Способ и технологическая линия производства белкового продукта из протеинового сырья

Изобретение относится к области химической технологии, а именно - жидкостному экстрагированию целевого белкового продукта из различного вида сырья. Протеиновое сырье обрабатывают под давлением органическим экстрагентом с получением белкового продукта. Экстрагент с экстрагированными жировой и водной фазами направляют в сепаратор для разделения на экстрагент, жировую и водную фазы. Обезжиренный и обезвоженный белковый продукт измельчают в мельнице. Время окончания процесса обработки определяют по прекращению накопления водной и жировой фаз, выносимых экстрагентом из обрабатываемого сырья. Технологогическая линия содержит по меньшей мере один экстрактор, работающий под давлением до 15 атм. Экстрактор содержит перфорированную емкость, люк для загрузки протеинового сырья и выгрузки обезжиренного и обезвоженного белкового продукта, патрубок подачи в емкость органического экстрагента, патрубок для вывода смеси экстрагента с экстрагированными жировой и водной фазами. Технический результат: оптимизация условий получения белкового продукта, приводящая к повышению быстродействия процесса при одновременном расширении области применения получаемого продукта на пищевую промышленность. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 пр.

 

Изобретение относится к области химической технологии, а именно - жидкостному экстрагированию целевого продукта из различного вида сырья, и может быть использовано в различных отраслях науки и техники.

Известен (SU, авторское свидетельство 772518, опубл. 23.10.1980) Способ получения белкового концентрата из морских объектов животного происхождения. Согласно известному способу проводят последовательно измельчение исходного сырья, обработку его щелочным раствором, осаждение кислотой при перемешивании белкового концентрата и его выделение из раствора, причем с целью повышения качества целевого продукта и увеличения сроков его хранения обработку исходного сырья щелочным раствором проводят при pH 10÷11, кислотой осаждают липидно-белковый комплекс, а выделение белкового концентрата осуществляют путем обработки полученного комплекса смесью этилового спирта и галоидорганического растворителя при температуре 10÷20°С.

Недостатком известного способа следует признать узкую область применения (только морские объекты животного происхождения), а также сложность и длительность процесса, низкое качество получаемого целевого продукта.

Известен также (SU, авторское свидетельство 1009400, опубл. 07.04.1983) способ получения белка из рыбы путем измельчения сырья, экстракции его водным раствором соляной кислоты при pH 1,5-2,5 при нагревании, охлаждения, центрифугирования, осаждения белка из водного раствора натриевой щелочью при pH 5,5-6,5, фильтрации и сушки осадка. При этом для повышения выхода белка из рыбы путем более полного его выделения полученную после фильтрации жидкую фазу подщелачивают до pH 8÷10, фильтруют ее и выделенный осадок нейтрализуют соляной кислотой до pH 5,5÷6,5 с последующей сушкой его распылением.

Недостатком известного способа следует признать сложность и длительность процесса, а также низкое качество получаемого целевого продукта.

Известен также (SU, авторское свидетельство 1035056, опубл. 15.08.1983) способ обезжиривания рыбных продуктов путем измельчения рыбы, экстракции жира и рыбной массы органическим растворителем, причем с целью сокращения продолжительности процесса в качестве органического растворителя используют 0,2%-ный раствор хитозана в 0,5%-ной уксусной кислоте, а экстракцию осуществляют в течение 5-10 мин при соотношении рыбной массы и раствора 1:2-1:4.

Недостатком известного способа следует признать достаточно узкую область применения (только рыбные продукты), использование достаточно экзотичного экстрагента (раствор хитозана), а также невысокое качество получаемого продукта.

Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать (WO 01/40418, опубл. 07.06.2001) способ получения белка из нежировой ткани морского млекопитающего, предпочтительно тюленя, включающий осаждение белка с использованием, по меньшей мере, одного органического растворителя, выделение липидов, содержащихся в липидной фазе путем упаривания упомянутого, по меньшей мере, одного органического растворителя с последующим выделение упомянутого белка из упомянутого преципитата, причем указанный выделенный белок является, по существу, чистым и свободен от значительных уровней тяжелых металлов или пестицидов, при этом указанный растворитель выбран из группы, содержащей ацетон, низший алифатический спирт и этилацетат.

