Способ переработки красных водорослей

 

Использование: изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к переработке водорослей, связанной с получением загустителей и студнеобразователей. Сущность изобретения: в качестве сырья для получения каррагинана используют красную водоросль хондрус арматус (Chondrus armatus), которую предварительно деминерализуют. После деминерализации из водоросли экстрагируют водой каррагинан, очищают полученный экстракт, затем сушат с получением каррагинана или в очищенный экстракт вводят катионы калия, натрия, аммония, кальция с последующим выделением соответствующей соли каррагинана. Предпочтительно применение в способе содей и гидрооксидов металлов. Выделение солей каррагинана проводят обезвоживанием прессованием или спиртом с последующим досушиванием при температуре не более 70^oС. Для получения соли, пригодной для использования в микробиологии, может быть проведена дополнительная очистка переосаждением в дистиллированной воде либо после стадии обезвоживания, либо готового продукта. 7 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к переработке водорослей с получением загустителей и студнеобразователей.

Известен способ получения студнеобразователя из красных водорослей: грацилярии и филлофоры и их смесей (а.с. СССР N 1465008, кл. A 23 L 1/04), сущность которого заключается в том, что водоросли обрабатывают щелочью, затем ее сливают, а водоросли обрабатывают острым паром в течение 40-60 мин, промывают и экстрагируют в растворе кислоты, после чего осуществляют фильтрацию и сушку.

Известен способ производства студнеобразователя из фурцеллярии (а.с. N 952201, кл. A 23 L 1/04), который включает очистку водоросли, ее мойку, обработку 2,0 - 2,3% раствором гидрооксида натрия в течение 25 - 30 мин при температуре 50 - 60^oC, экстракцию полисахарида, в начале которой добавляют ортофосфорную кислоту до pH 7,0 - 7,3 и варят при 95^oC в течение 3 ч. при гидромодуле 1: 20. Далее экстракт обрабатывают 25 - 30% раствором силиката натрия при pH 7,3 - 7,5 и центрифугируют, обесцвечивают жавеловой водой, фильтруют и сушат при 130^oC.

Наиболее близким техническим решением по используемому сырью является способ получения каррагината из морских водорослей (патент Франции N 2216299, кл. A 23 L 1/04, 1974), где в качестве сырья используется водоросль Chondrus crispus (хондурс криспус), в котором соотношение каппа-каррагинана к лямбда-каррагинану равно 6,9:1.

Способ включает следующие операции: 1) деминерализацию водоросли, которую проводят обработкой водоросли окисью кальция, азотной кислотой или соляной кислотой; 2) удаление пигментов промывкой в воде; 3) экстракцию каррагинана водой при температуре выше 90^oC; 4) очистку экстракта; 5) обезвоживание этиловым спиртом; 6) сушку каррагинана.

Задача, решаемая изобретением, - получение каррагинана и его солей из нового сырья - водоросли Chondrus armatus (хондрус арматус), в которой соотношение каппа-каррагинана к йотта-каррагинану равняется 4:1.

Сущность изобретения заключается в том, что водоросль деминерализуют в подогретой до 30 - 40^oC воде в течение 60 - 120 мин. После слива воды водоросль дважды промывают от пигмента холодной водой, после чего заливают водой, нагревают смесь до 90 - 95^oC и экстрагируют каррагинан при этой температуре в течение 150 - 180 мин. Экстракт после отделения от разварившейся водоросли очищают фильтрованием через слой вспомогательного фильтрующего вещества.

Очищенный экстракт используют для получения каррагинана или для получения солей каррагинана.

Каррагинан получают сушкой очищенного экстракта. Каррагинан обладает свойствами студнеобразователя.

Каррагинан калия получают путем введения в очищенный экстракт гидрооксида калия в количестве 60 - 70% к весу воздушно-сухой водоросли при температуре 20 - 70^oC или хлорида калия при температуре экстракта 60 - 70^oC в количестве 20 - 25% к весу воздушно-сухой водоросли, выдерживают 120 мин для завершения структурирования геля, полученный гель прессуют до содержания сухих веществ 13 - 14% и досушивают в потоке горячего воздуха при температуре не выше 70^oC.

