СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПОДСОЛНЕЧНОГО ШРОТА
SUNFLOWER MEAL PROCESSING METHOD

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к получению из производственного подсолнечного шрота методом экстракции концентрата подсолнечного белка (КПБ), низкобелковых волокон (НБВ) и сахаридного сиропа (СС), используемых в следующих областях хозяйства:
- КПБ - пищевая промышленность (белковые добавки), корма для животных, птицы и рыбы;
- НБВ - энергетика (сжигание), сельское хозяйство (корма для животных);
- СС - пищевая промышленность (кондитерская промышленность, производство напитков), корма для животных.
В качестве сырья для переработки шрота по заявленной технологии используется шрот с содержанием белка 35-45% (по массе) и с остаточным содержанием жира не более 2,5%. Более высокое содержание жира может повлечь изменение качества белкового концентрата (повышение содержания жира, появление «мыльного» вкуса). Возможно использование шрота с меньшим относительным содержанием белка, однако при этом необходимо учитывать, что выход КПБ будет пропорционально ниже, а выход НБВ - выше.
Известен (RU, Описание изобретения к патенту № 2340203, МПК A23J3/14, A23J1/14, опубликовано 10.12.2008) способ получения пищевого белкового изолята из подсолнечного шрота, включающий экстракцию белка из шрота (водным раствором хлористого натрия), отделение нерастворимого осадка фильтрованием для получения экстракта, извлечение белка, разделение центрифугированием твердой и жидкой фаз и сушку твердого остатка.
Известен двухстадийный способ получения белкового изолята из производственного подсолнечного шрота (Щербаков В.Г., Горшкова Л.М., Коваленко Н.П., Рубина Л.В., Кузниченко В.Н., Раковский П.П. О качественных показателях пищевого белка подсолнечника. - «Известия ВУЗов. Пищевая технология» - 1976. - № 1. - С. 154).
В известном способе белок из подсолнечного шрота экстрагируется в несколько стадий (сначала водным раствором хлористого натрия, а затем гидроксидом натрия), что дает большие потери белка в процессе использования нескольких экстрагентов в связи с многоступенчатостью процесса и требует использования большого количества технологических растворов. Кроме того, полученный белок обладает высоким содержанием фенольных соединений, затемняющих его цвет, а повышенное содержание хлора существенно ограничивает применение стандартного изготовленного из нержавеющей стали промышленного оборудования по причине активной коррозии нержавеющей стали при высоких концентрациях свободного хлора.
Задачей настоящего изобретения является расширение ассортимента экономичных (оптимальных) технологий производства КПБ, НБВ, СС высокого качества из побочных продуктов маслоэкстракционного производства.
Технический результат изобретения состоит в реализации технологичного и экономичного способа переработки подсолнечного шрота, характеризующегося тем, что выделение белка и углеводов из шрота осуществляют путем введения в суспензию, приготовленную из смеси шрота с водой в соотношении 1: 10-20, водного раствора щелочи 5-20% концентрации до установления показателя кислотности суспензии в интервале 8,5-11 рН с последующим введением в суспензию сульфита натрия в количестве равном 5-10% относительно массы шрота, выдержкой суспензии в течение 45-60 минут при температуре 45-60°С; последующим введением в суспензию перекиси водорода с концентрацией не ниже 37% и выдержкой после введения перекиси 45-90 минут при температуре 45-60° при постоянном перемешивании. В результате чего большинство белков и углеводов выделяется в раствор, но при этом не происходит окрашивания раствора экстракта в ярко зеленый цвет. Экстракт имеет цвет от белого до светло-коричневого. Очистку экстракта от взвешенных частиц осуществляют в два этапа, используя для предварительной очистки, по меньшей мере, одну декантерную центрифугу (декантер), после чего твердую фазу направляют на сушку и гранулирование, а жидкую фазу для окончательной очистки - на высокоскоростной сепаратор.
