способ получения пищевого волокна из свекловичного жома

Формула изобретения

Способ получения пищевого волокна из свекловичного жома, предусматривающий измельчение частиц жома до заданного размера, двукратную экстракцию измельченной массы жома, дезодорацию проэкстрагированной массы, обезвоживание волокон жома и их сушку при предварительном смешивании с готовым продуктом, отличающийся тем, что перед измельчением частиц жома осуществляют их смешивание с католитом, полученным при электрохимической активации воды и имеющим рН 5,7-6,0 и окислительно-восстановительный потенциал от -80 до -110 мВ, при этом экстракцию и дезодорацию осуществляют путем смешивания с католитом, имеющим указанные выше параметры, причем двукратную экстракцию частичек жома проводят при температуре 20-25^oС, дезодорацию - при температуре 60-65^oС и сушку осуществляют при температуре 55-60^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к процессам получения пищевого волокна (ПВ) из растительного сырья.

Известен способ получения ПВ из свекловичного жома, предусматривающий смешивание свежего свекловичного жома с водой с температурой 50-60^oС в соотношении 1: 1 (весовое), доведение рН смеси сернистой кислотой до 4,5-5,5, измельчение до размера частиц 1-3 мм, двух-четырехкратную экстракцию водой с рН 4,5-5,0 (доведенного SО₂) и с температурой 50-60^oС, проводя после каждой ступени отделение воды до получения массы с влажностью 50-55%, высушивание экстрагированной массы при температуре 130-150^oС до содержания влаги 8-9%, измельчение и пропускание через сито с размером ячеек 0,5 мм. Оставшаяся на сите фракция используется как готовый продукт, а прошедшая через сито добавляется к массе перед ее сушкой (Пат. 151437, ПНР "Способ получения пищевого волокна из свекловичного жома". Заявл. 25.03.88, опубл. 31.01.91, МКИ⁵ А 23 L 1/308. РЖХ, 12, 1992, стр.58).

Существенным недостатком данного способа получения ПВ является большое число (до четырех) ступеней экстрагирования, что ведет к повышенному расходу экстрагента.

Ближайшим аналогом к предлагаемому техническому решению является способ получения ПВ из свекловичного жома (Бугаенко И.Ф. Пищевые волокна из свекловичного жома // Сахарная промышленность, 3, 1993, с.28-29), предусматривающий разбавление свежего жома с содержанием сухих веществ 9-12% подкисленной SO₂ водой до образования суспензии, содержащей примерно 5% сухих веществ, измельчение частиц жома в дезинтеграторе до размера 3-5 мм, двукратную экстракцию измельченной массы жома при температуре 50^oС подкисленной SO₂ водой с рН 5,0, отделение экстракта после каждой ступени экстракции на фильтрующей центрифуге до содержания сухих веществ в обезвоженной массе в количестве примерно 12%, дезодорацию проэкстрагированной массы паром и сушку частично обезвоженной массы горячим воздухом с температурой 80^oС при предварительном смешивании с готовым продуктом. Высушенный продукт влажностью около 9% рассеивают. Фракцию с размером частиц более 0,4 мм смешивают с обезвоженной массой перед ее сушкой.

К недостаткам описанного выше способа получения ПВ из свекловичного жома можно отнести то, что:

- в качестве ингибитора, предотвращающего потемнение свекловичной массы, используют воду, подкисленную SO₂. Диоксид серы (сернистый газ) хорошо растворяется в воде, обладает восстановительными свойствами. Благодаря этим свойствам, S0₂ действует как отбеливатель и предохраняет продукт от потемнения. Однако диоксид серы токсичен, раздражает слизистую оболочку глаз, горла, дыхательных путей и поэтому его применение требует обязательного соблюдения санитарно-гигиенических требований;

- экстракция измельченной массы жома при повышенной температуре (50^oС) приводит к увеличению энергетических затрат, что влечет за собой повышение себестоимости готовой продукции;

- высушивание волокна при повышенной температуре (80^oС) приводит к снижению водоудерживающей способности (ВУС), адсорбционной емкости ПВ и повышению их цветности.

