СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН Российский патент 1999 года по МПК A23L1/30 A23L1/308 A23L1/29 

Изобретение относится к процессам получения пищевых волокон (ПВ) из растительного сырья.

Известен способ выделения ПВ из свекловичного жома (Заявка 2589683, Франция "Способ получения пищевых волокон из свекловичного жома". Заявл. 13.11.85, N 8516748, опубл. 15.05.87, МКИ⁵ A 23 L 1/308, 1/214. РЖХ, N 13, 1988 г. , стр. 61). Недостатком указанного способа является сравнительно большой расход спирта (на 1 кг свекловичного жома 1,5 л 95%-ного спирта и дополнительно 4-х кратное промывание спиртом при соотношении жом/спирт 1; 1,8) и большая длительность процесса.

Существует способ получения ПВ из свекловичного жома, разработанный в Чехословакии (Пат. 270967, ЧСФР "Способ получения пищевых волокон". Заявл. 29.12.97, опубл. 11.07.91, МКИ⁵ A 23 L 1/21. РЖХ, N 14, 1993 г., стр 39). По данной схеме обессахаренную стружку промывают водой, дезинфицируют и пробеливают раствором перекиси водорода. Способ отличается простотой, однако необходимо строгое соблюдение санитарно-гигиенических требований.

Общим недостатком вышеуказанных способов выделения ПВ из свекловичного жома является темно-серый цвет, привкус и запах вареной свеклы, низкая водоудерживающая и сорбционная способности ПВ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ производства пищевых волокон из сахарной свеклы (Заявка 2646994, Франция "Способ производства пищевых волокон из сахарной свеклы". МКИ⁴ A 23 P 1/100, A 23 L 1/29, 1/308. РЖХ, N 19, 1991 г., стр 62), предусматривающий измельчение сахарной свеклы в присутствии ингибиторов окислительных ферментов, вызывающих потемнение свекловичной массы; прессование и разбавление водой с температурой 25^oC; дезодорацию свекловичной массы водой с температурой 70-75^oC или паром в течение 5-10 мин и сушку при температуре 85^oC до влажности не ниже 10%.

Недостатком известного способа является то, что в качестве ингибиторов, предотвращающих потемнение свекловичной массы, используют пищевые кислоты, которые снижают pH свекловичного сока, что сопровождается значительным разрушением сахарозы;
- диоксид серы (сернистый газ) - хорошо растворяется в воде, обладает восстановительными свойствами, что объясняется его быстрой окисляемостью. Благодаря этим свойствам сернистый ангидрид действует как отбеливатель и предохранитель потемнения овощей и фруктов. Однако сернистый ангидрид токсичен, раздражает слизистую оболочку глаз, горла, дыхательных путей, поэтому его применение требует обязательного соблюдения санитарно-гигиенических требований;
- бисульфит натрия - неустойчивое соединение, существует только в растворе, при хранении разлагается с выделением токсичного SO₂;
- сульфит натрия - в растворе окисляется воздухом и через сутки превращается в сульфат натрия;
- метабисульфит натрия - наиболее стойкое соединение, однако такой реактив не выпускается промышленностью, выпускается метабисульфит калия, но он придает пищевой добавке горечь, как и любое соединение калия. Вышеперечисленные соединения серы являются дорогостоящими.

Дезодорация волокон водой или паром при высокой температуре 70-75^oC приводит к лишнему расходу тепла. Кроме того, ПВ, полученные после высокотемпературной дезодорации, отличаются по химическому составу, который соответствует низкому показателю водоудерживающей способности (БУС) и адсорбционной емкости.

По прототипу влажность продукта должна быть не ниже 10%. Однако при такой влажности ПВ подвержены микробиологической порче.

Технической задачей изобретения является получение ПВ из возвратных отходов свеклосахарного производства (боя и хвостиков сахарной свеклы), что будет способствовать рациональному расходу сырья и улучшению их органолептических показателей и функциональных свойств.

Технический результат достигается тем, что в способе получения ПВ, предусматривающем подготовку сырья, измельчение его в присутствии ингибирующего реагента энзиматических систем, прессование, промывание холодной водой с повторяющимися операциями прессования, дезодорацию свекловичной массы, сушку готовой продукции, новым является то, что в качестве сырья используют возвратный отход сахарной промышленности, в качестве ингибитора окислительных ферментов - тиосульфат натрия с массовой долей 0,008-0,012% к свекловичной массе, после двукратного промывания холодной водой и прессования проводят дезодорацию свекловичной массы водой при температуре 60-65^oC, прессуют и обрабатывают раствором аскорбиновой кислоты с массовой долей 0,1-0,2% к свекловичной массе, сушат продукт до влажности не больше 5%.