В случае использования гидрооксида калия, после выдерживания геля экстракт нейтрализуют добавлением кислоты до pH 7 и оставляют до завершения гелеобразования.

Полученная соль каррагинана калия обладает свойствами гелеобразователя.

Для получения соли, пригодной для использования в микробиологии, может быть проведена дополнительная очистка переосаждением каррагинана калия либо после стадии обезвоживания, либо готового продукта.

Для получения каррагинана кальция в экстракт после очистки вводят хлорид кальция в количестве 35 - 40% к массе воздушно-сухой водоросли при температуре экстракта не более 20^oC, выдерживают до созревания геля, обезвоживание которого осуществляют спиртом, а сушку - при температуре не более 70^oC.

Для получения каррагинана аммония в очищенный экстракт вводят хлорид аммония в количестве 35 - 40% к массе воздушно-сухих водорослей при температуре 60 - 70^oC, выдерживают до созревания геля, обезвоживание которого проводят прессованием до содержания сухих веществ 13 - 14%, а сушку - при температуре не более 70^oC.

Для получения каррагинана натрия в очищенный экстракт вводят гидроксид натрия в количестве 35 - 40% к массе воздушно-сухих водорослей при температуре 60 - 70^oC, выдерживают до созревания геля, нейтрализуют до pH 7, обезвоживание осуществляют спиртом, а сушку - при температуре не более 70^oC.

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1. Навеску воздушно-сухой водоросли хондрус арматус 50 г замачивают в 1000 мл воды, нагревают до 350^oC и выдерживают при этой температуре 120 мин, после слива воды водоросль промывают проточной водой от пигмента, заливают 3000 мл воды, смесь нагревают до 95^oC и выдерживают при этой температуре 180 мин. Экстракт отделяют от разварившейся водоросли на сите и затем фильтруют.

Отфильтрованный экстракт высушивают сублимацией или обезвоживанием этиловым спиртом. Таким образом было получено 21,9 г нативного каррагинана светло-кремового цвета со следующими показателями: содержание минеральных веществ - 21,0%, вязкость 0,2%-ного раствора - 30,9 сП, прочность геля 2,0 %-ного раствора - 150 г Валента.

Для получения каррагинана, пригодного для использования в микробиологии и биотехнологии, 21,9 г сухого каррагинана растворяют в 1000 мл дистиллированной воды, нагревают до 70^oC, выдерживают в течение 30 мин и оставляют на желирование в течение 8 ч, после этого гель прессуют, измельчают, обрабатывают в 1500 мл этилового спирта и досушивают на воздухе. Полученный очищенный каррагинан (19,9 г) в виде порошка со светло-кремовым оттенком имеет следующие показатели: содержание минеральных веществ - 17,8%, вязкость 0,2%-ного раствора - 43,6 сП, прочность 2,0 %-ного раствора - 200 г Валента.

Пример 2. 50 г воздушно-сухой водоросли хондрус арматус заливают 1000 мл воды, смесь нагревают до 35^oC и выдерживают при этой температуре 90 мин, после слива воды водоросль промывают проточной водой от пигмента, заливают 3000 мл, смесь нагревают до 95^oC и выдерживают при этой температуре 150 мин. Экстракт отделяют от разварившейся водоросли на сите и фильтруют. В отфильтрованный экстракт, имеющий температуру 20^oC, вносят 30 г гидроокиси калия (KOH), выдерживают 120 мин для созревания геля, нейтрализуют концентрированный H₂SO₄ до pH 7, оставляют на 40 мин для завершения гелеобразования. Полученный гель укладывают в бязевые салфетки, прессуют при постепенном увеличении давления от 0,02 до 0,1 МПа в течение 12 ч. Отпрессованный гель с содержанием сухих веществ 13% досушивают на воздухе при 70^oC до содержания влаги 16%. Выход каррагинана калия составляет 40% (20 г), содержание минеральных веществ - 23,5%, прочность 2%-ного студня - 1400 г Валента, температура плавления/застудневания - 55/39^oC.

Для получения микробиологического каррагинана калия может быть проведена дополнительная очистка полученной соли переосаждением продукта либо перед сушкой после стадии обезвоживания, либо готового продукта.

