СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН ИЗ ВОДОРОСЛЕВОГО СЫРЬЯ
METHOD FOR PRODUCTION OF FOOD FIBRE OF ALGAL RAW MATERIAL

Изобретение относится к пищевой и фармацевтической промышленности, а именно к способу переработки растительных объектов морского промысла, в частности красных водорослей и отходов агарового производства с получением пищевых волокон.
Известен способ получения пищевых волокон, который заключается в предварительном увлажнении растительного сырья водой и обработке его жидкой двуокисью углерода. Обработку сырья проводят традиционным способом (см. патент РФ №2330430, A23L 1/308, A23L 1/212, A23L 1/20, 2007).
Недостатком данного способа является нецелесообразное применение при обработке сырья жидкой двуокиси углерода с целью увеличения удельной поверхности сырья, так как отходы представляют собой мелкие частицы. Кроме того, использование жидкой двуокиси углерода в технологическом процессе требует оснащения дорогостоящим и сложным оборудованием, что приведет к увеличению себестоимости конечного продукта.
Известен способ получения растительных пищевых волокон с помощью процесса биокатализа, который заключается в обработке сырья ферментами или комплексными ферментными препаратами (см. патент РФ №2336731, A23L 1/05, A23L 1/308, A23L 1/0524, 2007).
Данный способ не применим для получения пищевых волокон из водорослевого сырья, так как применяемые ферменты и комплексные ферментные препараты не обладают активностью к компонентам водорослевого сырья из-за различий в полисахаридном составе водорослей и наземного растительного сырья.
Известен способ получения пищевого волокна из свекловичного жома, который предусматривает прессование свекловичного жома, его измельчение до размера частиц 0,5-3,0 мм, обработку насыщенным паром с температурой 105-115°С в течение 5-10 мин. Обработанную растительную массу экстрагируют сульфитированной водой при температуре 45-50°С и pH 5,6-6,5. Затем волокна прессуют, сушат до влажности 5,5-6,5% и измельчают до порошкообразного состояния (см. патент РФ №2340678, С13С 3/00, A23L 1/214, 2007).
Данный способ обработки не подходит для водорослевого сырья, так как при обработке его сульфитированной водой происходит деструкция компонентов водорослевого сырья, приводящая к снижению функционально-технологических свойств конечного продукта. Кроме того, предварительное измельчение водорослевого сырья увеличит степень деструкции его компонентов и создаст трудности в осуществлении процесса обезвоживания (прессования) конечного продукта.
Известны способ и установка для переработки экстракционного шрота из семян подсолнечника для кормления животных. Экстракционный шрот, включающий частицы шелухи, частицы зерен и шелуху с прилипшими к ней частицами зерен, подвергают механическому структурированию и измельчению, причем прилипшие к шелухе частицы зерен отделяют и волокнистую структуру грубых частиц шелухи улучшают за счет расщепления на волокна и частицы. Далее разделяют по размерам путем просеивания на две фракции с разным содержанием сырого белка и сырой клетчатки. При этом собирают частицы в основном шелухи (лузги) с получением фракции с содержанием сырой клетчатки, равным, по меньшей мере, 15%, имеющей низкое содержание сырого белка, и частицы в основном зерен с прилипшей шелухой с получением фракции с содержанием сырого белка более 40% и содержанием сырой клетчатки менее 10% (см. патент РФ №2297155, A23K 1/14, A23K 1/00, A23J 1/14, 2002).
В данном способе разделения экстракционного шрота из семян подсолнечника на высокобелковую фракцию и фракцию с содержанием сырой клетчатки не менее 15% использованы физические способы разделения, такие как просеивание и сепарирование. Данные способы разделения не приводят к удалению белка из пищевых волокон водорослей. Использование варианта со щелочной обработкой для фракции, содержащей не менее 15% клетчатки, приводит к повышению энергетической ценности и перевариваемости материала. Данный вариант обработки не применим к водорослевому сырью из-за отсутствия процессов удаления щелочного реагента из сырья, что делает невозможным применение конечного продукта при изготовлении продуктов питания для человека.
На данный момент из уровня техники не известен способ получения пищевых волокон из водорослевого сырья, однако широко известно, что, в частности, продукты переработки красных водорослей используют в качестве гелеобразователей, а водорослевый остаток - на кормовые цели.