Недостатками известного способа можно признать длительность процесса, обусловленную не оптимальными условиями выделения целевого продукта, а также использование растворителей, не применяемых при получении пищевых продуктов (ацетон, этилацетат), что приводит к ограничению области применения полученного целевого продукта.

Техническая задача, решаемая с использованием разработанного технического решения, состоит в разработке технологии получения белкового продукта, годного к использованию в пищевой промышленности, из протеинового сырья животного и растительного происхождения.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в оптимизации условий получения белкового продукта, приводящей к повышению быстродействия процесса при одновременном расширении области применения получаемого продукта на пищевую промышленность.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ производства белкового продукта из протеинового сырья. Согласно разработанному способу протеиновое сырье обрабатывают под давлением органическим экстрагентом, разрешенным к применению в пищевой промышленности, с последующим измельчением обезжиренного и обезвоженного обработанного протеинового сырья.

Использование экстрагента, разрешенного к применению в пищевой промышленности, позволяет использовать полученный по разработанной технологии белковый продукт в пищевой промышленности, поскольку он не содержит примесей, недопустимых в пищевом продукте. Обработка протеинового сырья органическим экстрагентом под давлением значительно ускоряет процесс экстракции.

Измельчение обезвоженного и обезжиренного обработанного протеинового сырья позволяет расширить область применения в пищевой промышленности.

В качестве протеинового сырья используют рыбу, морепродукты, растительное сырье, животное сырье, в том числе отходы переработки туш птиц и животных, в том числе и морских.

В предпочтительном варианте реализации разработанной технологии перед обработкой экстрагентом протеиновое сырье измельчают до получения кусков размером не свыше 10 см. Это увеличивает площадь контакта между обрабатываемым протеиновым сырьем и экстрагентом, что позволяет повысить качество обработки при одновременном ее ускорении.

В некоторых вариантах реализации обработку проводят в перфорированной емкости, установленной в закрытом резервуаре, причем давление в емкости составляет не свыше 15 атм. Как следует из опыта работы, превышать давление свыше 15 атм не целесообразно. Предпочтительно при этом перфорированную емкость располагают с зазором относительно днища резервуара. В указанный зазор поступает смесь, содержащая жир протеинового сырья, воду и экстрагент. Затем эта смесь предпочтительно поступает в сепаратор, где происходит ее разделение на три составляющих: жир, вода, экстрагент. Экстрагент предпочтительно идет дальше на регенерацию и потом снова в производственный цикл.

Обычно в качестве экстрагента используют гексан, гептан, различные спирты, диметиловый эфир. Приведенный перечень не ограничивает список реагентов, которые могут быть использованы в качестве экстрагента.

Толщина исходного слоя загружаемого сырья зависит от многих факторов, но обычно она не превышает 1 м.

Время окончания процесса обработки обычно определяют по прекращению накопления водной и жировой фаз, выносимых экстрагентом из обрабатываемого сырья.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную технологическую линию производства белкового продукта из протеинового сырья. Разработанная линия содержит по меньшей мере один резервуар, способный работать под давлением до 15 атм, и по меньшей мере одну мельницу, способную измельчать обработанное сырье в порошок, причем внутри резервуара установлена перфорированная емкость, при этом резервуар содержит люк для загрузки протеинового сырья и выгрузки обезжиренного и обезвоженного белкового продукта, патрубок подачи в емкость органического реагента, патрубки отвода жидкой фазы и жира.

Использование технологической линии разработанного состава позволяет реализовать разработанный способ во всех возможных вариантах.

В некоторых вариантах реализации разработанного технического решения резервуар может дополнительно содержать патрубок для вывода смеси экстрагента, жира и воды в сепаратор, в котором затем происходит разделение указанной смеси на экстрагент, жир и воду. Однако в других вариантах реализации разработанного технического решения указанную смесь удаляют через люк для загрузки/выгрузки.

В состав разработанной технологической линии может дополнительно входить сепаратор для разделения смеси экстрагента, жира и воды.

Линия может дополнительно содержать мельницу для предварительного измельчения протеинового сырья.

