СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХИХ БЕЛКОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ Российский патент 1999 года по МПК A23L1/42 A23J3/00 A23L3/54 

Изобретение относится к способам получения сухих белковых комбинированных концентратов на основе молока и может быть использовано в пищевой и медицинской промышленности при производстве сухих сбалансированных продуктов для энтерального питания типа "Оволакт".

Существует способ получения сухих рыбных гидролизатов [2], включающий предварительное диспергирование продукта, вспенивание в вакууме, нанесение вспененного продукта распылением на сушильную поверхность и сушку в вакууме при инфракрасном энергоподводе.

В традиционной технологии продукта "Оволакт" (ТУ 10-02-02-54-87 (в дальнейшем - ТУ))[1] полученная эмульсия подвергается сушке горячим воздухом с температурой 150 - 190^oC в конвективных прямоточных распылительных сушилках.

Данный способ сушки не позволяет получить сухие продукты высокого качества из-за неравномерной просушки частиц продукта различного размера, что оказывает особенное влияние вследствие невозможности получить однородный по размерам состав распыляемых частиц существующими способами распыления, что приводит к локальному недосыханию крупных и подгоранию мелких частиц. Недосыхание крупных частиц приводит к комкованию (агломерации) последних, что увеличивает разброс размеров частиц. Кроме того, конвективная сушка распылением приводит к большим потерям из-за оседания имеющего высокую адгезию влажного продукта на стенках сушилки и имеет низкую удельную производительность (менее 7 кг/(м³•ч)) вследствие поверхностного энергоподвода и малой эффективности внутреннего влагопереноса, что обуславливает большие габариты сушилки.

Целью изобретения является увеличение производительности способа и повышение качества продуктов для энтерального питания.

Качество может быть повышено путем достижения равномерной влажности по объему и, как следствие, улучшения органолептических показателей продукта, а также за счет повышения растворимости сухого концентрата вследствие получения в процессе сушки высокоразвитой поверхности продукта с микропористой (тонкодисперсной) пеноструктурой. Повышение производительности обеспечивается сокращением продолжительности процесса сушки за счет обеспечения устойчивости пенной структуры, эффекта объемного энергоподвода и интенсивного объемного самоиспарения с пенослое под вакуумом, а также увеличением удельной объемной нагрузки аппарата по исходному продукту (кг/(м³•ч)). Снижение потерь происходит благодаря направленному нанесению распыляемого продукта на рабочую поверхность сушилки и отсутствию потерь тонкодисперсного порошка с уходящим воздухом.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сушки продуктов для энтерального питания (ПЭП), включающем в себя вспенивание жидкой эмульсии, нанесение вспененного продукта на сушильную поверхность и сушку, согласно изобретению предварительно диспергированную жидкую эмульсию с концентрацией сухих веществ C = 38 - 41% вспенивают в вакууме с остаточным давлением P не более 8 кПа. Нанесение вспененного продукта осуществляют распылением в вакууме при P < 8 кПа с удельной объемной нагрузкой l = 0,0006 - 0,0008 м³/м². Сушку проводят при инфракрасном энергоподводе с плотностью теплового потока 2 - 4 кВт/м².

Способ осуществляется следующим образом.

Исходную жидкую эмульсию с концентрацией сухих веществ 38 - 41% подвергают диспергированию, подают в вакуумную камеру, где происходит вспенивание, после чего равномерно наносят распылением при P < 8 кПа с удельной объемной нагрузкой l = 0,0006 - 0,0008 м³/м² на рабочую поверхность сушилки и далее сушат при инфракрасном энергоподводе с плотностью теплового потока E = 2 - 4 кВт/м².

Это позволяет получить высококачественный продукт белого цвета с тонкодисперсной структурой, легко отделяющийся от рабочей поверхности.

Вспенивание смеси в вакууме происходит вследствие интенсивного внутреннего самоиспарения продукта, перегретого относительно температуры испарения при P < 3 кПа, а также дегазации эмульсии (расширении воздуха и выделении его из продукта при резком снижении давления).

Предварительное диспергирование продукта производится известными способами: при помощи перемешивающихся устройств, циркуляции раствора по контуру, барботированием раствора воздухом.

