способ приготовления коллоидного раствора хитозана

Формула изобретения

Способ приготовления коллоидного раствора хитозана, включающий процесс внесения сухого компонента в растворитель, тщательное перемешивание, набухание при периодическом перемешивании и выдерживание до полного растворения, отличающийся тем, что для растворения хитозана используют молочную сыворотку с кислотностью 100-200^oТ, которую предварительно очищают от части сывороточных белков способом тепловой денатурации, охлаждают до 15-20^oС, фильтруют, вносят сухой хитозан в количестве 0,5-1,0%, перемешивают и осуществляют процесс набухания и растворения с выдержкой до 24 ч, затем фильтруют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к молочной промышленности, может быть использовано в рыбной, мясной и пищевой промышленности.

Известна способность хитозана растворяться в органических кислотах с получением коллоидных растворов и их использование для производства пищевых продуктов с целью придания им соответствующих органолептических, реологических и физических характеристик. Все больший интерес проявляется к использованию хитозана в пищевых целях в качестве загустителя, эмульгатора и связующего вещества (Богданов В.Д. Обоснование технологии продуктов с регулируемой структурой при комплексной переработке гидробионтов. Автореферат диссертации на соискание степени доктора технических наук. М., 1995, -45с.).

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения раствора и геля хитозана, включающий внесение сухого хитозана и кислого хелаткомплексообразующего вещества в растворитель, в качестве которого используют воду. После двенадцатичасового перемешивания до полного растворения получают раствор с регулируемой вязкостью, которая зависит от соотношения и количества компонентов и выбирается в соответствии с предусмотренным случаем применения в различных областях народного хозяйства (RU 94039534, С 08 В 37/08 от 20.08.1996).

Однако растворы или гели хитозана, приготовленные по данному способу, нежелательно использовать при выработке пищевых продуктов из-за содержания в растворах химических хелаткомплексообразующих веществ, часть которых может переходить в готовый продукт, снижая его качество.

Коллоидные растворы хитозана в органических кислотах имеют несколько вяжущий вкус, слегка рыбный привкус, запах уксусной кислоты (если эта кислота использована для растворения) и низкое значение активной кислотности, что существенно снижает их качественные показатели.

В настоящее время более тщательная очистка на стадии получения хитозана позволила существенно улучшить его органолептические показатели. Очистка хитозана активированным углем, обработка протеолитическими ферментами позволяет снизить вяжущий вкус, полностью его не устраняя. Внесение в растворы хитозана нуклеотидов приводит к значительному снижению вяжущего вкуса. Одновременно дополнительная обработка приводит к удорожанию готового продукта (Богданов В. Д. , Патрышев С.М., Максимова С.Н. // Исследование возможности улучшения вкуса пищевого хитозана. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Интенсификация технологических процессов в рыбной промышленности" - 4-6 октября 1989 г., Владивосток, 1989, - с 183).

Целью изобретения является получение коллоидного раствора хитозана с улучшенными свойствами, исключение из раствора химических хелаткомплексообразующих веществ, снижение себестоимости и расширение диапазона его использования.

Сущность нового технического решения достигается применением молочной сыворотки в качестве растворителя хитозана с последующим использованием полученного коллоидного раствора при разработке продуктов пищевого и кормового назначения.

Молочную сыворотку после сепарирования подают в резервуар и, при необходимости, подкисляют до кислотности 100-200^oТ заранее подготовленной кислой сывороткой, нагревают до (962)^oС, выдерживают при этой температуре 5-60 мин для тепловой денатурации белков. Затем сыворотку охлаждают до 15-20^oС и фильтруют. В охлажденную сыворотку вносят сухой хитозан в количестве 0,5-1,0% от массы сыворотки и тщательно перемешивают. Полученную смесь оставляют для набухания и полного растворения хитозана в течение 24 ч, фильтруют через тканевый фильтр и оставляют на хранение до использования по назначению. Получают однородный вязкий полупрозрачный коллоидный раствор композиционного структурообразователя сыворотка-хитозан.

Хорошо известно, что молочная сыворотка по своему составу, пищевой и биологической ценности относится к ценному сырью, из которого можно производить широкую номенклатуру пищевых и кормовых продуктов. Высокое содержание в сыворотке лактозы, биологически ценных белков, минеральных солей, органических кислот и витаминов, низкая цена делают ее привлекательным сырьем для специалистов многих отраслей пищевой промышленности и кормопроизводства (А. Г. Храмцов, Молочная сыворотка. -М.: Пищевая промышленность, 1979, -271 с.).

Органические кислоты в сыворотке представлены молочной, пропионовой, муравьиной, лимонной. Они являются продуктом жизнедеятельности различных групп микроорганизмов, которые развиваются как в молоке, так и непосредственно в сыворотке. Наиболее богата органическими кислотами творожная сыворотка в силу специфики технологии основного продукта - творога. В ней количество молочной кислоты составляет около 0,8%. Еще большее количество органических кислот можно получить при целенаправленной обработке сыворотки молочнокислыми микроорганизмами.

