Способ биологического консервирования картофельных отходов

 

Изобретение относится к картофелеперерабатывающей отрасли пищевой промышленности и касается консервирования с помощью микроорганизмов некондиционного картофеля и картофельных отходов. Цель - интенсификация процесса и улучшение качества целевого продукта за счет снижения титра дрожжей, гнилостных и масляно-кислых бактерий. Способ заключается в следующем. Картофельные отходы, содержащие 7-20% сухих веществ, засевают молочно-кислыми бактериями LACTOBACILLUS PLANTARUM. Процесс молочно-кислого брожения осуществляют в две стадии. На первой стадии процесс ведут в непрерывном режиме при скорости разбавления 0,1-0,2 ч -1 и температуре 30-35°С до PH 4,6-4,8. На второй стадии процесс ведут в стационарном режиме в течение 48-72 ч при 26-30°С до PH 4,0-4,3. Полученный продукт содержит до 1,2% молочной кислоты, до 0,3% уксусной кислоты и до 0,7% протеина. Полученный продукт стабилен в течение 12 мес. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ к

РЕаЪ БЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4403714/30-13 (22) 05.04.88 (46) 23.09.90. Бюл. У 35 (71) Научно-производственное объединение по продуктам питания из картофеля (72) В.E.Íîâèöêàÿ и Н.Н.Оводовская (53) 663.15(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1205876, кл. A 23 К 3/04, 1983.

Tierzucht, 1981, В.35, У 12, S 547-548. (54) СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОГО КОНСЕРВИРОВАНИЯ КАРТОФЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ (57) Изобретение относится к картофег леперерабатывающей отрасли пищевой промышленности и касается консервирования с помощью микроорганизмов некондиционного картофеля и картофельных отходов. Цель — интенсификация

Изобретение относится к картофелеперерабатывающей отрасли пищевой промышленности и касается консервирования с помощью микроорганизмов некондиционного картофеля и картофельных отходов.

Целью изббретения является интенсификация процесса и улучшение. качества целевого продукта за счет снижения титра дрожжей, гнилостных и маслянокислых бактерий.

Способ осуществляют следующим образом.

Отходы, образуемые на технологических операциях псреработки картофеля, после предварительной подготов„.SU„„ f 594212 А1 (gg)g С 12 N 1/20 А 23 К 3/04

2 процесса и улучшение качества целевого продукта. эа счет снижения титра дрожжей, гнилостных и маслянокислых бактерий. Сгособ заключается в следующем. Картофельные отходы, соде ржащие 7-20Х сухих веществ, засевают молочнокислыми бактериями Lactobacil1us plantarum. Процесс молочнокислого брожения осуществляют в две ста.« пии. На первой стадии процесс ведут в непрерывном режиме при скорости разбавления 0,1 - 0,2 ч и температура 30 — 35 С до -рН 4,6

4,8. На второй стадии процесс ведут в стационарном режиме в течение 48-72 ч при 26-30 С до рН 4,04,3. Полученный продукт содержит до

1,2Х молочной кислоты, до 0 31 уксус» ной кислоты и до 0,77 протеина. Полученный продукт стабилен в течение

12 мес. 1 з.п. ф-лы. 3 табл. ки (измельчения и/или варки и/или смешивания) доводят до содержания сухих веществ, равного 7-20Х, регулируя соотношение жидких и твердых отходов, после чего устанавливают температуру массы 30»35 С. Указанную массу подают в ферментер, куда одновременно вводят активную культуру молочнокислых бактерий Laactobacillus . plantarum при соотношении сбраживаемой массы и указанной культуры (5

10: (О, 8-1, О) при соде ржании 10 -10 клеток на 1 т сбраживаемой массы.

Предлагаемый способ можно осуществить при использовании рязлых штаммов вида L. plantarum с полу«еннем дости15942 гаемого эффекта, например, штаммов

I,. p1antarum 30, L,pkantarum 34, I.. p1antarum 11/!6 (ВКМ Р 578).