Величина удельного съема сухого продукта (удельная производительность П, кг/(м²•ч) или кг/(м³•ч)) зависит от концентрации сухих веществ в исходной эмульсии (%), поверхностной плотности теплового потока (кВт/м²), остаточного давления в вакуумной камере (кПа) и удельной объемной нагрузки по исходному продукту (м³/м²).

Увеличение концентрации исходной эмульсии ведет к возрастанию стабильности пеноструктуры и съема сухого продукта, здесь максимальная концентрация 41%, что обусловлено техническими условиями подачи продукта в вакуумную камеру и равномерного распыления эмульсии. Снижение C менее 38% приводит к распаду пеноструктуры, стеклованию конечного продукта, который ввиду высокой адгезии трудно отделяется от рабочей поверхности, а также снижению эффективности сушки.

При давлениях в камере более 8 кПа пенослой либо не образуется совсем, либо очень быстро разрушается, процесс сушки неэффективен, высохший продукт трудно удаляется с поверхности. При давлении в камере менее 8 кПа имеет место значительный рост эффективности процесса. Следовательно, процесс сушки целесообразно вести при остаточном давлении не более 8 кПа.

Величину плотности теплового потока целесообразно поддерживать в пределах 2 - 4 кВт/м², преимущественно 4 кВт/м². Ее увеличение нецелесообразно из-за подгорания сохнущего продукта а также распада пеноструктуры, снижение приводит к уменьшению удельного съема сухого продукта.

Увеличение удельной объемной нагрузки (толщины пенослоя), с одной стороны, приводит к увеличению продолжительности сушки, а с другой стороны, к более полному внутреннему поглощению и рассеянию ИК-энергии, а также к росту съема сухого продукта с единицы площади. Целесообразной является нагрузка l = 0,0006 - 0,0008 м³/м² вследствие технических ограничений нанесения продукта на поверхность сушилки.

Применение предлагаемого способа позволяет достичь удельной производительности 12 кг/(м²•ч) или 60 кг/(м³ •ч) по сравнению с 7 кг/(м³•ч) для традиционной технологии.

Применение предложенного способа позволяет повысить качество продукта:
- повысить растворимость сухого концентрата (продукт, полученный по предлагаемому способу, практически мгновенно растворяется в холодной воде без перемешивания)
- получить продукт с высокоразвитой поверхностью и мелкопористой пеноструктурой.

Таким образом, предложенный способ удовлетворяют критерию изобретения "промышленная применимость".

Предлагаемый способ отличается от традиционного тем, что предварительно диспергированная эмульсия с концентрацией сухих веществ 38 - 41% вспенивается в вакууме при остаточном давлении менее 8 кПа, нанесение вспененного продукта производится распылением с удельной объемной нагрузкой 0,006 - 0,008 м³/м², а сушку производят при инфракрасном энергоподводе плотностью 2 - 4 кВт/м².

Таким образом, предложенный способ удовлетворяют критерию изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

Предложенный способ иллюстрируется примерами.

Пример 1. Исходную жидкую эмульсию, приготовленную по традиционной технологии, доводят до концентрации сухих веществ 41%, предварительно диспергируют и вводят в вакуумную сушилку с остаточным давлением 8 кПа, где происходит вспенивание исходной смеси. Пену равномерно распыляют центробежным распылителем с удельной объемной нагрузкой 0,0009 м³/м² и сушат при инфракрасном энергоподводе с поверхностной плотностью 2,2 кВт/м². В результате продукт легко отделяется от сушильной поверхности, удельный съем сухого продукта составляет 3,77 кг/(м²•ч) (18,85 кг/(м³•ч))).

Пример 2. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 1,2 кВт/м²; l = 0,0003 м³/м².

При этом П = 2,25 кг/(м²•ч) (11,25 кг/(м³•ч)).

Пример 3. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 2,7 кВт/м²; l = 0,0004 м³/м².

При этом П = 4,43 кг/(м²•ч) (22,15 кг/(м³•ч)).

Пример 4. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 4 кВт/м²; l = 0,0006 м³/м² P = 2,5 кПа.

