Способ комплексной переработки топинамбура
Изобретение относится к технологии комплексной переработки овощей. Способ предусматривает подготовку топинамбура, его измельчение, орошение раствором лимонной кислоты, кавитационное экстрагирование наноструктурированной водой при заданных параметрах процесса с последующим разделением фаз. Далее проводят тангенциальную микрофильтрацию экстракта с получением инулинсодержащего раствора и шрота. Затем шрот подвергают кавитационному экстрагированию наноструктурированной водой при заданных параметрах процесса с последующим разделением фаз. Проводят тангенциальную микрофильтрацию, концентрируют и сушат второй экстракт с получением пектина. Отжимают и сушат полученный после экстрагирования шрот с получением пищевых волокон. Полученный инулинсодержащий раствор отделяют в качестве целевого продукта или концентрируют и высушивают с получением инулина или гидролизуют и концентрируют с получением сиропа. Способ обладает высокой эффективностью и селективностью разделения компонентов топинамбура с высокой чистотой целевых продуктов. 2 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к технологии комплексной переработки овощей.
Известен способ комплексной переработки топинамбура, предусматривающий мойку топинамбура, его паровую очистку, доочистку, резку, бланширование, протирку, экстрагирование подкисленной водой с разделением фаз, очистку экстракта путем введения в него хлористого кальция, нагревания до кипения, медленного охлаждения, выдержки в течение 60 минут и центрифугирования с удалением осадка и получением инулинсодержащего раствора, его гидролиз и очистку на сорбенте с получением фруктозного сиропа в качестве целевого продукта и культивирование на шроте дрожжеподобных грибов с получением кормовой добавки в качестве второго целевого продукта (Акопян Ю.Р., Разработка технологии получения фруктозного сиропа из топинамбура. Автореферат дис. к.т.н. - М.: МГАПП, 1994, с.6-16).
Недостатком этого способа является потеря пектиновых веществ на стадии очистки экстракта.
Техническим результатом изобретения является утилизация пектиновых веществ с их выделением в качестве целевого продукта.
Этот результат достигается тем, что в способе комплексной переработки топинамбура, предусматривающем его подготовку, измельчение, экстрагирование водой с разделением фаз и очисткой экстракта с получением инулинсодержащего раствора, согласно изобретению, измельченный топинамбур орошают 5%-ным раствором лимонной кислоты, экстрагирование осуществляют наноструктурированной водой при соотношении фаз 1:(3-8) в роторно-кавитационном экстракторе при индексе кавитации 0,05-0,1 и температуре 75-80°С в течение 10-15 минут, очистку экстракта осуществляют тангенциальной микрофильтрацией на мембранах с размером пор 0,14-0,2 мкм, шрот подвергают повторному экстрагированию наноструктурированной водой при соотношении фаз 1:(3-5) в роторно-кавитационном экстракторе при индексе кавитации 2,1-2,5 в течение 1,5-5 минут и разделяют фазы, полученный после повторного экстрагирования экстракт подвергают очистке тангенциальной микрофильтрацией на мембранах с размером пор около 1,4 мкм, концентрируют на вакуум-выпарной пленочной установке и сушат на ультразвуковой распылительной установке с получением пектина, а шрот, полученный после повторного экстрагирования, отжимают и сушат с получением пищевых волокон.
Предпочтительными вариантами воплощения настоящего изобретения предусмотрено концентрирование инулинсодержащего раствора на вакуум-выпарной пленочной установке и его сушка на ультразвуковой распылительной установке с получением инулина или его гидролиз лимонной кислотой при ее концентрации 3-5%, температуре 105-120°С и давлении 0,41-0,45 МПа и концентрирование на ультразвуковой распылительной установке при температуре 65-70°С с получением сиропа.
Способ реализуется следующим образом.
Топинамбур подготавливают по традиционной технологии и измельчают. Измельченную массу для исключения потемнения орошают 5%-ным раствором лимонной кислоты. Воду подвергают наноструктурированию по известной технологии (http://www.nii-germes.ru/Nano Technology.html). Измельченный топинамбур смешивают с наноструктурированной водой в соотношении 1:(3-8) и экстрагируют в роторно-кавитационном экстракторе при индексе кавитации 0,05-0,1 и температуре 75-80°С в течение 10-15 минут. После завершения экстрагирования фазы разделяют по любой известной технологии.
Отделенный экстракт подвергают тангенциальной микрофильтрации на мембранах с размером пор 0,14-0,2 мкм с получением инулинсодержащего раствора, который может быть отобран в качестве целевого продукта или подвергнут дальнейшей обработке в соответствии с предпочтительными вариантами воплощения настоящего изобретения.
