Глютенову суспензію після першого етапу збезводнення з вихідними характеристиками прикладу 1 обробляють розчином їдкого натру з концентрацією 8% до значення рН = 5,3 і підігрівають до температури 56°С, після чого в'язкість її знижується до 1,01 с Стоке Далі глютенову суспензію направляють на другий етап збезводнення - фільтр-прес, фільтрацію на якому ведуть аналогічно прикладу 1 Час фільтрації дорівнює 11 годинам, швидкість - 21,2 дм3/м2 на годину, об'єм профільтрованої суспензії становить 9640,5 дм 3 за годину Вміст сухих речовин в продуктів (з фільтрпресу) - 34,8%, масова частка до сухих речовин білку - 63,9%, жиру - 4,8%, крохмалю - 14,1% Мікробіологічне засівання становить 360000 бактерій в 1 грамі Приклад 3. Глютенову суспензію після першого етапу збезводнення з вихідними характеристиками прикладу 1 обробляють розчином їдкого натру з концентрацією 9% до значення рН = 5,9, потім підігрівають до температури 60°С, внаслідок чого в'язкість суспензії знижується до 0,750 с Стоке і направляють на другий етап збезводнення горизонтальну гвинтову центрифугу безперервної 43762 дм, з якої фільтруюча суспензія в об'ємі 10000 дм за годину надходить безперервно Тверда фаза, відділена на центрифузі, являє собою розсипчасту масу, що легко транспортується Вміст сухих речовин в продукті після центрифуги - 42,5% масова частка до сухих речовин білку - 66,3%, жиру 3,7%, крохмалю - 14,0% Мікробіологічне засівання продукту - 8000 бактерій в 1 грамі Приклад 4. Глютенову суспензію після першого етапу збезводнення з вихідними характеристиками прикладу 1 обробляють розчином їдкого натру з концентрацією 10% до значення рН = 6,3, підігрівають до температури 65°С, внаслідок чого в'язкість суспензії знижується до 0,980 с Стоке, і направляють на другий етап збезводнення горизонтальну гвинтову центрифугу безперевної дії, де збезводнення іде безперервно з об'ємом 10000 дм 3 за годину Тверда фаза після центрифугування має сухих речовин 38,8%, масову частку до сухих речовин білку - 65,6%, жиру - 4,0%, крохмалю 13,04% Вміст бактерій в 1 грамі продукту становить 8960 шт Одночасно спостерігається перехід частки крохмалю в рідку фазу, що показує реакція з розчином йоду Дані, що характеризують досягнення технічного результату у запропонованому способі в порівнянні зі способом-прототипом, зведені у таблицю Наведені в таблиці дані наочно підтверджують ефективність запропонованого способу перед відомим, зокрема по головних показниках процесу, якими є в'язкість глютенової суспензії, що зменшується з 1,13 с Стоке до 0,750 с Стоке , а п/п вміст сухих речовин після другого етапу збезводнення зростає з 21,5% до 42,5% Таким чином, завдяки запропонованому винаходу - способу одержання глютену при виробництві кукурудзяного глютену, з'являється можливість одержувати цінний білковий продукт більш ефективними засобами, які зпрощують і здешевлюють технологію і дають можливість застосовувати устаткування, здібне зробити виробництво глютену безперервним В зв'язку з дефіцитом харчового білку є перспективним використування кукурудзяного глютену (білкової речовини рослинного походження) в якості харчових добавок (при виробництві харчових концентратів, консервантів та інше), які користуються попитом у великих об'ємах Також кукурудзяний глютен володіє високою кормовою ЦІННІСТЮ і його в якості високоефективної білкової добавки використовують в раціоні харчування в тваринництві та птахівництві При цьому значно підвищується продуктивність тварин та птахів, а саме на 10-15% зростають надої та яйценосність Впровадження запропонованого способу одержання глютену на Верхньодніпровському крохмалопатоковому комбінаті дозволило налагодити постійне виробництво нового, важливого для народного господарства, виду продукції, який користується підвищеним попитом Джерела інформації [1] Романенко В Н , Филиппова Н И "Комплексное использование сырья в крах малопаточном производстве" Москва, Агропромиздат, 1985 С 132-133 Найменування показників Приклади На 2 етапі збезводнення Після 2 етапу збезводнення 2 3 4 1 2 3 4 5 Температура, °С рН в одиницях В'язкість, С Стоке Швидкість фільтрації, дм3/м2 на годину Час фільтрації, годин 52 4,0 1,13 7,55 20,0 56 5,3 1,01 21,20 11,0 6 7 8 На 1 етапі збезводнення Об'єм фільтрації, дм3/годину Вміст сухих речовин,% Білок, масова частка в % до сухих речовин 3473 21,5 9640,5 34,8 60 5,9 0,75 безперервно 10,000 42,5 65 6,3 0,98 безперервно 10,000 38,8 62,4 63,9 66,3 65,6 9 Крохмаль, масова частка в % до сухих речовин 14,4 14,1 14,0 13,04 5,87 840000 4,80 360000 3,70 8000 4,00 8960 10 Жир, масова частка в % до сухих речовин 11 КІЛЬКІСТЬ бактерій в 1 г 1 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3 43762