Основой способа является использование в качестве сырья боя и хвостиков сахарной свеклы, более полное удаление экстрагированием сахарозы, органических веществ и других растворимых соединений, применение эффективного реагента, ингибирующего энзиматические системы, а также аскорбиновой кислоты, повышающей пищевую ценность ПВ.

На основании проведенных исследований по патентной и научно-технической литературе можно сделать вывод, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет рационально использовать сырье, получить ценную пищевую добавку с улучшенными органолептическими и функциональными свойствами.

Технических решений, свойства которых совпали бы со свойствами заявляемого, не обнаружено.

Способ осуществляется следующим образом (по схеме, приведенной на чертеже). Хвостики и бой сахарной свеклы тщательно промывают, измельчают до частиц размером 0,2-2,0 мм, что позволяет из разорванных стенок экстрагировать сахарозу и другие растворимые вещества. Если размер волокон значительно ниже 0,2 мм, то измельченная масса плохо прессуется (стекает через сито прессов); если размер больше 2,0 мм, то энзиматические системы не полностью ингибируются тиосульфатом натрия, и свекловичная масса недостаточно обессахаривается при экстрагировании, т.к. остается большое количество неразорванных клеток.

Тиосульфат натрия является самым распространенным, дешевым и более активным ингибитором полифенолоксидазы по сравнению с предлагаемыми прототипом реагентами. При добавлении Na₂S₂O₃ в количестве 0,01% к массе свеклы наблюдается снижение активности полифенолоксидазы на 15-17%, что и при введении Na₂SO₃ с массовой долей 0,03% к массе свеклы (по прототипу). Реагент Na₂S₂O₃ разрешен комитетом международной организацией - объединенным комитетом экспертов по пищевым добавкам ФАО (специализированное учреждение ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства) и ВОЗ (всемирная организация здравоохранения).

В процессе измельчения в дробилку подают ингибирующий реагент - тиосульфат натрия (Na₂S₂O₃) - с массовой долей 0,008-0,012% к свекловичной массе. Добавление тиосульфата натрия блокирует энзиматическую активность полифенолоксидазы и тормозит развитие образования красящих веществ. Введение меньшего количества реагента, ингибирующего фермент, оказывается недостаточным для более полной инактивации полифенолоксидазы до их денатурации при обработке горячей водой, и это влечет необратимое потемнение ПВ. При увеличении массовой доли тиосульфата натрия больше 0,012% к свекловичной массе значение белизны ПВ изменяется незначительно.

По предлагаемой схеме раствор тиосульфата натрия подают в дробилку при соотношении свекловичная масса/раствор (гидромодуль) 1:0,5. Данный способ эффективнее, чем по прототипу (на 1 т свеклы расходуют 1 л 30%-ного ингибирующего раствора, например бисульфита натрия), так как измельченная масса находится под слоем раствора ингибитора, что увеличивает поверхность смачивания, происходит более равномерное и полное смывание свекловичной массы, и нет контакта с кислородом воздуха, все это значительно предотвращает ее потемнение.

Для удаления клеточного сока свекловичную массу прессуют. Отжатый свекловичный сок с СВ, близкими к диффузионному соку, (14-16% СВ) направляют на очистку в основной поток свеклосахарного производства. Проводят двукратное промывание водой с температурой 20-25^oC на дуговых ситах для удаления из разорванных клеток растворимых веществ (высокомолекулярных соединений, веществ коллоидной дисперсности, органических соединений и др.). Если свекловичные выжимки недостаточно обессахарены, то при воздействии на них водой или паром с температурой выше 25^oC, увеличивается цветность и появляются нежелательный вкус из-за активации некоторых окислительных энзиматических систем, не полностью ингибированных тиосульфатом натрия.

После прессования проводят дезодорацию свекловичной массы горячей водой (или паром) с температурой 60-65^oC, что позволяет денатурировать ферментные системы, вызывающие потемнение, которые предварительно были ингибированы тиосульфатом натрия, и экстрагировать растворимые вещества, оставшиеся в неразорванных клетках и имеющие запах свекловичного жома. При температуре ниже 60^oC выжимки трудно теряют запах и энзимы не денатурируют, что приводит к повторному окрашиванию ПВ во время сушки. Это обусловлено тем, что тирозиназа или полифенолоксидаза теряют свою активность при температуре 60-65^oC, что подчиняется общему правилу белковой основы фермента. При температуре выше 65^oC стружка начинает темнеть из-за образования красящих веществ вследствие химического взаимодействия между растворимыми компонентами свекловичной массы. Кроме того, ПВ, полученные, по схеме, включающей дезодорацию при температуре выше 65^oC, имеют низкую водоудерживающую и адсорбционную способность. Возможно это объясняется тем, что некоторые гидрофильные соединения, обеспечивающие связывание воды (белки, пектин, некоторые полисахариды гемицеллюлоз и др.) переходят в раствор.