Для этого 20 г полученного каррагинана калия растворяют в 1000 мл дистиллированной воды, нагревают до 70^oC с перемешиванием в течение 30 мин и оставляют на желирование в течение 8 ч, после чего гель обезвоживают прессованием, измельчают, обрабатывают 350 мл спирта и досушивают на воздухе. Полученный очищенный каррагинан калия (18,4 г) в виде порошка светло-кремового цвета имеет следующие показатели: содержание минеральных веществ - 19%, прочность 2%-ного раствора - 680 г, температура плавления/застудневания - 49,0/32,5^oC.

Пример 3. 50 г воздушно-сухой водоросли хондрус арматус замачивают в 1000 мл воды, смесь нагревают до 40^oC и выдерживают при этой температуре 60 мин, после слива воды водоросль промывают проточной водой от пигмента, заливают 3000 мл воды, смесь нагревают до 90^oC и выдерживают при этой температуре 180 мин. Экстракт отделяют от разварившейся водоросли на сите и затем фильтруют. В отфильтрованный экстракт, имеющий температуру 70^oC, вносят 35 г гидрооксида калия, выдерживают 120 мин для созревания геля, нейтрализуют концентрированной серной кислотой до pH 7, оставляют на 40 мин для завершения гелеобразования. Полученный гель укладывают в бязевые салфетки, прессуют при постепенном увеличении давления от 0,02 до 0,1 МПа в течение 12 ч. Отпрессованный гель с содержанием сухих веществ 13,5% досушивают на воздухе при температуре не более 70^oC до содержания влаги 14,0%. Полученный каррагинан калия в виде порошка светло-кремового цвета в количестве 19,95 г имеет следующие показатели: содержание минеральных веществ - 25,6%, прочность 2%-ного студня - 1380 г Валента, температура плавления/застудневания - 55/39^oC.

Пример 4. Навеску воздушно-сухой водоросли хондрус арматус 50 г замачивают до 30^oC и выдерживают при этой температуре 120 мин, после слива воды - водоросль промывают проточной водой от пигмента, заливают 3000 мл воды, смесь нагревают до 95^oC и выдерживают при этой температуре 180 мин. Экстракт отделяют от разварившейся водоросли на сите и затем фильтруют. В отфильтрованный экстракт при температуре 70^oC вносят 12,5 г хлорида калия и выдерживают 40 мин для завершения гелеобразования. Полученный гель укладывают в бязевые салфетки, прессуют при постепенном увеличении давлении с 0,02 до 0,1 МПа в течение 12 ч. Отпрессованный гель с содержанием сухого вещества 13,6% измельчают и сушат. Получено 19,1 г каррагинана калия кремового цвета со следующими показателями: содержание минеральных веществ - 22%, прочность 2%-ного студня - 1070 г Валента, температура плавления/застудневания - 53/34^oC.

Для получения из этого каррагинана калия соли, пригодной для использования в микробиологии, 19,1 каррагинана калия растворяют в 1000 мл дистиллированной воды, нагревают до 70^oC в течение 30 мин и оставляют на желирование в течение 8 ч., после этого гель прессуют, измельчают, обрабатывают в 330 мл этилового спирта и досушивают на воздухе. Полученный очищенный каррагинан калия (17,7 г) в виде порошка со светло-кремовым оттенком имеет следующие показатели: содержание минеральных веществ - 21,0%, прочность 2%-ного раствора - 600 г Валента, температура плавления/застудневания - 51/33^oC.

Пример 5. Навеску воздушно-сухой водоросли хондрус арматус 50 г замачивают в 1000 мл воды, смесь нагревают до 35^oC и выдерживают при этой температуре 120 мин, после слива воды водоросль промывают проточной водой от пигмента, заливают 3000 мл воды, смесь нагревают до 95^oC и выдерживают при этой температуре 180 мин. Экстракт отделяют от разварившейся водоросли на сите и затем фильтруют. В отфильтрованный и охлажденный до 20^oC экстракт вносят 20 г хлорида кальция, выдерживают 40 мин, затем полученный каррагинан кальция обезвоживают в 3000 мл 70% спирта и досушивают при температуре не более 70^oC. Полученный продукт (19,3 г) в виде порошка светло-кремового цвета содержит 21% минеральных веществ, вязкость 0,2%-ного раствора - 18,2 сП.