Молочнокислое брожение осуществляют в две стадии, На первой стадии

5 процесс ведут в непрерывном режиме

-1 при скорости разбавления О, 1-0,2 ч . температуре 30-35 С до рН,6-4, 8. !!ри этом активную чистую культуру

Ыолочнокислых бактерий подают на ино1суляцию предварительно подготовленных картофельяых отходов лишь в начальном цикле первой стадии сбраживаяия (в течение первых 8-10 ч).

На последующих циклах .первой стадии сбраживания в качестве культуры молочнокислых бактерий используют мас. су, сброжеяную на первой стадии, содержащую молочнокислые бактерии в фазе активного роста, которую вводят в том же .соотношении для инокуляции предварительно подготовленных картофельных отходов, поступающих на сбраживание. Рециркуляцию указанной массы,>5 подаваемой на инокуляцио в качестве культуры молочнокисльх бактерий, осуществляют на протяжении всех ц пслов первой стадии. сбраживания (за исключением начального) на протяжении

30 сут, после чего инокулят обновляют, вновь подавая чистую культуру в сбраживаемую массу.

Остальную часть сброженной на первой стадии массы (90-82X) дображивают .,«35 без добавления инокулята в стационарном режиме в течение 48-72 ч нри 26. 30оС. до рН 4,0-4,3.

Сброженная масса представляет собой сбалансированный питательный и легкоусвояемый кормовой продукт для сельскохозяйственяых животных, преяауществеяное содержание молочнокисхщх бактерий в микрофлоре этого продукта способствует подавлению:вредной и патогенной микрофлоры кишечника животных

Использование картофельных отходов с содержанием сухих веществ менее 7Х нецелесообразно„ так как обедненяость такого субстрата углеводами, белком и другими питательными веществами приводит к снижению активности культуры и замедлению процесса молочявкислого брожения. Подача яа ияокуляцию и сбраживание картофельных от- 55 ходов с содержанием сухих веществ более 20Х не позволяет утилизировать все жидкие отходы,, образуемые в про12 4 цессе промышленной переработки картофеля, что приводит к их частичному сбросу в канализацию и загрязнению окружающей среды.

Осуществление непрерывного инокулирования предварительно подготовленных картофельных отходов культурой молоч-нокислых бакткрий, вносимой в предложенном соотношении путем рециркуляции в сочетании с двухстадийным сбраживанием массы при предлагаемых режимах и параметрах, позволяет создать оптимальные условия развития молочнокислых бактерий на указанных отходах и тем самым интенсифицировать процесс сбраживания, сократив его продолжительность в 7-8 раз по сравнению с известным способом при улучшении консервир лощих свойств получа емого корма (рН 4, 0-4, 3 против 4, 354,4 по известному способу) .

Внесение в картофельные отходы предлагаемых количеств инокулята дает возможность снизить рН подаваемой на брожение массы и способствует более активному росту бактерий на первой стадии сбраживания.

Данные по влиянию количества инокулята ка интенсивность молочнокислого брожения представлены в табл. 1.

Как видно иэ табл. 1 предлагаемое соотношение картофельных отходов и инокулята является оптимальным, так как обеспечивает активное возрастание титра молочнокислых бактерий, а следовательно, интенсивное брожение, в результате которого активно снижается рН и накапливается молочная кислота.

Внесение инокулята в количестве менее 0,8 ч на 10 ч картофельных отходов приводит к незначительному снижению рН отходов перед сбраживанием и, как следствие, к снижению интенсивности брожения, à его внесение в количестве более 1 ч,на 10 ч. указанных откодов экономически нецелесообразно,. так как влечет необходимость соответственного увеличения количества сбро;кенной массы, возвращаемой на рециркуляцию, что приводит к увеличению себестоимости конечного продукта.