Предпочтительно линия содержит, по меньшей мере, два, а наиболее предпочтительно четыре, резервуара, установленных параллельно.

Линия может дополнительно содержать устройство для отгона смеси экстрагента, жира и воды в сепаратор.

Преимущественно перфорированная емкость установлена с зазором относительно днища резервуара.

Обычно перфорированная емкость выполнена из металлической сетки.

Разработанное техническое решение реализуют следующим образом.

1. В перколятор (экстрактор) загружают 600 кг предварительно измельченного до размера 3-10 см сырья (тушек курицы). Экстрактор герметизируют. Внутрь перколятора (экстрактора) под давлением 8 атм подают экстрагент - газообразный диметиловый эфир. Время цикла экстракции - 3 часа. За это время происходит экстрагирование из сырья птицы воды в количестве 90 кг и жира в количестве 210 кг. В перколяторе (экстракторе) остается протеин птицы и минеральный остаток, что в сумме составляет 300 кг. Диметиловый эфир с экстрагированным жиром и водой направляют на сепарацию - отделение друг от друга и от экстрагента экстрагированных жировой и водной фаз. Полученный протеин направляют на измельчение, проводимое на стандартном помольном оборудовании.

Полученный протеиновый продукт может быть использован.

2. В перколятор (экстрактор) загружают 500 кг животного обесшкуренного и бескостного сырья (свинина, говядина и т.д.). Экстрактор герметизируют. Внутрь перколятора (экстрактор) под давлением 8-10 атм подают экстрагент - газообразный гексан. Время цикла экстракции - 4 часа. За это время происходит экстрагирование из животного сырья воды в количестве 120 кг и животного жира в количестве 200 кг. В перколяторе (экстракторе) остается животный протеин в количестве 180 кг. Гексан с экстрагированным животным жиром и водой направляют на сепарацию - отделение друг от друга экстрагированных жировой и водной фаз. Полученный протеин направляют на измельчение, проводимое на стандартном помольном оборудовании.

Полученный протеиновый продукт может быть использован в различных направлениях пищевой промышленности.

1. Способ производства белкового продукта из протеинового сырья, включающий обработку протеинового сырья под давлением органическим экстрагентом с получением белкового продукта, отличающийся тем, что экстрагент с экстрагированными жировой и водной фазами направляют в сепаратор для разделения на экстрагент, жировую и водную фазы, а обезжиренный и обезвоженный белковый продукт измельчают, при этом время окончания процесса обработки определяют по прекращению накопления водной и жировой фаз, выносимых экстрагентом из обрабатываемого сырья.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве протеинового сырья используют рыбу.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве протеинового сырья используют растительное сырье.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве протеинового сырья используют животное сырье.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве протеинового сырья используют продукцию птицеводства.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед обработкой экстрагентом протеиновое сырье измельчают до получения кусков размером не более 10 см.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку проводят в перфорированной емкости, установленной в закрытом резервуаре, причем давление в емкости составляет не более 15 атм.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют гексан, гептан, спирты, диметиловый эфир.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходная толщина слоя протеинового сырья при обработке составляет до 1 м.

10. Технологогическая линия производства белкового продукта из протеинового сырья, содержащая по меньшей мере один экстрактор, работающий под давлением до 15 атм, содержащий перфорированную емкость, люк для загрузки протеинового сырья и выгрузки обезжиренного и обезвоженного белкового продукта, патрубок подачи в емкость органического экстрагента, патрубок для вывода смеси экстрагента с экстрагированными жировой и водной фазами, устройство для отгона смеси экстрагента с экстрагированными жировой и водной фазами на сепаратор для разделения смеси на экстрагент, жировую и водную фазы, по меньшей мере одну мельницу, измельчающую обезжиренный и обезвоженный белковый продукт в порошок.

11. Линия по п. 10, отличающаяся тем, что она содержит мельницу для предварительного измельчения протеинового сырья.

12. Линия по п. 10, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере два экстрактора, установленных параллельно.

13. Линия по п. 10, отличающаяся тем, что перфорированная емкость установлена с зазором относительно днища экстрактора.

14. Линия по п. 10, отличающаяся тем, что перфорированная емкость выполнена из металлической сетки.