способ получения крахмала амаранта

Формула изобретения

1. Способ получения крахмала амаранта, предусматривающий замачивание зерна амаранта водой, помол зерна, выделение из измельченной массы оболочек, приготовление суспензии крахмала, очистку крахмала от белков путем обработки растворами хлористого натрия и едкого натра с последующим центрифугированием суспензии крахмала, его обезжиривание и сушку, отличающийся тем, что замачивание проводят до содержания воды в зерне 15-20% от его веса с выдержкой в течение 4,0-6,0 ч и осуществляют последующую сушку замоченного зерна до влажности 10-12%, при этом выделение оболочек из измельченной массы зерна осуществляют путем отбора фракции с размером частиц 10-100 мкм, приготовления водной суспензии из этих частиц с выдержкой ее по крайней мере в течение одного часа и последующего центрифугирования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку крахмала осуществляют при температуре не более 50°С с принудительной вентиляцией.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению пищевого крахмала из амаранта.

В настоящее время амарант находит широкое применение в медицине, пищевой промышленности, косметике и сельском хозяйстве, причем основное применение находит зерно амаранта в связи с большим количеством легкоусвояемого белка (15-23%), масла (6-10%) и уникальности содержащегося в зерне легкоусвояемого крахмала. (Ключкин В.В., Камышева И.М., Доморощенкова М.Л., Спецакова И.Д. Перспективы использования семян амаранта для улучшения качества продуктов питания /Тезисы докладов конференции "Пища, экология, человек" (с международным участием)/, 4-6 декабря, 1995, г. Подольск).

Особенностью крахмала амаранта, содержание которого в зерне достигает 69%, является относительно небольшое (до 22%) содержание амилозы, что делает его особенно перспективным для использования в качестве загустителей в соусах, супах, мороженом, киселях и т.д., а также для предотвращения кристаллизации сахара (Masters М.М. and all, Economic Bot., 9, 300, 1955; Becker R. and all, J. food sci, 46, 1175, 1981).

Известен способ получения крахмала из зерна амаранта, предусматривающий замачивание их в холодной воде с последующими измельчением зерна и выделение компонентов крахмала хроматографическими методами (Konishi Yo. and all, Agric Biol, Chem., 49, 7, 1985, p. 1965-1971). Однако этот способ предназначен для исследовательских целей и в производстве практически неприменим.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ получения крахмала амаранта, предусматривающий замачивание его зерна водой, помол зерна, выделение из его измельченной массы оболочек, приготовление суспензии крахмала, его очистку от белков путем обработки растворами хлористого натрия и едкого натра с последующим центрифугированием суспензии крахмала, его обезжиривание и сушку (Halasova G. and all, Amaranth as food, forage and medicinal culture papers presented at tne int. Symposium 19-23.08. 1992, Olomouc, 1993, p. 79-80).

Зерно амаранта для размягчения замачивают в дистиллированной воде на 24 часа при температуре 6^oC. При этом размер зерен возрастает в 1,5-2 раза за счет увеличения размеров как эндосперма (слой между ядром и оболочкой), так и переспермы (более глубокие слои зерна - ядро). Раствор, в котором замачивают зерно, сливают, его промывают водой, осуществляют влажный помол зерна в измельчителе с избытком воды (10000 об/мин в течение 5 минут). Полученную суспензию фильтруют для отделения от частиц оболочек путем последовательного пропускания через шелковые сита от 80 меш до 200 меш. Прошедшую через сита суспензию центрифугируют в 500 мл пробирках при 3000 об/мин в течение 30 мин. После чего надосадочную жидкость удаляют. Полученный крахмал с примесями многократно (4-5 раз) промывают водой для удаления белковых примесей, прилипших к гранулам крахмала. Верхний слой осадка, содержащий часть белка и частицы оболочек, отделяют.

Очистку крахмала от белка (глобулинов и глютелинов) проводят последовательной обработкой NaCl и NaOH. Для этого его сначала выдерживают в 2% растворе NaCl в течение 24 часов при 4^oC, центрифугируют при 3000 об/мин в течение 30 мин и промывают водой для удаления остатков NaCl, а затем крахмал обрабатывают 0,1М раствором NaOH при 4^oC в течение 24 часов и суспендируют. Полученную суспензию центрифугируют при 3000 об/мин в течение 30 мин, надосадочную жидкость удаляют, а осадок промывают дистиллированной водой для удаления остатков NaOH и вновь центрифугируют. Обработку крахмала NaCl и NaOH повторяют дважды. Затем экстрагируют из него остатки масла 80% спиртом в течение часа при 70^oC и подвергают крахмал лиофильной сушке. Выход конечного продукта составляет менее 60% при чистоте крахмала 95,6 мас.%.