Проведение молочнокислого сбраживания в две стадии при предлагаемых режимах и параметрах процсса на каждой из яих дает возможность осуществить непрерывный процесс, позволяющий утилизировать промышленные подавать на рециркуляцию в качестве инокулята сброженную массу, содержащую молочнокислые бактерии в актив-. ной фазе, а также обеспечить ускоренное дображивание полученной массы на второй стадии без добавления культуры. Снижение рН массы на первой стадии ниже 4,6 нецелесообразно, так как

10 приводит к удлинению продолжительности сбраживання на этой стадии и к избыточному накоплению молочной кислоты, снижающему активность роста молочнокислых бактергй. Сбраживание массы на I5 первой стадии до рН выше 4,8 также нежелательно, так как приводит к удлинению продолжительности дображивания массы на второй стадии и может

l п.ивести к. нарушению направленности молочнокислого брожения вследствие развития посторонней микрофлоры.

Величины рН 4,0-4,3, достигаемые при дображиванин массы на второй стадии, обеспечивают требуемые консервирующие свойства готового кормового продукта, что позволяет осуществить длительное хранение последнего на протяжении года. Осуществление дображнванпя массы на второй стадии до рН

30 ниже 4,0 нецелесообразно, так как влечет за собой ухудшение вкусовых качеств готового продукта и удлинение прссцесса, а проведение дображи-, вания массы до рН выше 4 3 приводит к ухудшению консервирующих свойств и

35 уменьшению продолжительности хранения.

Предлагаемые диапазоны продолжительности сбраживания на первой стадии и дображивания на второй являют ся оптимальными. Уменьшение продолжи40 тельности сбраживания картофельных отходов на первой стадии ниже предела приводит к недостаточному накоплению в массе клеток молочнокислых бактерий, которые по своим физиологическим осо45 бенностям не могут достигнуть фазы экспоненциального роста. вследствие чего продогвкительность дображивания такой массы увеличивается на 5-7 сут.

При этом в данной массе нечетко выражен направленный процесс молочнокислого брсскения, так как недостаточное накопление молочной кислоты создает гредпосылкн для развития другой микрофлоры, ухудшаюшей качество готового кормового продукта.

Увеличение продолжительности сбражпвания картофельных отходов на первой стадии выше предлагаемого предела также нецелесосбраэно, так как более

5 159421" 6 картофельные отходы, образуемые в условиях поточной переработки картофеля, и вместе с тем интенсифицировать процесс сбраживания на первой стадии за счет непрерывного удаления вместе со сбраживаемой массой избытка молочной кислоты, препятствующего активному размножению молочнокислых микроорганизмов.

Осуществляемая рециркуляция части сброженной на первой стадии массы, используемой в качестве посевной культуры молочнокислых бактерий, обеспечивает постоянную инокуляцию поступающих на сбраживание картофельных отходов указанными бактериями в стадии экспоненциального роста, что обуславливает активное брожение и дает возможность значительно экономить расход посевной культуры, .исключая необходимость наличия постоянно действующей станции ее приготовления.

Благодаря интенсификации процесса брожения на первой стадии на вторую стадию для дображивания поступает масса, содержащая молочнокислые бактерии в стадии активного роста, что обуславливает ускорение процесса на этой стадии без добавления культуры.

Инокул ирован ие подаваемых íà сб раживание картофельных отходов при 30а

35 С с последующим проведением молочнокислого брожения на первой стадии при этой температуре и проведение дображивания на второй стадии при о

26-30 С создает оптимальные условия для ведения направленного процесса молочнокислого б рожения. Инокулирование картофельных отходов, а также сбраживание массы на первой стадии и ее дображивание на второй при температурах ниже предлагаемых величин нежелательно, так как снижает рост и активность кульуры и увеличивает продолжительность брожения. Проведение указанных процессов при температурах выше предлагаемых величин нецелесооб- . разно, так как приводит к угнетению роста культуры и созданию условий для развития посторонней микрофлоры 50 (маслянокислые, уксуснокислые и другие микроорганизмы), для которой указанные температуры будут оптимальными.

Значения рН массы, достигаемые в 55 конце первой стадии молочнокислого брожения, позволяют получить сброженную массу с высоким титром молочнокислых бактерий. Это дает возможность

1594212 длительный процесс брожения на укаэанной стадии приводит к ингибированию молочнокислых бактерий образуемой ими молочной кислотой и, как следствие, к низкому титру этих бактерий

5 в массе, направляемой как на рециркуляцию, так и на дображивание. Кроме того, увеличение продолжительности брожения на первой стадии приводит к необходимости применения ферментеров большей вместимости, что затрудняет монтаж, усложняет условия эксплуатации и санитарной обработки.