Технический результат изобретения - улучшение качества пищевого волокна из свекловичного жома за счет повышения их водоудерживающей способности, адсорбционной емкости и снижения цветности.

Технический результат достигается тем, что в способе получения пищевого волокна из свекловичного жома, предусматривающем измельчение частиц жома до заданного размера, двукратную экстракцию измельченной массы жома, дезодорацию проэкстрагированной массы, обезвоживание волокон жома и их сушку при предварительном смешивании с готовым продуктом, новым является то, что перед измельчением частиц жома осуществляют их смешивание с католитом, полученным при электрохимической активации воды и имеющим рН 5,7-6,0 и окислительно-восстановительный потенциал от -80 до -110 мВ, при этом экстракцию и дезодорацию осуществляют путем смешивания с католитом, имеющим указанные выше параметры, причем двукратную экстракцию частичек жома проводят при температуре 20-25^oС, дезодорацию - при температуре 60-65^oС и сушку осуществляют при температуре 55-60^oС.

Способ осуществляется следующим образом. Проводят электрохимическую активацию (ЭХА) воды с добавлением хлорида натрия (NaCl) в анодную зону активатора. Продуктами ЭХА воды являются католит и анолит. Для получения ПВ из свекловичного жома используют католит со следующими параметрами: рН 5,7-6,0; окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) от -80 до -110 мВ, причем необходимые значения параметров католита достигаются благодаря введению в активатор NaCl. Добавление соли в активатор перед ЭХА приводит также к повышению электропроводности воды, что ускорит процесс ЭХА воды. Применение NaCl обусловлено его дешевизной и доступностью.

Свежий свекловичный жом смешивают с католитом, полученным при ЭХА воды и имеющим рН 5,7-6,0 и ОВП от -80 до -110 мВ, и измельчают в дезинтеграторе до получения частиц жома размером 3-5 мм. Добавление католита к жому перед его измельчением в дезинтеграторе необходимо для снижения потемнения частичек жома.

Католит имеет ряд преимуществ перед подкисленной SO₂ водой:

- католит в отличие от SO₂ нетоксичен и безопасен для здоровья человека;

- католит по сравнению с подкисленной SO₂ водой наряду с отбеливающим действием обладает и дезинфицирующими свойствами.

Отбеливающее и дезинфицирующее действие католита обусловлено присутствием в нем пероксида водорода (Н₂О₂), который образуется в процессе ЭХА воды, так как на катоде наряду с выделением водорода происходит, хотя и в незначительной степени, восстановление кислорода, который при взаимодействии с водой дает Н₂O₂. Пероксид водорода обладает дезинфицирующим действием и ингибирует некоторые ферменты, например оксидоредуктазу, которая способствует разложению сахарозы с образованием красящих веществ.

Измельченную массу жома подвергают двукратной экстракции при температуре 20-25^oС путем смешивания с католитом, имеющим указанные выше параметры. После каждой ступени экстракт отделяют на фильтрующей центрифуге.

Католит обладает лучшей экстрагирующей способностью, чем подкисленная SO₂ вода. Он насыщен продуктами катодных электрохимических реакций: гидроксидами металлов, образующихся из растворенных солей, водородом и гидроксильными ионами. Наличие ОН^--ионов обеспечивает коагуляцию несахаров в клеточной ткани. В результате этого клеточная стенка становится более проницаемой, что позволяет более полно извлечь из клеток ткани свекловичного жома сахарозу и другие растворимые соединения.

Повышенная экстрагирующая способность католита позволяет также снизить температуру экстракции с 50^oС (как в ближайшем аналоге) до 20-25^oС (предлагаемый способ), то есть уменьшить энергетические затраты на нагрев экстрагента. Кроме того, если свекловичный жом недостаточно обессахарен, то при воздействии на ПВ подкисленной SO₂ водой с температурой выше 25^oС увеличивается их цветность из-за активации некоторых неполностью ингибированных окислительных энзиматических систем, а в предлагаемом способе нарастание цветности не происходит благодаря проведению процесса при пониженной температуре (20-25^oС) и применению в качестве экстрагента католита.

