СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОЙ ДОБАВКИ ИЗ СЫРЬЯ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
METHOD OF PRODUCING PROTEIN ADDITIVE FROM ANIMAL-ORIGIN RAW MATERIALS

Изобретение относится к мясной и птицеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при производстве пищевых бульонов, ароматизаторов, продуктов для системы быстрого питания, колбасных и кулинарных изделий, косметической продукции.
Известен способ получения гидролизатов из костных отходов мяса, птицы и рыбы (патент РФ №2272418, МПК А23J 1/00).
Способ получения гидролизатов предусматривает трехстадийный гидролиз сырья. Первая стадия водного гидролиза при температуре 100-120°C в течение 4-5 ч позволяет получать гидролизат, обладающий желирующими свойствами. На второй стадии осуществляют кислотный гидролиз 1-2% соляной кислотой в течение 4-5 ч при температуре 100-120°C. Жидкую фракцию нейтрализуют гидроксидом натрия, очищают от жира, взвешенных частиц и сушат. На третьей стадии производится гидролиз оставшейся твердой части соляной кислотой концентрации 3-4% при температуре 120-140°C в течение 4-5 ч. Гидролизат нейтрализуют гидроксидом натрия, гомогенизируют и сушат.
Указанный способ получения белковых гидролизатов имеет продолжительный цикл обработки, практически 20-24 ч, с использованием высоких температур и избыточного давления в течение всего технологического процесса. При подобных жестких технологических параметрах разрушаются термолабильные аминокислоты, образуются циклические аминокислоты, происходит окисление жиров, что приводит к ухудшению качества продукта и потере питательной ценности. Использование кислотного гидролиза снижает содержания таких аминокислот, как триптофан, серин, треонин, и, кроме того, последующая нейтрализация гидроксидом натрия приводит к образованию солей. Так, в процессе трехстадийного гидролиза при переработке 1500 кг мясокостного фарша образуется 121 кг поваренной соли в конечном продукте.
Из-за высокого содержания поваренной соли в концентрате белка ограничены возможности использования его в конечных продуктах.
Кроме того, реализация вышеописанного способа требует значительных затрат на приобретение специального кислотоупорного оборудования и установок для обессоливания продукта.
Известен способ экстрагирования белков с применением ферментативного гидролиза из боенских мясокостных отходов скота и птицы (Патент FR 2737644, МПК A23J 1/00).
Процесс основан на легкой энзиматической обработке сырья с применением специфической эндопептидазы, гидролизующей протеины мышечной ткани. Первый этап гидролиза включает измельчение сырья до размеров 0,5-5 см, обжаривание и ферментативный гидролиз при температуре 55-65°C в течение 30-60 мин. Степень гидролиза протеинов не должна превышать 10%. Второй этап гидролиза, заключающийся в повышении температуры выше 80°C и выдерживании не менее 30 мин, обеспечивает экстракцию коллагеновых тканей.
Однако этот метод не обеспечивает эффективный выход конечного продукта. Предварительная обжарка сырья способствует лучшему отделению жира, но в то же время усложняет технологический процесс.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является способ получения белковой добавки из сырья животного происхождения (Патент РФ 1637063, МПК А23J 1/00).
Указанный способ предусматривает измельчение сырья, приготовление суспензии, гидролиз белка протеолитическим ферментом (протосубтилин Г10х или Г20х), экстракцию белка поваренной солью при температуре 90-144°C в течение 2-3 ч, настаивание суспензии в течение 2-15 ч перед отделением бульона. Полученный сухой белковый продукт содержит 38-78% белка.
Однако данный способ не позволяет получать сухой белковый продукт с содержанием белка свыше 78%. Кроме того, использованные ферментные препараты уже не производятся отечественной промышленностью для пищевых целей.
Использование поваренной соли в процессе экстракции хотя и позволяет несколько увеличить выход белка из сырья, но конечный продукт содержит значительное количество соли, в результате чего содержание белка может колебаться в диапазоне 38-78%.
Значительное содержание соли в конечном продукте (20-50%) сужает диапазон использования такой белковой добавки в пищевой и косметической промышленности.