Увеличение продолжительности дображивания массы на второй стадии свыше 72 ч приводит к снижению.рН ниже предлагаемых пределов и ухудшению вкусовых качеств получаемого готового продукта вследствие перекисания массы, а уменьшение продолжительности дображивания менее 48 ч влечет эа собой снижение устойчивости к порче получаемого готового корма.

Качесгвенные показатели готового 25 кормового продукта, полученного по предлагаемому и известному способам, приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, готовый кор. мовой продукт, полученный в соответ- 3О ствии с предлагаемым способом, отличается меньшим содержанием уксусной кислоты при отсутствии масляной, что способствует улучшению его вкусовых качеств, имеет значительно лучшие микробиологические показатели по сравнению с продуктом, полученным по известному способу, что обуславпивает более высокое качество корма и его большую стабильность при длитепь- 40 ном хранении.

Качественные показатели кормового продукта, полученного по предлагаемому и известному способам после 12 мес хранения, приведены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, предлагаемый кормовой продукт, полученный по предлагаемому способу, по сравнению с продуктам, полученным по известному способу, более стабилен при хранении, в нем в большей мере сохранен белковый компонент, содержание уксусной кислоты увеличено незначительно. Увеличение содержания молочнои кислоты в

55 процессе хранения при огсутствии масляной обуславливает лучшие органо- лептические показатели готового про- дукта.

Пример 1. Сырые картофельные отходы измельчают, проваривают в течение 25 мин, смешивают с отходами, образуемыми на стадиях термической обработки картофеля, и доводят до содержания сухих веществ. 153, регулируя соотношение твердых и жидких отходов после чего устанавливают тем1

О пературу массы 32 С. Указанную массу подают в ферментер, куда одновременно вводят посевную культуру штамма

Lactobacillus plantarum Ф 578 при соотношении сбраживаемой массы и указанной культуры соответственно

10;О, 9 или !О кл./т.

Молочнокислое брожение осуществляют в две стадии. На первой стадии процесс ведут при 32 С в течение 9 ч до РН 4,7, причем продолжительность процесса регулируют скоростью разбавления, обусловленной скоростью протока массы через ферментер. Укаэанную скорость протока выбирают в.

J зависимости от количества поступающих на сбраживанне отходов в час и количества удаляемых сброженных отходов после первой стадии.

В данном примере при скорости протока 1 т/ч и обьеме ферментера 9 т, — 1 скорость разбавления равна 0,1 ч что обеспечивает продолжительность нахождения массы в ферментере в течение 9 ч при непрерывном процессе.

Часть сброженной на первой стадии массы (97) направляют иа рециркуляцию, используя ее в качестве культуры молочнокислых бактерий для инокуляции картофельных отхбдов, поступающих на сбраживание.

Остальную часть указанной массы (91K) направляют на дображивание в течение 60 ч при 28ОС до РН 4,2.

Конечный продукт содержит 1,237 молочной кислоты, О, 7Х протеина, количество гнилостных бактерий, дрожжей и плеснеьых грибов не превышает

i0 кл./т. Полученный продукт направз ляют на хранение или сразу на скармливание сельсксхозяйственным животным.

Пример 2. Жидкие отходы, образуемые на различных технологических операциях (паровой очистки, бланширования, варки), смешивают и доводят до содержания сухих веществ 7Å при поддержании температуры массы

35 С. Укаэанную смесь подают в ферментер, куда одновременно вводят культу50 159421 ру 1. plantarum и 578 при соотношении сбраживаемой массы и укаэанной культуры соответственно 10:1 или 10 кл ° /т, Иолочнокислое брожение осуществля5 ют в две стадии. На первой стадии процесс ведут в непрерывном режиме при 35 С в течение 12 ч до рН 4,6.

Заданная продолжительность нахоже дения массы в ферментере на первой стадии сбраживания обеспечивается за счет регулирования скорости протока и подбора объема ферментера.

