Способ получения пористого крахмала и глюкозного сиропа



Способ получения пористого крахмала и глюкозного сиропа
Способ получения пористого крахмала и глюкозного сиропа

 


Владельцы патента RU 2528004:

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук (RU)

Изобретение относится к крахмалопаточной промышленности. Способ предусматривает приготовление суспензии смешиванием крахмала с расчетным количеством обессоленной воды до концентрации сухих веществ 10-45%. Затем доводят pH суспензии до 3,5-5,5 добавлением 10-15%-ного раствора НСl. Нагревают при постоянном перемешивании в термостатированной емкости до температуры 45-58°С. После чего вносят раствор глюкоамилазы очищенной или в композиции с бактериальной альфа-амилазой и/или пуллуланазой или изоамилазой. Смесь суспензии с ферментами подвергают инкубации при температуре 45-58°С в течение 10-100 ч до достижения требуемой степени гидролиза нативного крахмала в пределах 20-70%. После гидролиза разделяют реакционную смесь на пористый крахмал и глюкозный сироп с ГЭ 97-99% и содержанием глюкозы 95-98%. Изобретение позволяет в одну стадию получить пористый крахмал и глюкозный сироп. 1 пр., 2 ил.

 

Изобретение относится к крахмалопаточной промышленности, в частности к технологии модифицированных крахмалов и сахаристых продуктов из крахмала.

Известен способ получения пористого крахмала для поглощения и высвобождения ингредиентов из функциональных субстанций (R.L.Whistler US Pat №4,985,082, 15.01.1991). Пористый крахмал получают путем ферментативного гидролиза нативного крахмала с применением альфа-амилазы и/или глюкоамилазы в водной среде при температуре ниже начальной точки клейстеризации крахмала с образованием микропористых гранул, обладающих повышенной адсорбционной способностью. Течение процесса гидролиза контролируется путем определения содержания Д-глюкозы в реакционной смеси. Предпочтительно продолжительность реакции гидролиза проводится до получения степени растворения крахмала 17-20%. По достижении указанной степени реакционную смесь фильтруют или центрифугируют, осадок - негидролизованный крахмал промывают водой, высушивают и нагревают для инактивации ферментов.

Полученный продукт - пористые гранулы крахмала имеют объем пор от 10 до 40%, более предпочтительно от 15 до 25%.

К недостаткам известного способа относится значительное количество потерь сухих веществ крахмала, перешедших в растворимое состояние (17-20%), обусловленное отсутствием в описании способов их утилизации.

Современная технология получения глюкозного сиропа включает приготовление крахмальной суспензии с концентрацией сухих веществ 30-40% и величиной рН среды 5,5-6,5 и последующий двухстадийный процесс ферментативного гидролиза крахмала.

Первая стадия - стадия разжижения, включает процессы клейстеризации и частичной декстринизации крахмала под действием термостабильной бактериальной альфа-амилазы при температуре 85-120°С.

Вторая стадия ферментативного гидролиза-осахаривания включает охлаждение разжиженного крахмала, доведение рН среды до оптимальных значений для действия осахаривающего фермента-глюкоамилазы (3,5-5,0), внесение расчетной дозы используемого препарата амилазы и выдерживание при заданной температуре (58-62°С) и перемешивании в течение 48-96 ч до достижения максимальной степени гидролиза, характеризующейся долей редуцирующих углеводов в пересчете на глюкозу в % к массовой доле сухих веществ в гидролизате (Starch. Chemistry and Technology, eds. R.L.Whistler at al., 2nd Ed. Academic Press Inc., Orlando, Fla., 1967, c.555-565; Крахмал и крахмалопродукты. Под ред. Н.Г.Гулюка, М.: Агропромиздат. - 1985, с.143-151).

Недостатками указанного способа получения глюкозного сиропа являются двухстадийность ферментативного гидролиза с применением двух видов амилолитических ферментов: альфа-амилазы и глюкоамилазы с различными условиями для их действия, что вызывает необходимость изменения рН среды; повышенная тепло- и энергоемкость вследствие проведения процесса при высокой температуре; образование повышенного количества красящих веществ при высокой температуре, что требует дополнительных затрат на его очистку.

Технический результат изобретения заключается в получении в одну стадию пористого крахмала и глюкозного сиропа с ГЭ 97-99%.

Технический результат достигается за счет приготовления суспензии путем смешивания крахмала с расчетным количеством обессоленной воды до концентрации сухих веществ 10-45%, доведение рН суспензии до 3,5-5,5 добавлением 10-15%-ного раствора НСl, нагревание при постоянном перемешивании в термостатированной емкости до температуры 45-58°С, внесение дозы раствора глюкоамилазы очищенной или в композиции с бактериальной альфа-амилазой и/или пуллуланазой или изоамилазой, инкубацию смеси суспензии с ферментами при температуре, оптимальной для действия глюкоамилазы на нативный крахмал в течение 10-100 ч до достижения требуемой степени гидролиза нативного крахмала в пределах 20-70%, разделение реакционной смеси на глюкозный сироп и пористый крахмал путем фильтрования или центрифугирования. Пористый крахмал промывают обессоленной водой, высушивают и измельчают.