Проэкстрагированную массу подвергают дезодорации при температуре 60-65^oС путем смешивания с католитом, имеющим указанные выше параметры, с последующим обезвоживанием волокон жома.

При температуре 60-65^oС происходит денатурация ферментов, вызывающих потемнение обессахаренной стружки. При такой температуре становится возможной экстракция растворимых веществ, оставшихся в неразорванных клетках и имеющих специфический запах. При температуре ниже 60^oС волокна трудно теряют запах, и ферментные системы не денатурируют, что приводит к потемнению ПВ в процессе сушки. При температуре выше 65^oС волокна начинают темнеть вследствие образования красящих веществ.

Частично обезвоженную массу затем сушат при температуре 55-60^oС при предварительном смешивании с готовым продуктом. Высушенный продукт влажностью около 9% рассеивают. Фракцию с размером частиц более 0,4 мм смешивают с обезвоженной массой перед ее сушкой.

Сушка волокон при повышенной температуре (80^oС) приводит к структурным изменениям компонентов ПВ (целлюлозы, гемицеллюлоз, пектина и др.), в результате чего снижаются водоудерживающая способность и адсорбционная емкость ПВ. Кроме того, при повышенной температуре начинается интенсивный распад сахарозы, оставшейся в ткани ПВ, с образованием красящих веществ, что приводит к нарастанию цветности ПВ. Применение сушки при пониженной температуре (55-60^oС) позволяет избежать этих нежелательных последствий.

Пример. Проводят электрохимическую активацию воды с добавлением хлорида натрия в анодную зону активатора. В результате ЭХА воды получают католит со следующими параметрами: рН 6,0; ОВП=-110 мВ. 1 кг свежего свекловичного жома смешивают с приготовленным католитом и измельчают в дезинтеграторе до получения частиц жома размером 3-5 мм. Измельченную массу жома подвергают двукратной экстракции при температуре 25^oС путем смешивания с католитом, имеющим указанные выше параметры. После каждой ступени экстракт отделяют на фильтрующей центрифуге. Проэкстрагированную массу подвергают дезодорации при температуре 65^oС путем смешивания с католитом, имеющим указанные выше параметры, с последующим обезвоживанием волокон жома. Частично обезвоженную массу затем сушат при температуре 60^oС при предварительном смешивании с готовым продуктом. Высушенный продукт влажностью около 9% рассеивают. Фракцию с размером частиц более 0,4 мм смешивают с обезвоженной массой перед ее сушкой.

Полученные таким способом ПВ из свекловичного жома имеют следующие характеристики: ВУС - 5,5 г воды / г ПВ, адсорбционная способность - 16,0 мг-экв / г ПВ, белизна - 88,0 ед. пр.

Параллельно были получены ПВ из свекловичного жома по известному способу. Они имели такие характеристики: ВУС - 5,0 г воды / г ПВ, адсорбционная способность - 12,0 мг-экв / г ПВ, белизна - 82,0 ед. пр.

Сравнивая свойства ПВ из свекловичного жома, полученных по известному и предлагаемому способу, можно сделать вывод о том, что технический результат изобретения достигнут, то есть получены ПВ из свекловичного жома улучшенного качества.

Состав и свойства пищевых волокон, полученных по предлагаемому способу, в сравнении с известным способом представлены в таблице.

Из данных, приведенных в таблице, следует, что предлагаемый способ позволяет увеличить суммарное количество (выход) ПВ на 4-5%, в том числе целлюлозы на 2-3%, ГМЦ на 2-3%, пектиновых веществ - на 2-3%, легнина - на 0,5-1,0%. Улучшаются функциональные свойства ПВ - увеличиваются ВУС на 0,5-0,7 г воды / г ПВ и адсорбционная емкость на 4,0-9,0 мг-экв / г ПВ. Белизна продукта повышается на 3-6 ед. пр.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет получить ПВ, которые являются ценной добавкой для различных отраслей пищевой промышленности, с улучшенными свойствами - повышенными адсорбционной емкостью, водоудерживающей способностью и белизной, снизить энергетические затраты на производство ПВ, улучшить санитарно-гигиенические условия труда рабочих.