Недостаток данного способа заключается в длительности процесса (5-7 дней), а также относительно невысоком выходе крахмала в связи с большими потерями на стадии отделения оболочек зерна.

Технический результат изобретения заключается в упрощении и ускорении процесса получения крахмала и повышение его выхода.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения крахмала амаранта, предусматривающем замачивание зерна амаранта водой, его помол, выделение из измельченной массы оболочек, приготовление суспензии крахмала, его очистку от белков путем обработки растворами хлористого натрия и едкого натра с последующим центрифугированием суспензии крахмала, его обезжиривание и сушку, замачивание проводят до содержания воды в зерне 15-20% от его веса с выдержкой в течение 4,0-6,0 часов и последующей сушкой замоченного зерна до влажности 10-12%. Выделение оболочек из измельченной массы зерна осуществляют путем отбора фракции с размером частиц 10-100 мкм, приготовления водной суспензии из этих частиц с выдержкой по крайней мере в течение одного часа и последующим центрифугированием.

Сушку крахмала следует осуществлять при температуре не более 50^oC с принудительной вентиляцией воздухом.

Способ осуществляют следующим образом.

Зерно амаранта засыпают в емкость и замачивают водой до ее содержания 15-20% от массы зерна. Меньшее содержание воды не позволяет осуществить набухание зерна, большее - увеличивает энергоемкость процесса в связи с необходимостью в дальнейшем подсушивания зерна. Зерно тщательно перемешивают и оставляют не менее чем на 4-6 часов для набухания эндосперма, а затем подсушивают до влажности 10-12% при повышенной температуре.

Осуществляют помол зерна и выделяют из измельченной массы его оболочки путем отбора фракции с размером частиц 10-100 мкм при просеивании массы через сита. Из этой фракции готовят водную суспензию с выдержкой ее по крайней мере в течение одного часа. Готовую суспензию крахмала фильтруют через сита 100 и 200 меш для удаления остатков оболочек и центрифугируют. Отделенную при этом жидкость используют для промывки осадка на сите, чтобы удалить частицы крахмала с оболочек. После промывки жидкость добавляют в суспензию крахмала перед центрифугированием.

Отделенный при центрифугировании осадок состоит, как правило, из слоя белковых частиц, слоя крахмала и небольшого слоя мельчайших частиц оболочек. Крахмал отделяют от указанных частиц примесей и промывают повторно водой для удаления прилипших к гранулам крахмала белковых частиц и вновь центрифугируют. Затем осуществляют очистку крахмала от белков химическими реагентами.

Крахмал последовательно (дважды каждым раствором) обрабатывают 2% раствором NaCl и 0,1М раствором NaOH для удаления белковых фракций, растворимых в этих растворах, промывают водой, а затем обезжиривают 85% спиртовым раствором для удаления из крахмала остатков масла. Полученную смесь центрифугируют, очищенный крахмал высушивают замораживанием или в сушилке при температуре не более 50^oC с принудительной вентиляцией воздуха.

Пример 1. 1 кг семян амаранта засыпают в емкость (состав семян амаранта: содержание белка - 18,2%; содержание масла - 7,1%; содержание клетчатки - 3,4%; влажность - 9,6%; содержание крахмала -56,2%). Замачивают зерно путем смешивания с 91 г воды до влажности 20%. Зерно перемешивают, закрывают крышкой и выдерживают при температуре 20^oC в течение 8 часов. Затем высушивают при температуре 105^oC до влажности 10,5%. Зерно измельчают на ударной мельнице и просеивают через набор сит с отбором фракции 10-100 мкм. Получено 660 г фракции, содержащей 86% крахмала, 5,6% белка, 3,1% масла, 1% клетчатки.