Технической задачей заявленного изобретения является получение конечного продукта с выходом до 40%, с содержанием полисахаридов, в том числе клетчатки, не менее 80% и белка не более 20%, со степенью набухаемости 50-350% и способного при изготовлении пищевых продуктов на 1 г связывать 25 г воды и 1,5-3,5 г жира.
Поставленная задача решается путем подбора технологических параметров обработки водорослевого сырья, в частности красных водорослей и водорослевого остатка, таким образом, чтобы готовый продукт обладал повышенными функционально-технологическими свойствами. Заявленный способ получения пищевых волокон из водорослевого сырья включает последовательную обработку сырья сначала 1-7%-ным раствором щелочи в течение 30-60 мин при гидромодуле 1:2-1:4, фильтрацию, далее кипячение в воде в течение 30-60 мин при гидромодуле 1:2-1:4 либо обработку в растворе кислоты при pH 4,0-6,9 и гидромодуле 1:2-1:4 в течение 15-30 мин, а затем центрифугирование и одновременное промывание горячей водой с последующей сушкой до остаточного содержания влаги 8-10% в готовом продукте.
Для получения пищевых волокон берут красные водоросли либо водорослевый остаток после получения агара, который зачастую либо является отходами производства, либо применяется в кормовых целях в виде гидролизатов. При получении пищевых волокон с целью удаления из сырья не усваиваемых организмом человека белковых компонентов на водорослевое сырье действуют предложенными режимами и приемами. Ввиду того, что белок выбранного сырья устойчив к протеолизу, сырье подвергают процессу депротеинизации щелочным раствором. Из-за высокой прочности связи между углеводами и белками водоросли необходимо проведение жесткой щелочной обработки при повышенной температуре с целью удаления из красных водорослей либо из водорослевого остатка максимального количества белка. При применении щелочного раствора с концентрацией, меньшей, чем предложено, удаление белка происходит незначительно, а с большей - происходит снижение функционально-технологических свойств получаемых пищевых волокон. Рациональный расход щелочи позволит снизить экологическую нагрузку на окружающую среду. Кроме того, время обработки щелочным раствором также направлено на интенсификацию процесса депротеинизации и является оптимальным при гидромодуле (ГМ) 1:2-1:4. С целью выделения обработанного водорослевого сырья и удаления из него остатков раствора щелочи и продуктов протеолиза проводят фильтрацию, после чего кипятят сырье в воде для диффузии избытка щелочи из глубины частиц. Использование кипячения в растворе кислоты помогает снизить расход воды при дальнейшей промывке пищевых волокон, при этом продолжительность обработки следует сократить до 15-30 мин при pH среды не менее 4 для предотвращения процесса деструкции полисахаридов пищевых волокон, что вызывает снижение их функционально-технологических свойств. Целью осуществления последующих процессов центрифугирования и промывания горячей водой является очистка пищевых волокон от избытка минеральных веществ и применяемой кислоты. Применение центрифугирования позволяет максимально удалить из пищевых волокон воду, а при одновременном промывании водой из пищевых волокон удаляется и избыток золы, причем применение горячей воды способствует интенсификации процесса очистки пищевых волокон от избытка кислоты и минеральных веществ, его эффективности и рациональности. Сушку полученных пищевых волокон осуществляют по любому из традиционных методов до остаточного содержания влаги в готовом продукте 8-10%, что способствует увеличению срока его хранения.
Способ осуществляют следующим образом.