Для увеличения эффекта отбеливания после прессования свекловичные выжимки обрабатывают раствором аскорбиновой кислоты с массовой долей 0,1-0,2% к свекловичной массе. Аскорбиновая кислота способствует восстановлению образовавшихся в процессе получения пищевых волокон красящих веществ в лейкосоединения. При массовой доле аскорбиновой кислоты меньше 0,1% к массе свеклы значительного обесцвечивания не наблюдается. При увеличении количества восстановителя выше 0,2% эффект отбеливания не повышается. Введение аскорбиновой кислоты позволяет повысить пищевую ценность ПВ.

Последняя стадия процесса состоит в сушке продукта до влажности не больше 5% для увеличения срока хранения ПВ.

Способ пояснен примерами, результаты которых сведены в таблицу.

Пример 1. Берут 1 кг боя и хвостиков сахарной свеклы, тщательно моют, измельчают в дробилке до частиц размером до 2,0 мм в присутствии ингибирующего реагента тиосульфата натрия с массовой долей 0,01% к свекловичной массе при соотношении свекловичная масса/раствор 1:0,5. Отпрессовывают свекловичный сок. Двукратно промывают выжимки холодной водой с температурой 25^oC при соотношении свекловичная масса/вода 1:3 и прессуют после каждого этапа промывания. Далее проводят дезодорацию свекловичной массы водой с температурой 60^oC в течение 10 мин, прессуют и обрабатывают ее раствором аскорбиновой кислоты с массовой долей 0,1% к свекловичной массе. Затем прессуют и высушивают до влажности 5%. Состав и характеристика полученных ПВ в сравнении с известным способом представлены в табл. 1.

Из данных, приведенных в табл. 1, можно сделать вывод, что предлагаемый способ позволяет увеличить (выход) суммарное количество ПВ на 6-7%, в т.ч. ГМЦ на 1-2%, пектиновых веществ - 3-4%, лигнина - 2-3%. Значительно улучшаются функциональные свойства ПВ - увеличиваются БУС на 1,1-1,4 г воды/г ПВ и адсорбционная емкость - 12,5-13,0 мг-экв/г ПВ. Белизна продукта повышается на 6-7 ед.пр.

Влияние массовой доли тиосульфата натрия и аскорбиновой кислоты на белизну ПВ представлено в табл. 2.

В связи с тем, что в поверхностном слое свеклы, особенно хвостиков, сосредоточен сапонин до 0,3%, был проведен анализ на его содержание (Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений. - Л.: Агропромиздат, 1987. - 429 с.) в полученных по предлагаемому способу растительных волокнах, который показал полное отсутствие данного вещества, относящегося к разряду ядовитых глюкозидов, в продукте.

Также была проведена гигиеническая оценка пищевых волокон на содержание в них токсичных элементов (свинца, кадмия, мышьяка, ртути), пестицидов, радионуклидов (табл. 3), которая показала соответствие данного продукта требованиям СанПин.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить расход сырья за счет его комплексного использования, снизить количество ингибирующего реагента и тепла, идущего на подогрев воды, улучшить свойства ПВ и получить ценную пищевую добавку, которую можно применять в различных отраслях пищевой промышленности.

Способ может быть использован в пищевой промышленности при изготовлении продуктов с добавками. Бой и хвостики сахарной свеклы ингибируют тиосульфатом натрия. Проводят три промывания, первые два водой, последнее раствором аскорбиновой кислоты с повторяющимися процессами прессования. Затем сушат. Это позволяет рационально использовать сырье и получать пищевые волокна с высокими органолептическими и функциональными свойствами. 3 табл., 1 ил.

Способ получения пищевых волокон, предусматривающий подготовку сырья, измельчение его в присутствии ингибирующего реагента энзиматических систем, прессование, промывание холодной водой с повторяющими операциями прессования, сушку готовой продукции, отличающийся тем, что в качестве сырья используют возвратные отходы свеклосахарного производства - бой и хвостики сахарной свеклы, в качестве инактиватора окислительных ферментов - тиосульфат натрия с массовой долей 0,008 - 0,012% к свекловичной массе, осуществляют двухкратное промывание водой при соотношении свекловичная масса: вода 1:3 с температурой 20 - 25^oC, после прессования проводят дезодорацию свекловичной массы водой при температуре 60 - 65^oC, прессуют, обрабатывают раствором аскорбиновой кислоты с массовой долей 0,1 - 0,2% к свекловичной массе, прессуют и сушат продукт до влажности не больше 5%.