Часть сброженной на первой стадии массы (10X) направляют на рециркуляцию, используя ее в качестве культуры молочнокислых бактерий для инокулирования картофельных отходов, поступающих на сбраживание. Остальную часть указанной массы (90X) направ- 20 ляют на дображиваиие в стационарном режиме без добавления культуры в течение 72 ч при 30 С до рН 4,3. Сброженную массу, представляющую собой готовый кормовой продукт (содержание 25 молочной кислоты 1,2 ), отправляют на хранение либо сразу используют в качестве корма для сельскохозяйственных животных.

Пример 3. Отходы, образуемые 30 в процессе термической обработки картофеля, смешивают с измельченными сырыми отходами,.количество которых не превышает 1О, и доводят содержание сухих веществ до 20Х, после чег > устанавливают температуру массы 30 С.

Указанную массу подают в ферментер, куда одновременно вводят посевную культуру штамма L plantarum В 578 при соотношении сбраживаемой массы и ука40 занной культуры соответственно 10; О, 8 или 10 кл./т.

Молочнокислое брожение осуществляют в две стадии. На первой стадии процесс ведут в непрерывном режиме ,при 30 С в течение 8 ч до оН 4,8, Продолжительность сбраживания маесы на первой стадии регулируется за счет варьирования скорости протока массы через ферментер и подбором объема ферментера.

Часть сброженной на первой стадии массы (8 ) направляют на рециркуляцню, используя ее в качестве культуры молочнокислых бактерий для инокулировакия картофельных отходов, поступающих на сбраживание. Остальную часть указанной массы (92X) направляют на дсбраживание в стационарном

2 10 режиме без добавления культурй в течение 48 ч при 26еС до снижения рН 4 О, Сброженная масса представляет eqбой готовый кормовой продукт, (содержание молочной кислоты 1,25X), который направляют на хранение или сразу на скармливание сельскохозяйственным животныи.

Пример 4. Картофельные отходы со всех технологических операций собирают в емкость, перемешивают, доводят до соде1хкания сухих веществ 15Х путем регулирования соотношения жид« ких и твердых отходов. В смеси устанавливают температуру 35 С и подают в ферментер, Одновременно в фериентер подают посевную культуру штамма

plantarum 30 при соотношении массы и культуры соответственно !О:0,8 нли 10 кл. /т.

Иолочнокислое брожение осуществляют в две стадии. На первой стадии процесс ведут при 35 С до рН 4,7.

Продолжительность брожения на этой стадии в условиях непрерывного процесса регулируют за счет скорости протока массы через ферментер, учитывая его объем и количество поступающей и уходящей массы .

Часть массы, сброженной на первой стадии (10X) направляют на рецирку ляцню, используя ее в качестве инокулята картофельных отходов на последующих циклах непрерывного процесса брожения первой стадии. Остальную часть сброженной на первой стадии массы направляют на дображивание в стационарном режиме без добавления культуры в течение 72 ч прн 28 С до снижения рН 4,0. Сброженную массу, содержащую 1, 3Х молочной кислоты, затем направляют на хранение или сразу на скармливание животным.

П р и и е р 5. Картофельные отходы, подвергнутые тепловой обработке, перемешивают, к нии добавляют измельченные сырые отходы (не более 10 ) и доводят до содержания сухих веществ

17 . Все компоненты перемешивают, доа,. водят до 33 (: и направляют на сбраживанне. Р ферментер одновременно подают посевную культуру штамма L.plantarum 34 и подготовленные отходы в соотнешении 1:10 или 10 кл+/т, (5

Процесс брожения осуществляют в две стадии. На первой -тадии сбражи" ванне проводят при 33 С в течение о

4212

Таблица1 и инокулята! Ю

I дэ вив-

1 сепия после рН

Количество

МОЛОЧНОЙ

Количество клевгге е инокуля та тОК МОлочнокислых бактерий в

1 г инокулята

О

08

Он

Ом (10 кл, /т) 8 (10г кл. /т) 9 (10 кл./т) (10 кл. /т) 1 (10г7,"л. /т) l0:О, 10; 0iQ:1