Глюкозный сироп смешивают с промывной водой, концентрируют и очищают активным углем с получением готового продукта - глюкозного сиропа с ГЭ 97-99%.

Ферментативный гидролиз нативного крахмала проводят одностадийным способом при температуре ниже начальной точки клейстеризации - 45-58°С, предотвращающей развитие микрофлоры в реакционной смеси.

Способ осуществляют следующим образом. Готовят крахмальную суспензию на обессоленной или питьевой воде с концентрацией сухих веществ 10-45% и величиной рН среды 3,5-6,0, оптимальной для действия используемых ферментов. В приготовленную суспензию вносят дозу препарата глюкоамилазы очищенной или в композиции с бактериальной альфа-амилазой и/или пуллуланазой или изоамилазой в виде 10%-ного водного раствора препарата из расчета 5-20 ед. ГлС/г СВ сухого вещества крахмала, нагревают до температуры ниже начальной точки клейстеризации крахмала 45-58°С и при постоянном перемешивании смесь инкубируют в течение времени, необходимого до достижения требуемой степени гидролиза крахмала 10-100 ч. По истечении продолжительности процесса гидролиза реакционную смесь разделяют на жидкую и твердую фракции - глюкозный сироп и пористый крахмал - путем фильтрования или центрифугирования.

Пористый крахмал промывают обессоленной водой с целью удаления растворимых сухих веществ и высушивают. Высушенный модифицированный пористый крахмал обладает высокой адсорбционной способностью и может быть использован, например, в качестве носителя (инкапсулятора) функциональных ингредиентов для пищевых и медицинских целей.

Глюкозный сироп смешивают с промывной водой, выпаривают до массовой доли сухих веществ 50-55%, обесцвечивают активным углем и фильтруют. Полученный глюкозный сироп с содержанием редуцирующих веществ ГЭ 97,0-99,0% и содержанием глюкозы 95,0-98,0% может использоваться для получения глюкозного продукта, глюкозно-фруктозного сиропа, кристаллической глюкозы, органических кислот и др.

Пример.

100 г стандартного кукурузного крахмала влажностью 13% переносят в колбу на 500 см3 с 148,6 см3 дистиллированной воды для получения суспензии с концентрацией сухих веществ 35%, добавляют 10%-ный раствор НСl для достижения величины рН до 4,3, затем колбу устанавливают на термокачалку и, при постоянном перемешивании, при 150 кол./мин нагревают до 55°С, вносят дозу раствора препарата глюкоамилазы очищенной Optidex L-400 из расчета 10 ед. ГлС/г СВ крахмала и выдерживают при указанной температуре в течение 48 ч.

По истечении указанной продолжительности реакционную смесь взвешивают, разделяют на жидкую (глюкозный сироп) и твердую (пористый крахмал) фракции путем вакуум-фильтрования. Полученные фильтрат и осадок взвешивают. В фильтрате определяют массовую долю сухих веществ крахмала рефрактометрическим методом. Осадок дважды промывают двукратным (w/w) количеством дистиллированной воды, высушивают при 50°С, взвешивают, измельчают и определяют массовую долю сухих веществ крахмала.

Фильтрат смешивают с промоями, взвешивают и определяют массовую долю сухих веществ рефрактометрически и редуцирующих веществ (ГЭ) методом Лейна-Эйнона.

Степень растворения сухих веществ крахмала устанавливают отношением массовой доли сухих веществ в жидкой фракции к массовой доле сухих веществ в реакционной смеси и выражают в %. Степень гидролиза крахмала оценивают отношением массовой доли редуцирующих веществ в жидкой фракции к массовой доле сухих веществ в реакционной смеси и выражают в %. В приведенном примере эти величины составляют 52,9% и 51,9% соответственно.

Количество сухих веществ крахмала, оставшегося в твердой фракции-осадке, определяют отношением массовой доли сухих веществ осадка к массовой доле сухих веществ крахмала в реакционной смеси и выражают в %. Указанная величина составляет 47,1%.

Смесь фильтрата с промывной водой концентрируют путем вакуум-выпаривания до 50-55% СВ, обесцвечивают активным углем и фильтруют.

Полученный глюкозный сироп характеризуют массовой долей редуцирующих веществ и используют для получения глюкозного продукта путем уваривания под вакуумом до концентрации СВ 73-74%, охлаждают до 30°С, вносят затравку глюкозы, перемешивают, через 20 часов кристаллизовавшийся продукт измельчают и высушивают до воздушно-сухого состояния.

Хроматограмма углеводного состава полученного глюкозного сиропа приведена на фиг.1.

Пористый крахмал характеризовали на сканирующем электронном микроскопе. Микрофотографии исходного нативного и пористого крахмала приведены на фиг.2 и свидетельствуют о получении предложенным способом пористого крахмала.