Экстракция белка поваренной солью при высоких температурах, в т.ч. при избыточном давлении, в течение 2-3 ч, не только увеличивает продолжительность процесса, но и требует специального оборудования, работающего под давлением.
Задачей данного изобретения является увеличение выхода белка из сырья, расширение ассортимента используемых в технологическом процессе ферментных препаратов, сокращение продолжительности технологического процесса и расширение сфер использования белковой добавки.
Эта задача достигается тем, что способ получения белковой добавки из сырья животного происхождения, предусматривающий измельчение сырья, приготовление суспензии, гидролиз белков протеолитическим ферментом, пастеризацию и инактивацию ферментов микробного происхождения, очистку жидкой белковой фракции и сушку, отличается тем, что приготовление суспензии производят смешиванием сырья с водой в соотношении 1,0:1,5-1,0:2,5, гидролиз ведут при температуре 53-57°C в течение 1,5-2,5 ч, в качестве протеолитического фермента используют мультиэнзимную композицию протеолитических ферментов микробного происхождения в концентрации 0,15-0,25% по отношению к массе сырья, концентрирование проводят под вакуумом до содержания сухих веществ 20-40%, причем в состав мультиэнзимной композиции входит протеолитический фермент, продуцируемый В.lichimformis, при этом белковые добавки производятся в жидкой, концентрированной и порошкообразной форме.
Существенным отличием предлагаемого изобретения является увеличение гидромодуля (соотношение сырье: вода) при приготовлении суспензии, расширение диапазона температур и продолжительности процесса ферментативного гидролиза, исключение процесса экстракции белка поваренной солью и использование мультиферментных композиций, обладающих протеолитическими активностями.
Техническим результатом данного изобретения является получение протеинового продукта животного происхождения, обладающего улучшенными пищевыми, органолептическими и функциональными качествами, не содержащего больших концентраций поваренной соли и который может использоваться в пищевой, пищеконцентратной и косметической промышленности.
Исключение процесса экстракции белка с помощью поваренной соли, позволило не только сократить продолжительность процесса, уменьшить содержание соли в готовом продукте, но и отказаться от использования емкостей, работающих под давлением.
Таким образом, сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими технологическими решениями выявило наличие в заявляемом решении отличительных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «существенные отличия».
Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. В реактор загружают 400 кг предварительно измельченного мясокостного сырья, заливают 800 л водопроводной воды (гидромодуль 1:2), смесь нагревают при перемешивании до 55±2°C и вносят растворы мультиэнзимной композиции протеолитических ферментов из расчета 0,2% к массе сырья. Ферментацию ведут в течение 2,5 ч при 55±2°C.
После окончания ферментации смесь нагревают до температуры не менее 85°C и выдерживают при этой температуре не менее 30 минут для инактивации ферментов, экстракции коллагеновых белков и пастеризации продукта.
Полученный бульон отделяют фильтрованием, осветляют, обезжиривают, концентрируют и сушат. Выход белка из сырья составляет 10%. Получают 45,6 кг белковой добавки с содержанием белка 87,7%.
Пример 2.
Способ осуществляют, как описано в примере 1, но в отличие от него сырье заливают водой в соотношении 1:1. Выход белка из сырья составил 8%. Получают 39,0 кг белковой добавки с содержанием белка 82%.
Пример 3.
Способ осуществляют, как описано в примере 1, но в отличие от него сырье заливают водой в соотношении 1:1,5. Выход белка из сырья составил 10,0% Получают 47,0 кг белковой добавки с содержанием белка 85%.
Пример 4.
Способ осуществляют аналогично примеру 1, но в отличие от него сырье заливают водой в соотношении 1:2,5. Выход белка из сырья составил 10,3%.
Получают 47,2 кг белковой добавки с содержанием белка 87,2%.
В примерах 5-11, сведенных в таблице 1, показано влияние концентрации мультиэнзимной композиции (МЭК) на выход белка при гидролизе сырья, при гидромодуле 1:2. В качестве сырья использовали измельченные обваленные каркасы тушек бройлеров.
Таблица 1.