Извлечение растворенного в очищенном экстракте белка производят последовательно в два этапа. На первом этапе в экстракт вносится раствор соляной либо лимонной кислоты до установления показателя кислотности экстракта в интервале 3,5-5 рН. В результате чего часть белков, содержащихся в экстракте, переходит в нерастворимое состояние (выпадает в осадок) и отделяется с использованием последовательно декантерной центрифуги, затем высокоскоростного сепаратора. На втором этапе разделения экстракта сыворотка, образовавшаяся после отделения нерастворимого белка, выпадавшего в осадок, направляется на ультрафильтрационный (УФ) мембранный модуль; на котором происходит выделение белковой фракции не подверженной кислотному осаждению на первом этапе. Обе белковые фракции после первого и второго этапов объединяются и подвергаются ферментной обработке протеолитическими ферментами с целью снижения вязкости перед проведением этапом сушки КПБ.
Извлечение растворенного белка по описанному методу возможно и без использования УФ мембранного модуля в один этап с помощью растворов соляной либо лимонной кислот. Второй этап извлечения позволяет увеличить количественный выход КПБ, но не влияет на технологический процесс в целом.
Извлечение растворенных в экстракте углеводов, с образованием сахаридного раствора осуществляют на обратноосмотической (ОО) фильтрационной установке, после чего сахариды подвергают концентрации с получением сахарного сиропа.
Перед экстракцией для интенсификации процесса производят очищение шрота путем удаления из него с помощью металлодетектора и/или вибрационных сит посторонних примесей.
Увеличение количества воды на одну часть шрота при приготовлении суспензии определяется возрастанием с одной стороны выходом белка и Сахаров, а с другой -расходов на эксплуатацию и инвестиции на оборудование.
В качестве водного раствора щелочи возможно использование, например NaOH (каустик, гидроксид натрия) или KOH. Предпочтительный выбор NaOH или KOH обусловлен тем, что данные щелочи а) являются сильными (при требуемом меньшем количестве щелочи продукт чище), б) производятся промышленно, в) относительно недороги.
Рекомендуемое время выдержки суспензии в указанном диапазоне температур после добавления в нее экстрагента составляет 45-120 минут (экстракция стабильно повышается до времени выдержки 30-40 мин, потом растет очень медленно). При данных условиях большинство белков и углеводов выделяется в раствор. Выше указанных правых значений интервалов кислотности и температуры начинается денатурация белка.
Для повышения выхода экстракта на этапе очистки его от взвешенных частиц может быть использована дополнительная декантерная центрифуга, куда направляют смешанную с водой твердую фазу после первой декантерной центрифуги. При этом твердая фаза после второй декантерной центрифуги, как и после первой, направляется на сушку и гранулирование, а на высокоскоростной сепаратор подается смесь экстрактов после первой и второй декантерных центрифуг. Сушку твердой фазы осуществляют, как правило, на дисковой сушилке, а для гранулирования используют экструдер.
На этапе очистки экстракта от взвешенных частиц возможно применение и иного, нежели декантерная центрифуга, центробежного оборудования, например саморазгружающихся высокоскоростных сепараторов. Однако декантеры дешевле и надежнее. Количество применяемых декантеров зависит от их производительности и типа.
Предлагаемая двухэтапная последовательная очистка экстракта с помощью декантерной центрифуги, а затем высокоскоростного сепаратора является наиболее технологичной и экономичной, так как она обеспечивает:
- переработку большого количества взвесей на входе в декантер,
- высокую чистоту экстракта на выходе из сепаратора,
- относительно низкие инвестиции.
Поры используемой для извлечения растворенного в экстракте белка УФ мембраны должны быть подобраны таким образом, чтобы пропускать воду и растворенные углеводороды и не пропускать молекулы белка. В результате, белок концентрируется над поверхностью мембраны, а вода и растворенные углеводы проходят через мембрану.
Для упаковки сухого КПБ после распылительной сушки целесообразно использовать полуавтоматическую упаковочную линию.
Одновременно с извлечением растворенных в экстракте углеводов на ОО фильтрационной установке (мембрана) осуществляется регенерация воды. Поры ОО фильтрационной установки подобраны таким образом, что пропускают только воду, а растворенные углеводы и другие сухие вещества, концентрируется над поверхностью мембраны, образуя сахаридный раствор. Очищенная же вода, прошедшая через ОО мембрану, возвращается на производство. Объем регенерированной воды может составлять до 80% от общего потребления воды для технологических целей.
Результатом предложенного метода является получение концентрата подсолнечного белка от белого до светло-коричневого цвета с содержанием протеина в пересчете на абсолютно сухое вещество 75-90%, низкобелковых волокон и сахарного сиропа.