В заявленном способе в качестве сырья применяют либо красные водоросли, либо водорослевый остаток после получения агара. При этом перед началом осуществления щелочной обработки необходимо провести подготовку сырья с целью получения его в виде мелких частиц. Для этого водорослевое сырье либо измельчают, либо обрабатывают раствором кислоты с последующей фильтрацией. Кислотная обработка проводится раствором кислоты небольшой концентрации и непродолжительное время для предотвращения деструкции полисахаридов сырья, ведущей к получению пищевых волокон с низкими функционально-технологическими свойствами. При использовании сырья, не отвечающего показателям безопасности по загрязненности патогенной микрофлорой, необходимо на этой стадии использовать обработку сырья при повышенной температуре. Следует отметить, что при обработке водорослевого сырья раствором кислоты происходит разрушение талломов водорослей на мелкие частицы и одновременное снижение содержание золы в исходном сырье. В связи с тем, что водоросли поступают на щелочную обработку 1-7%-ным раствором щелочи при гидромодуле 1:2-1:4 в измельченном или разваренном за счет применения кислоты виде, то и осуществление данного процесса в течение 30-60 мин достаточно для проведения процесса депротеинизации. Затем сырье подвергают фильтрации и отправляют на кипячение либо в воде в течение 30-60 мин при гидромодуле 1:2-1:4, либо в растворе кислоты при pH 4,0-6,9 и гидромодуле 1:2-1:4 в течение 15-30 мин. Далее проводят процесс центрифугирования с одновременным промыванием горячей водой и сушку полученных пищевых волокон до остаточного содержания влаги 8-10%. В результате осуществления способа получают пищевые волокна, содержащие не более 5% золы, не более 20% белка и не менее 75% полисахаридов, в том числе клетчатки, с выходом до 40% от исходного содержания сухих веществ в сырье и со степенью набухаемости 50-350%. При этом 1 г пищевых волокон связывают 25 г воды и 1,5-3,5 г жира.
Примеры выполнения способа.
Пример 1. Красные водоросли предварительно готовят путем обработки 5% раствором кислоты с последующей фильтрацией, далее сырье обрабатывают 3% раствором щелочи в течение 60 мин при гидромодуле 1:3, после чего проводят фильтрацию и кипячение водорослевого остатка в воде при гидромодуле 1:3 в течение 40 мин, а затем одновременно центрифугируют и промывают пищевые волокна горячей водой. Полученный готовый продукт отправляют на сушку до остаточного содержания влаги 8%. Выход пищевого волокна составляет 20%. Пищевые волокна содержат 2,5% золы, 14,0% белка и 83,5% полисахаридов. При этом 1 г пищевых волокон способен связывать 8 г воды и 2 г жира, а степень набухаемости продукта при этом составляет 200%.
Пример 2. Выполняется аналогично примеру 1 за исключением того, что кипячение проводят в растворе кислоты при pH 6,0 и гидромодуле 1:4 в течение 30 мин. Таким образом, выход пищевых волокон составляет 20% и будет содержать 2% золы, 12% белка и 86% полисахаридов. При этом 1 г пищевых волокон способен связывать 10 г воды и 2 г жира, а степень набухаемости продукта составляет 200%.
Пример 3. Выполняется аналогично примеру 1 за исключением того, что красную водоросль готовят к обработке щелочным раствором путем измельчения. Получается готовый продукт с выходом 30% и с содержанием 2,0% золы, 14,0% белка и 84,0% полисахаридов. При этом 1 г пищевых волокон способен связывать 10 г воды и 2 г жира, а степень набухаемости продукта составляет 200%.
Пример 4. В качестве сырья берут водорослевый остаток от получения агара, который измельчают, обрабатывают 7%-ным раствором щелочи в течение 30 мин при гидромодуле 1:3, далее осуществляют процесс кипячения в растворе кислоты при pH среды 5, гидромодуле 1:4 в течение 30 мин, а затем одновременно центрифугируют и промывают горячей водой с последующей сушкой до остаточного содержания влаги в готовом продукте 9% и с выходом 40%. Пищевые волокна содержат 5,0% золы, 4,3% белка и 90,7% полисахаридов, в том числе клетчатки, а 1 г пищевых волокон связывает 20 г воды и 1 г жира. Степень набухаемости продукта при этом равна 350%.
Пример 5. Водорослевый остаток готовят путем обработки его раствором кислоты с последующей фильтрацией, далее воздействуют 3%-ным щелочным раствором при гидромодуле 1:4 в течение 60 мин, а процесс кипячения осуществляют в воде 60 мин при гидромодуле 1:4. Затем центрифугируют и одновременно промывают горячей водой, сушат готовый продукт до остаточного содержания влаги 10% и с выходом 35%. Пищевые волокна содержат 4% золы, 5% белка и 91% полисахаридов, при этом 1 г пищевых волокон связывает 25 г воды и 3 г жира. Степень набухаемости продукта составляет 350%.