10;1р

6, 15

6,15

6,15

6, 15

6, г5

6,0 5,2

5. 8 4.8

5,7 7 Ч

5,6 4,6

5,57 4, 58

0,50

0,62

0,68

0,71

0,7

2,3 1

1, 7

3,4° - 1

2..5 1

4,2 ° 1

11

159

12 ч до рН 4,6, Продолжительность сбраживания массы на этой стадии регулируют скоростьгд про.ока ее через фермектер. Сбраженггуго на первой ста"дии массу раэделягОт егаправляя На рециркуляцию 10% и на дабраживание

90Х. Масса, направленная на рециркуляцию, используется длн инокулирования свежги отходов на последующих цикпах первой стадии.

Дображивание массы гтровадят на второй стадии броження без добавления инокулята при 26 С в теченис 72 ч 0 дорН4у2 °

Конечный продукт содержит 1, 25% молочной кислоты 0,65% сырого протеина. Количество гнилостных бактерий, дрожжей и плесневых грибов не:.гревыжает 10 кл./т массы.

3 ..

Сб ожеггная масса является коргмсвьм продуктом и направляет< я на хранение или непосредственно на корм животньм.

Таким образом, предлагаеьый способ обеспечивает возможность непре рывной утилизации промышленньх отходов переработки картофеля в условиях паточного производства путем интенсификации процесса молочнокислога сбраживання указанных отходов при одновременном улучшении качества получаемого кормового продукта и снижении расхода инокулята. формула и з О б р е т е н и я

1. Способ биолагиче=кого консер-. вирования картофельных отходов, преСоотношение отходов рИ отходов

Г дусматриваюший подготовку исходного сырья, инокулирование его молачнокислыми бактериями и осуществление малочнокислого брожения, о т л ич а ю шийся тем, что, с цельго интенсификации процесса и улучшения качества целевого продукта за счет снижения титра дрожжей, гнилостных и маслянакислых бактерий, в качестве исходного сырья используют картофельные отходы с содержанием сухих веществ 7-.20%, в качестве малочнакислых бактерий используют 1.actobacillus plantarum, а молочнакислое брожение осуществляют в две стадии, на первой иэ которых процесс ведут в непрерывном режиме при скорости разбавления О, 1-0,2 ч, температуре 3035ОС до рН 4,6-4,8, а на второй стадии проводят дображивание картофельных отходов в стационарных услови гх в течение 48-72 ч при температуре 2630 С да рН 4,0-4,3.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, чта инокуляцию картофельных отходов молачнокислыми бактериями г асtobacil1гге plaatarum в начальном цикле первой стадии осуществляют в количестве 8-10% от объема сбраживаемых отходов, а на последующих циклах этой стадии в качестве инокулята используют массу, сброженную на первой стадии, которую вводят в том же количестве.

Показатели интенсивности бражения на первой стадии!

1594212

1,23

0,32

О

4,!

1,10

0,74

0,28

4,45

0,5

0,7

5,4 10

3,0 10

1,4 10

1,8 -10

8,6 ° 10

1,2 ° 10

0,4. !О

0,2 10

Таблица3

Показ атели качества кормового продукта

Содержание кислоты, Й: молочная уксусная масляная рН

Протеин, 7 в пере сче те на сухое вещество

Количество, кл./г: аэробные мезофипьные микроорганизмы гнилостные бактерии дрожжи плесневые грибы

Показатели качеств кормового продукта

Содержание кислоты, Е: молочная уксусная масляная рН

Протеин, Й в пересчете на сухое вещество

Количество, кл./г: аэробные мезофильные микроорганизмы гнилостные бактерии дрожжи плесневые грибы

Таблица2 тходы, сб роже нные по способу редлага- известмому ному

Отходы, сбраженные по способу редла- известаемому ному

1,45 0,83

0 55 О, 92

О 0,34

4,0 4,3

0,65 0,40

2,4 10 6,7 10

5 6

0,3 1О 8,1 10 ь Ф

0,8 !О 3,0 ° lO

0,8.10 7,4.1оз