СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ БЕЛКА И ЖИРА ИЗ КОЛЛАГЕНСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ Российский патент 2015 года по МПК A23J1/10 A23J3/04 B01D11/00 C11B1/00 

Изобретение относится к перерабатывающей промышленности и может найти применение при производстве пищевых белковых композиций и жира.

Известен способ получения жира из отходов разделки кальмара (патент РФ №2266949). Способ включает измельчение сырья до размера частиц 3-5 мм, двухступенчатое выделение жира путем двухступенчатой спиртовой экстракции, изопропиловым спиртом при перемешивании и нагревании до температуры 60-80°С, этиловым спиртом при комнатной температуре, с последующей отгонкой спиртов после каждой стадии и центрифугированием остатка с отделением нелипидных примесей с дальнейшей сепарацией и очисткой. Этот способ предусматривает получение только жира и не предусматривает получение пищевых белков. Применение этого способа не позволяет в высокой степени обезвоживать сырье. Также процесс выделения жира осуществляется при температурах, превышающих 40°С, что приводит к денатурации белковых остатков и невозможности дальнейшего получения сухой белковой композиции. При этом на нагрев затрачивается дополнительная энергия. Также в данном методе для экстракции жира используется два растворителя, что усложняет процесс выделения жира.

Известен способ обезжиривания и/или высушивания шкур (Патент РФ 2322510). Данный способ предусматривает контактирование шкур, подлежащих обезжириванию и/или высушиванию, с одним или более экстрагирующими растворителями, в том числе с диметиловым эфиром.

Реализуется такой способ в статическом или роторном реакторе. При обезжиривании применяется давление 1-12 бар одновременно с температурным воздействием между 5 и 40°С при продолжительности процесса от 10 мин до 10 ч. Также данный способ предусматривает рециркуляцию диметилэфира. Указанный способ не предполагает получение пищевой белковой композиции. В известном способе не предусматривается замораживание и измельчение сырья, его пропарку экстракции, что не обеспечивает его высокой степени обезвоживания и обезжиривания.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ производства жира и кормовой муки из непищевых жиросодержащих отходов убоя скота и сельскохозяйственной птицы (патент РФ №2181956). Способ предусматривает одновременное измельчение сырья, тепловую обработку и обезжиривание в центробежном поле, с последовательным пропусканием сырья через две концентрически расположенные на роторе цилиндрические поверхности с отверстиями, диаметр которых уменьшается от 4 мм на внутренней поверхности до 3 мм на наружной, при этом острый пар подают одновременно по ходу и против потока измельченного сырья. Применение данного способа позволяет получить кормовой жир и кормовую муку полученные продукты не могут использоваться для пищевых нужд. Применение этого способа не позволяет в высокой степени обезвоживать и обезжиривать сырье, что не обеспечивает требуемого качества, предъявляемого к конечным продуктам. Также процесс получения готовых продуктов осуществляется при температурах, превышающих 40°С, что приводит к денатурации белковых остатков и невозможности дальнейшего получения сухой белковой композиции.

Данное техническое решение, являющееся наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому способу, принято за прототип.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является получение пищевого жира и сухой пищевой белковой композиции из коллагенсодержащего сырья.

Решение данной задачи с достижением указанного технического результата обеспечивается тем, что в качестве коллагенсодержащего сырья используют шкуры крупного рогатого скота или шкуры мелкого рогатого скота или шкуры свиней или кожу птиц, сырье замораживают до температуры не выше минус 10°С и не ниже минус 18°С, затем его измельчают до размера сторон 2-7 мм, обезвоживание и обезжиривание измельченного сырья осуществляют путем размещения сырья в экстракторе, причем коэффициент заполнения экстрактора должен быть не более 70% от его объема, затем сырье в экстракторе вакуумируется глубиной не менее 0,1 атмосферы, после чего в экстрактор закачивается диметилэфир до создания в системе давления не менее 1 атмосферы и не более 10 атмосфер, экстракция длится 60-120 минут, после чего удаляется диметилэфир, сливается жир и вода, которые отправляются на сепарирование для разделения компонентов, в результате чего получается пищевой жир и вода; оставшееся в экстракторе обезжиренное и обезвоженное сырье пропаривается в течение 30-70 минут острым паром с его температурой 105-115°С, при этом температура сырья по окончании пропарки не должна быть более 40°С; затем обезжиренное и обезвоженное сырье подается на измельчение до порошкообразного состояния.