Учитывая многокомпонентность молочной сыворотки и ее свойства, представляется возможным использовать ее в качестве растворителя хитозана с целью получения коллоидного раствора и использования последнего в качестве структурообразователя при выработке широкого спектра продуктов нового поколения на основе молочного сырья. Использование молочной сыворотки в качестве растворителя хитозана позволяет добиться ряда преимуществ, улучшается вкус и запах коллоидного раствора, исключается использование химических соединений для повышения растворимости хитозана, снижается себестоимость продукции с использованием таких растворов в последующем.

Чтобы получить растворы хитозана с параметрами, свидетельствующими о проявлении ими свойств структурообразователей, достаточно внести сухой хитозан в количестве 0,3-1,0%.

Установлено, что вязкостные характеристики сывороточных эмульсий минимальны с концентрацией хитозана до 0,5%.

С увеличением количества хитозана образуются растворы с вязкой структурой и с наличием частиц не растворившегося хитозана, внесение хитозана в количестве более 1% приводит к образованию коллоидного раствора повышенной вязкости.

Существенным фактором является кислотность сыворотки. Ее устанавливают в пределах 100-200^oТ.

При кислотности сыворотки менее 100^oТ процесс растворения хитозана замедляется, а концентрация хитозана в растворе снижается за счет отдельных не растворившихся частиц.

Увеличение титруемой кислотности до 200^oТ и выше способствует возрастанию скорости растворения хитозана и повышению его концентрации в растворе. Однако такой раствор имеет существенные отличия по физико-химическим параметрам за счет низкого значения рН сыворотки, используемой для растворения хитозана Свойство хитозана как слабого основания приводит к незначительному повышению рН раствора, но не настолько, чтобы эффективно использовать коллоидный раствор по назначению.

Растворение хитозана достаточно хорошо проходит при 15-20^oС. С повышением температуры скорость растворения возрастает, но это требует дополнительных энергетических затрат вначале на подогрев, а затем и на охлаждение готового раствора перед хранением до применения. Полученный раствор хранят до 20 суток.

Пример 1. Молочную подсырную сыворотку после сепарирования подкисляют до 100^oТ и рН 4,45 заранее приготовленной кислой сывороткой, нагревают до 96^oС, выдерживают при этой температуре 30 мин для тепловой денатурации белков. Затем сыворотку охлаждают до 15^oС и фильтруют. В охлажденную сыворотку вносят сухой хитозан в количестве 0,5% от массы сыворотки и тщательно перемешивают. Полученную смесь оставляют при периодическом перемешивании для полного набухания и растворения хитозана в течение 12 ч. Получают однородный слабовязкий полупрозрачный раствор с единичными частицами набухшего, но не растворившегося хитозана. Вкус и запах раствора - чистый, свойственный молочной сыворотке, кисловатый, слегка вяжущий, без рыбного привкуса и запаха. Затем раствор фильтруют через тканевый фильтр, определяют его физико-химические параметры и оставляют на хранение до использования. Кинематическая вязкость готового продукта составляет 8,7 мм²/с, активная кислотность - 4,8 ед.

Пример 2. Молочную подсырную сыворотку после сепарирования подкисляют до 200^oТ и рН 3,5 заранее приготовленной кислой сывороткой, нагревают до 96^oС, выдерживают при этой температуре 30 мин для тепловой денатурации белков. Затем сыворотку охлаждают до температуры 20^oС и фильтруют. В охлажденную сыворотку вносят сухой хитозан в количестве 1,0% от массы сыворотки и тщательно перемешивают. Полученную смесь оставляют при периодическом перемешивании для полного набухания и растворения хитозана в течение 24 ч. Получают однородный вязкий полупрозрачный раствор хитозана без наличия единичных студенистых комочков хитозана. Вкус и запах - чистый, свойственный молочной сыворотке, кислый, слабовяжущий, без рыбного привкуса и запаха. Затем раствор фильтруют через тканевый фильтр, определяют его физико-химические параметры и оставляют на хранение до использования. Кинематическая вязкость полученного раствора составляет 10,4 мм²/с, активная кислотность - 4,25 ед.

Использование молочной сыворотки в качестве растворителя хитозана имеет ряд преимуществ. Молочная сыворотка является натуральным продуктом и всегда имеется на молочных предприятиях в достаточном количестве. Учитывая уникальные лечебно-профилактические свойства хитозана (улучшение пищеварения, выведение из организма тяжелых металлов и желчных кислот, повышение противоракового иммунитета) при различных заболеваниях (атеросклерозе, гипертонической болезни, гастрите с повышенной кислотностью, холецистите), можно с большой уверенностью предположить, что эти свойства сохранит и новый композиционный структурообразователь, полученный на основе молочной сыворотки. Лечебно-профилактические свойства растворов хитозана на молочной сыворотке повышаются благодаря уникальному многокомпонентному составу сыворотки и ее биологическим свойствам. Наличие в молочной сыворотке лактозы в виде истинного раствора способствует более чистому вкусу как самого раствора, так и продуктов с его использованием.

Свойства коллоидного раствора хитозана образовывать с молочными белками белок-хитозановые комплексы позволяют использовать их как основу для выработки продуктов нового поколения с лечебно-профилактическими свойствами.