По первому из них инулинсодержащий раствор концентрируют на вакуум-выпарной пленочной установке и сушат на ультразвуковой распылительной установке с получением инулина.
Параметры концентрирования зависят от конструкции ультразвуковой распылительной установки, а именно от конструктивного выполнения узла ультразвукового распыления, который может быть выполнен в виде ультразвуковой форсунки или механического распылителя с различными средствами подачи распыляемой среды. Поэтому концентрирование осуществляют до достижения содержания сухих веществ, при котором вязкость концентрата не препятствует его распылению в используемой для сушки установке.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения инулинсодержащий раствор гидролизуют лимонной кислотой при концентрации последней 3-5%, температуре 105-120°С и давлении 0,41-0,45 МПа и концентрируют на вакуум-выпарной пленочной установке при температуре 65-70°С с получением глюкозно-фруктозного сиропа. Концентрирование осуществляют при указанной температуре, поскольку при температуре выше 70°С в кислой среде происходит лавинообразное окисление фруктозы до оксиметилфурфурола, и до достижения содержания сухих веществ не более 72% в зависимости от его назначения.
Оставшийся шрот смешивают с наноструктурированной водой в соотношении 1:(3-5) и экстрагируют в роторно-кавитационном экстракторе при индексе кавитации 2,1-2,5 в течение 1,5-5 минут и разделяют фазы по любой известной технологии.
Полученный после повторного экстрагирования экстракт подвергают тангенциальной микрофильтрации на мембранах с размером пор около 1,4 мкм, концентрируют на вакуум-выпарной пленочной установке и сушат на ультразвуковой распылительной установке с получением пектина.
Параметры концентрирования выбирают в зависимости от конструкции узла ультразвукового распыления сушильной установки, как это описано выше.
Полученный после повторного экстрагирования шрот отжимают и сушат по любой известной технологии с получением пищевых волокон.
За счет использования наноструктурированной воды и подбора индексов кавитации на соответствующих стадиях экстрагирования достигается его высокая селективность. Выход инулина составляет 95-98% от теоретически возможного. При этом содержание инулина в инулинсодержащем растворе или порошке составляет не менее 90% от массы сухих веществ и имеет степень полимеризации 10-12. Это обеспечивает возможность использования инулинсодержащего раствора или порошка как в пищевых, так и в медицинских целях.
Полученный пектин содержит не менее 65% галактуроновой кислоты, а получаемое из него желе имеет прочность около 200° SAG, что соответствует показателям коммерчески доступных образцов цитрусового пектина.
Полученные по описанной технологии пищевые волокна имеют влагоудерживающую способность 23,4 г/г, катионообменную способность 2,4 мг-экв/г и сорбцию холевой кислоты 34%, что соответствует показателям лучших коммерчески доступных образцов зерновых пищевых волокон.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществлять высокоэффективное и высокоселективное разделение компонентов топинамбура с получением в качестве целевых продуктов пищевых волокон, пектина и инулинсодержащего раствора или инулина или сиропа.
1. Способ комплексной переработки топинамбура, предусматривающий его подготовку, измельчение, экстрагирование водой с разделением фаз и очисткой экстракта с получением инулинсодержащего раствора и шрота, отличающийся тем, что измельченный топинамбур орошают 5%-ным раствором лимонной кислоты, экстрагирование осуществляют наноструктурированной водой при соотношении фаз 1:(3-8) в роторно-кавитационном экстракторе при индексе кавитации 0,05-0,1 и температуре 75-80°С в течение 10-15 мин, очистку экстракта осуществляют тангенциальной микрофильтрацией на мембранах с размером пор 0,14-0,2 мкм, шрот подвергают экстрагированию наноструктурированной водой при соотношении фаз 1:(3-5) в роторно-кавитационном экстракторе при индексе кавитации 2,1-2,5 в течение 1,5-5 мин и разделяют фазы, полученный после экстрагирования экстракт подвергают очистке тангенциальной микрофильтрацией на мембранах с размером пор около 1,4 мкм, концентрируют на вакуум-выпарной пленочной установке и сушат на ультразвуковой распылительной установке с получением пектина, а шрот, полученный после экстрагирования, отжимают и сушат с получением пищевых волокон.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что инулинсодержащий раствор концентрируют на вакуум-выпарной пленочной установке и сушат на ультразвуковой распылительной установке с получением инулина.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что инулинсодержащий раствор гидролизуют лимонной кислотой при концентрации последней 3-5%, температуре 105-120°С и давлении 0,41-0,45 МПа и концентрируют на вакуум-выпарной пленочной установке при температуре 65-70°С с получением сиропа.