Способ получения пористого крахмала и глюкозного сиропа путем ферментативного гидролиза нативного крахмала, предусматривающий приготовление суспензии смешиванием крахмала с расчетным количеством обессоленной воды до концентрации сухих веществ 10-45%, доведение pH суспензии до 3,5-5,5 добавлением 10-15%-ного раствора НСl, нагревание при постоянном перемешивании в термостатированной емкости до температуры 45-58°С, внесение раствора глюкоамилазы очищенной или в композиции с бактериальной альфа-амилазой и/или пуллуланазой или изоамилазой, инкубацию смеси суспензии с ферментами при температуре 45-58°С в течение 10-100 ч до достижения требуемой степени гидролиза нативного крахмала в пределах 20-70%, разделение реакционной смеси на пористый крахмал и глюкозный сироп с ГЭ 97-99% и содержанием глюкозы 95-98%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пищевой промышленности. Согласно предложенному способу проводят дегидратирование полисахарида до, по существу, безводного или безводного состояния и термическое модифицирование полученного полисахарида в газе с эффективной концентрацией кислорода, по меньшей мере, 9,77 моль/м при температуре 100°C или больше в течение времени, достаточного для модифицирования полисахарида.

Изобретение относится к способам производства крахмалосодержащих клеев. .

Изобретение относится к производству продуктов из крахмала. .

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в пищевой промышленности. .

Изобретение относится к пищевой промышленности. .

Изобретение относится к пищевой и зерноперерабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к получению крахмала, в частности, нехимически модифицированного, обладающего повышенной набухаемостью и растворимостью, и может быть использовано в пищевой, крахмало-паточной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области производства из крахмала продуктов с более низкой молекулярной массой, обладающих особыми свойствами (растворимость, клеящая способность), которые предназначены к использованию в пищевой, текстильной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Крахмал обогащен устойчивым крахмалом, имеет содержание устойчивого крахмала 60% или более, имеет максимум молекулярного веса в пределах от 6х10³ или более до 4х104 или менее, имеет разброс молекулярного веса 1,5 или более до 6,0 или менее и имеет энтальпию желатинизации 10 Дж/г или менее. Также предложены содержащие указанный крахмал напиток и пищевой продукт. Способ получения вышеуказанного крахмала предусматривает воздействие на богатый амилозой крахмал с содержанием амилозы 40% или более кислотной обработкой в водном растворе неорганической кислоты. При этом кислотная обработка проводится при реакционных условиях, заданных нижеприведенными выражениями соотношения (1) и (2) В выражениях (1) и (2) Т - температура реакции (°С), С - нормальность (н) неорганической кислоты в водном растворе неорганической кислоты и t - продолжительность реакции (часов). 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил., 26 табл., 24 пр.
Изобретение относится к крахмалопаточной промышленности и может найти применение в бумажной и пищевой промышленности. Способ получения модифицированного крахмала путем ферментативного гидролиза нативного крахмала предусматривает смешивание крахмала с водой до содержания в нем влаги 40-50 мас.%, внесение ферментного препарата термостабильной α-амилазы Spezyme XTRA в количестве 0,127-6,350 ед. АС/г СВ крахмала. Полученную смесь подвергают инкубации при температуре 45-55°С при постоянном перемешивании в течение 3-6 ч. После чего инактивируют ферментный препарат путем сушки при t 130-135°С. Использование заявленного модифицированного крахмала позволяет сократить время приготовления клейстера, получить низковязкий, стабильный раствор, не желирующийся в процессе хранения. 2 пр.

Изобретение относится к пищевой, фармацевтической промышленности и сельскому хозяйству. Способ получения модифицированного крахмала предусматривает предварительную обработку нативного крахмала и формирование крахмала-экструдата. Причем нативный крахмал выбирают из картофельного, тапиокового, кукурузного, пшеничного, ржаного, тритикалевого, ячменного, рисового, соргового, амарантового, гречишного, овсяного, горохового, нутового и бананового или их смесей, смешивают с нанопорошком серебра Ag, золота Au, меди Cu, цинка Zn, железа Fe, молибдена Мо, кобальта Со, вольфрама W, титана Ti, никеля Ni, алюминия Al, магния Mg, свинца Pb, олова Sn, германия Ge, гадолиния Gd, платины Pt и/или кремния Si и подвергают одно- или многократной обработке в шаровой коллоидной мельнице или подвергают одно- или многократной экструзионной обработке. Причем экструзионная обработка может быть холодной, и/или горячей, и/или высокотемпературной. Холодную экструзионную обработку осуществляют при температуре ниже или равной температуре клейстеризации крахмала и составляющей не более 50°С, влажности более 28% и давлении менее 10 МПа. Горячую экструзионную обработку осуществляют при температуре, выше температуры клейстеризации крахмала, но не более 120°С, влажности 24-30% и давлении 9-12 МПа. Высокотемпературную экструзионную обработку осуществляют при температуре более 120°С, влажности 14-20% и давлении 12-20 МПа, после чего полученный экструдат измельчают. Изобретение позволяет разработать высокоэффективный способ получения потребительского крахмала с хорошими потребительскими свойствами. 7 ил., 5 пр.
Наверх