К 100 г полученной фракции добавляют 1 л холодной воды, тщательно перемешивают и выдерживают в течение 2 часов. Полученную суспензию последовательно фильтруют через шелковые сита 100 и 200 меш. Осадок на ситах трижды промывают водой и фильтраты объединяют. Полученную суспензию крахмала центрифугируют при 4500 об/мин в течение 15 минут на лабораторной стаканчиковой центрифуге.

Надосадочную жидкость удаляют, слой крахмала механически очищают от белковых частиц (сверху слоя) и частиц оболочек (снизу слоя). Затем крахмал тщательно перемешивают с 500 мл холодной воды в течение 15 мин и снова центрифугируют при 4500 об/мин в течение 15 минут. Надосадочную жидкость удаляют.

Для удаления соле- и щелочерастворимых белков крахмал тщательно перемешивают с 500 мл 2% раствора NaCl в течение 15 мин и центрифугируют при 4500 об/мин в течение 15 минут. Операцию повторяют дважды, после чего такую же обработку проводят с использованием 0,1М раствора NaOH.

Полученный крахмал промывают водой от остатков щелочи, обезжиривают при перемешивании с 200 мл 85% раствора этанола в течение 15 мин и снова центрифугируют при 4500 об/мин в течение 15 минут. Затем его перемешивают с 500 мл 2% раствора NaCl 15 мин и снова центрифугируют при тех же условиях.

Очищенный крахмал раскладывают на ровную гладкую поверхность и высушивают в лабораторной сушилке при температуре 40-45^oC.

Выход крахмала составляет 85,4 г. Продукт имеет влажность 6,1%, масличность на а.с.в. - 0,02%, белок на а.с.в. - 0,8%.

Пример 2. Как в примере 1 замачивание проводят добавлением воды до влажности 15%, после чего выдерживают при комнатной температуре в течение 4 часов и высушивают в сушильной шкафу при температуре 100^oC до влажности 10%. После помола, просеивания и центрифугирования получают фракцию 10-100 мкм весом 665 г, содержащую 89,3% крахмала 6,1% белка, 2,8% масла, 1,5% клетчатки. Фракцию выдерживают в воде в течение 1 часа.

После очистки, проводимой также, как в примере 1, крахмал подвергают сушке при -12^oC.

Выход крахмала составляет 85,0 г. Продукт имеет влажность 7,3%, масличность на а.с.в. - 0,01%, белок на а.с.в. - 0,56%.

Пример 3. Как в примере 1 увлажнение проводят обработкой зерна амаранта острым паром в течение 20 мин до достижения влажности 18%. Затем его выдерживают в течение 6 часов и высушивают в сушильном шкафу при температуре 105^oC до влажности 12%. После измельчения и центрифугирования получают фракцию весом 658 г, содержащую 89,6% крахмала, 7,3% белка, 2,1% масла, 1,2% клетчатки. Фракцию выдерживают в воде в течение 1,5 часов.

Выход крахмала составляет 87,0 г. Продукт имеет влажность 7,8%, масличность на а.с.в. - 0,02%, белок на а.с.в. - 0,39%.

Пример 4. Как в примере 1 зерно амаранта замачивают водой с температурой 70^oC на сите до влажности 20%.

Воде дают стечь, после чего выдерживают зерно при перемешивании и комнатной температуре в течение 5 часов. Затем высушивают в сушильном шкафу при температуре 100^oC до влажности 10,7%. После помола и центрифугирования получают фракцию весом 550 г, содержащую 90% крахмала, 5,5% белка 2,0% масла 1,0% клетчатки.

Выход крахмала составляет 87,1 г. Продукт имеет влажность 8%, масличность на а.с.в. - 0,0%, белок на а.с.в. - 0,42%.

В результате замачивания по предложенной технологии происходит разбухание эндосперма и отделение оболочки от ядра. Осуществляемое на следующем этапе подсушивание зерна до влажности 10-12% делает оболочку хрупкой и позволяет после стадии помола отделить ее от основной массы.

Практическое отсутствие воды в зерне позволяет заменить мокрый помол на сухой, отделить частицы оболочки (вместе с основной частью белка и масла) и выделить фракцию 10-100 мкм, содержащую целевой продукт.

Предложенный способ обеспечивает ускорение процесса, возможность его проведения в течение одних суток и повышение выхода крахмала до 85-90%. Способ является более простым по сравнению с известным.