Пример
Ферментативный гидролиз, г МЭК на 100 г сырья
Выход белка, % к исходному содержанию в сырье
5
0,05
56,4
6
1 0,1
65,6
7
0,15
75,2
8
0,20
81,3
9
0,25
87,0
10
0,35
88,2
11
0,5
88,5
В примере 5 взято наименьшее количество МЭК, в примере 11 - наибольшее.
Как видно из приведенных данных, увеличение выхода белка из сырья при увеличении концентрации МЭК с 0,05 г до 0,1 г на 100 г сырья составило 9,2%. Дальнейшее увеличение концентрации МЭК до 0,15 г увеличило выход белка из сырья на 9,6% по сравнению с предыдущей концентрацией ферментов. Последующее увеличение концентрации МЭК незначительно увеличивало выход белка из сырья. Так, при увеличении концентрации МЭК с 0,15 г до 0,2 г/100 г сырья выход белка увеличился на 6%, дальнейшее увеличение до 0,25 г/100 г сырья обеспечило прирост выхода белка на 5,7%, увеличение концентрации МЭК до 0,35 г /100 г сырья - дало прирост выхода белка из сырья на 1,2% и увеличение концентрации МЭК до 0,5 г/100 г сырья увеличило выход белка из сырья лишь на 0,3% по сравнению с концентрацией МЭК 0,35 г/100 г сырья. Концентрации МЭК от 0, 15 до 0,25% к массе сырья являются наиболее экономически целесообразными, т.к. дальнейшее увеличение концентрации МЭК до 0,5% незначительно увеличивает выход белка из сырья, но увеличивает стоимость процесса.
Таким образом, применяя мультиэнзимную композицию ферментов микробного происхождения, можно увеличить выход белка из сырья до 88% (что на 22% больше, чем в прототипе), не используя процедуру экстракции белка поваренной солью.
Полученные белковые добавки характеризуются физико-химическими показателями, приведенными в таблице 2.
Таблица 2
Наименование показателя
Значение показателя
Массовая доля сухих веществ, %
95,0-97,0
Массовая доля белка, %
80,0-88,0
Массовая доля жира, %
2,0-2,5
В таблице 3 представлены характеристики технологических процессов и получаемых продуктов по предлагаемому и известному способам.
Таблица 3
Показатели
Предлагаемый способ
Известный способ
Сырье: мясо, остающееся на костях после обвалки тушек птицы (туш животных), некондиционные тушки и субпродукты птицы
+
+
Измельчение сырья
6-12 мм
+
Разбавление водой
1,0:1,5-1,0:2,5
1,0:1,0
Внесение раствора фермента
Мультиэнзимная композиция
Протосубтилин Г10х или Г20х
Ферментация
53-57°C 1,5-2,5 ч
55°С 2 ч
Концентрация ферментов на 100 грамм сырья
0,15-0,25
0,05-0,35
Экстракция белка поваренной солью
-
5-15 г NaCl на 100 г сырья при температуре 90-144°С в течение 2-3 ч
Пастеризация бульона и инактивация ферментов
85-95°С 1,0-2,0 ч
90-144°С 2-3 ч
Отстаивание гидролизата
-
2-15 ч
Отбор жира
сепаратор
с помощью вакуумного насоса
Очистка
рифайнер, декантер
фильтр грубой очистки рамный пресс-фильтр
Концентрирование
до содержания СВ=20-40% в вакуум-выпарном аппарате
Сушка
распылительная и вакуумная сушилка
распылительная сушилка, сушка в виброкипящем слое
Выход чистого белка из 100 кг сырья, кг
9,0-10,3
5,6-7,6
Массовая доля поваренной соли в сухой белковой добавки, %
1,0-3,2
20,0-55,0
Массовая доля белка в сухой белковой добавке, %
80,0-90,0
38,0-78,0
Выход белка от исходного содержания белка в сырье (каркасы бройлеров), %
80,0-88,0
59,9-61,4
Данные таблицы 3 показывают, что предлагаемый способ способствует увеличению выхода белка из исходного сырья почти на 30%, содержание белка в сухой белковой добавки в 1,5-2 раза превышает аналогичный показатель в добавке, получаемой по известному способу, кроме этого, значительно снижено содержание поваренной соли в конечном продукте, что расширяет сферу использования белковых добавок, а также значительно сокращает продолжительность технологического процесса.