Пример 6. Навеску воздушно-сухой водоросли хондрус арматус 50 г замачивают в 1000 мл воды, нагревают до 40^oC и выдерживают при этой температуре 90 мин, после этого воду сливают, водоросль промывают от пигмента в проточной воде, заливают 3000 мл воды, смесь нагревают до 95^oC и выдерживают при этой температуре 170 мин. Экстракт отделяют от разварившейся водоросли, очищают, добавляют 120 г хлорида аммония при температуре 60^oC, через 40 мин полученный каррагинан аммония переносят в бязевые салфетки и прессуют при давлении от 0,02 до 0,1 МПа в течение 12 ч. до содержания сухих веществ 13 - 14%. Отпрессованный гель измельчают через мясорубку и сушат на воздухе при температуре не более 70^oC. Полученный каррагинан аммония (18,3 г) в виде порошка светло-кремового цвета содержит 22% минеральных веществ, вязкость 0,2% раствора - 16 сП.

Пример 7. Навеску воздушно-сухой водоросли хондрус арматус 50 г замачивают в 1000 мл воды, нагревают до 35^oC, выдерживают 120 мин при этой температуре, после слива воды водоросль промывают проточной водой, заливают 3000 мл воды, смесь нагревают до 90^oC и выдерживают при этой температуре 180 мин. Экстракт отделяют от разварившейся водоросли, очищают, добавляют 20 г гидрооксида натрия при температуре 70^oC, выдерживают 120 мин для созревания, нейтрализуют концентрированной серной кислотой до pH 7, оставляют на 40 мин.

Полученный каррагинан натрия обезвоживают в 3000 мл 70% спирта и досушивают при температуре не более 70^oC. Полученный продукт (20,1 г) в виде порошка светло-кремового цвета содержит 26,7% минеральных веществ, вязкость 0,2% раствора - 12 сП.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить ряд продуктов со свойствами загустителей и студнеобразователей.

Формула изобретения

1. Способ переработки красных водорослей, включающий деминерализацию водоросли, удаление пигментов промывкой в воде, экстракцию каррагинана водой при температуре более 90^oC, очистку экстракта, обезвоживание и/или сушку, отличающийся тем, что в качестве сырья используют хондрус-арматус (Chondrus armatus), деминерализацию проводят замачиванием водоросли в воде при 30 - 40^oC в течение 60 - 120 мин, а экстракцию каррагинана после удаления пигментов проводят водой в течение 150 - 180 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения каррагинана после очистки в экстракт вводят гидрооксид калия или хлорид калия и выдерживают его до созревания геля, обезвоживание которого осуществляют прессованием до содержания сухих веществ 13 - 14%, а сушку - при температуре не более 70^oC.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что каррагинан калия перед сушкой или после нее переосаждают в дистиллированной воде.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что гидрооксид калия вводят в экстракт в количестве 60 - 70% к массе воздушно-сухих водорослей при 20 - 70^oC, а после выдерживания проводят нейтрализацию геля до pH 7.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что хлорид калия вводят в экстракт в количестве 20 - 25% к массе воздушно-сухой водоросли при 60 - 70^oC.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения каррагинана кальция в экстракт после очистки вводят хлорид кальция в количестве 35 - 40% к массе воздушно-сухих водорослей при температуре экстракта не более 20^oC, выдерживают до созревания геля, обезвоживание которого осуществляют спиртом, а сушку - при температуре не более 70^oC.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения каррагинана аммония в очищенный экстракт вводят хлорид аммония в количестве 35 - 40% к массе воздушно-сухих водорослей при температуре экстракта 60 - 70^oC, выдерживают до созревания геля, обезвоживание которого проводят прессованием до содержания сухих веществ 13 - 14%, а сушку - при температуре не более 70^oC.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения каррагинана натрия в очищенный экстракт вводят гидроксид натрия в количестве 35 - 40% к массе воздушно-сухих водорослей при температуре экстракта 60 - 70^oC, выдерживают до созревания геля, нейтрализуют до pH 7, обезвоживание осуществляют спиртом, а сушку - при температуре не более 70^oC.