При этом П = 10,03 кг/(м²•ч) (50,15 кг/(м³•ч)).

Пример 5. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 4 кВт/м²; l = 0,0007 м³/м² P = 2,5 кПа.

При этом П = 12,00 кг/(м²•ч) (60 кг/(м³•ч)).

Пример 6. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 1,2 кВт/м²; l = 0,0004 м³/м² C = 38%.

При этом П = 5,10 кг/(м²•ч) (25,5 кг/(м³•ч)).

Пример 7. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: C = 38%.

При этом П = 4,94 кг/(м²•ч) (24,7 кг/(м³•ч)).

Пример 8. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 2,7 кВт/м²; C = 38%.

При этом П = 3,86 кг/(м²•ч) (19,3 кг/(м³•ч)).

Пример 9. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 4,0 кВт/м²; l = 0,0004 м³/м²; C = 38%.

При этом П = 6,48 кг/(м²•ч) (32,4 кг/(м³•ч)).

Пример 10. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 1,2 кВт/м²; l = 0,0004 м³/м²; C = 35%.

При этом П = 1,35 кг/(м²•ч) (6,75 кг/(м³•ч)).

Пример 11. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: l = 0,0003 м³/м²; C = 35%.

При этом П = 1,73 кг/(м²•ч) (8,65 кг/(м³•ч)).

Пример 12. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 2,7 кВт/м²; l = 0,0006 м³/м²; C = 35%.

При этом П = 4,58 кг/(м²•ч) (22,9 кг/(м³•ч)).

Пример 13. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 4,0 кВт/м²; l = 0,0006 м³/м²; C = 35%.

При этом П = 6,09 кг/(м²•ч) (30,45 кг/(м³•ч)).

Пример 14. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 1,2 кВт/м²; l = 0,0003 м³/м²; C = 32%.

При этом П = 1,98 кг/(м²•ч) (9,9 кг/(м³•ч)).

Пример 15. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: l = 0,0006 м³/м²; C = 32%.

При этом П = 1,46 кг/(м²•ч) (7,3 кг/(м³•ч)).

Пример 16. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 2,7 кВт/м²; l = 0,0003 м³/м²; C = 32%.

При этом П = 2,44 кг/(м²•ч) (12,2 кг/(м³•ч)).

Пример 17. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 4,0 кВт/м²; C = 32%.

При этом П = 4,67 кг/(м²•ч) (23,35 кг/(м³•ч)).

Пример 18. Операции осуществлялись по примеру 1 со следующими отличиями: E = 4,0 кВт/м²; C = 32%; P = 12 кПа.

При этом П = 0,91 кг/(м²•ч) (4,55 кг/(м³•ч)).

Таким образом, предложенный способ позволяет увеличить производительность и повысить качество сухих продуктов для энетерального питания.

Источники информации, принятые во внимание:
1. ТУ 10-02-02-54-87.

2. Авторское свидетельство СССР N 1634231, A 23 J 1/04, 1991.

Использование: пищевая промышленность, в частности способ получения сухих белковых концентратов преимущественно для энтерального питания. Сущность изобретения: способ включает диспергирование исходной эмульсии с концентрацией сухих веществ 38-41%, вспенивание и нанесение вспененного продукта на сушильную поверхность в вакууме при давлении не более 8 кПа, причем нанесение продукта на поверхность осуществляют распылением с удельной объемной нагрузкой 0,0006-0,0008 м³/м², а сушку проводят при ИК-нагреве с энергетической освещенностью.

Способ получения сухих белковых концентратов, включающий диспергирование исходной жидкой эмульсии, вспенивание, нанесение вспененного продукта на сушильную поверхность и сушку, отличающийся тем, что эмульсию доводят до концентрации сухих веществ 38-41%, вспенивание и нанесение вспененного продукта осуществляют в вакууме при давлении не более кПа, при этом нанесение продукта на поверхность проводят распылением с удельной объемной нагрузкой 0,0006-0,0008 м³/м², сушку ведут при инфракрасном энергоподводе с энергетической с освещенностью 2-4 кВт/м².