Замораживание коллагенсодержащего сырья осуществляют с целью его подготовки для измельчения и дальнейшего эффективного обезжиривания и обезвоживания. Сырье, замороженное до температуры не выше минус 10°С и не ниже минус 18°С, измельчается до крошкообразного состояния с размером сторон 2-7 мм. При температуре выше чем минус 10°С, кусочки коллагенсодержащего сырья имеют неровные края и по консистенции напоминают фаршеобразную массу, что, в свою очередь, затрудняет эффективный выход из него жира и воды. При температуре сырья ниже минус 18°С затрудняется процесс его измельчения, возрастают энергетические потери на его измельчение и заморозку, при этом качество подготовленного к экстракции сырья не возрастает.

При размере частиц коллагенсодержащего сырья 2-7 мм происходит максимально полное извлечение из него жира и влаги вследствие увеличения площади контакта коллагенсодержащего сырья и диметилэфира. При степени измельчения сырья меньше 2 мм, оно может превратиться в фаршеобразное состояние и выход жира и влаги будет ниже. При этом повышаются энергетические и временные траты на измельчение. Степень измельчения сырья более 7 мм не обеспечивает максимальный выход из него влаги и жира вследствие недостаточной площади контакта коллагенсодержащего сырья и диметилэфира.

При степени заполнения экстрактора сырьем более 70%, процесс контакта диметилэфира с сырьем затрудняется, при этом снижается выход влаги и жира.

Процесс вакуумирования экстрактора перед началом обезжиривания и обезвоживания, необходим для замещения воздуха диметилэфиром. При вакууме более 0,1 атмосферы, в реакторе останется значительное количество воздуха, что затруднит процесс экстракции вследствие меньшего количества диметилэфира. Также избыточное количество воздуха ухудшает качество жира из-за его окисления кислородом, содержащимся в воздухе.

Применение давления в диапазоне от 1 до 10 атмосфер позволяет увеличить скорость экстракции жира и влаги. При давлении менее 1 атмосферы продолжительность процесса экстракции значительно увеличивается. При давлении более 10 атмосфер скорость обезжиривания и обезвоживания не меняется.

При продолжительности процесса обезжиривания и обезвоживания 60-120 минут достигается максимальное извлечение из коллагенсодержащего сырья влаги и жира. При продолжительности этого процесса менее 60 минут, обезжиривание и обезвоживание будет недостаточным. При продолжительности этого процесса более 120 минут, дополнительное извлечение влаги и жира из коллагенсодержащего сырья не происходит.

Пропарка обезвоженного и обезжиренного сырья необходима для его обеззараживания. При температуре острого пара менее 105°С и/или продолжительности процесса менее 30 минут, обеззараживание сырья до нормативных показателей не произойдет. При температуре острого пара более 115°С и/или продолжительности процесса более 70 минут, будет происходить денатурация белков коллагенсодержащего сырья, что негативно скажется на качестве конечного продукта.

Температура обезвоженного и обезжиренного сырья после пропарки, превышающая 40°С, может свидетельствовать о начале денатурации белков, что негативно скажется на качестве конечного продукта. В итоге значения влагосвязывающей и жироудерживающей способности будут ниже.

Заявляемый способ выделения белка и жира из коллагенсодержащего сырья иллюстрируется следующими примерами его осуществления.

Пример 1.

Коллагенсодержащее сырье, например шкуры крупного рогатого скота, замораживают до температуры минус 10°С. По окончании замораживания шкуры измельчают до крошкообразного состояния, с размером сторон 2 мм. Для этого возможно использовать шпигорезки, блокорезки, волчки и/или куттеры. Затем измельченное сырье загружается в экстрактор в количестве 20% от его объема. Внутренний объем экстрактора с сырьем вакуумируется до 0,1 атмосферы. После этого в экстрактор подается диметилэфир до достижения в нем давления 1 атмосфера. Спустя 60 минут, диметилэфир удаляется, сливается жир и вода, которые отправляются на сепарирование для разделения компонентов, в результате чего получается пищевой жир и вода. Оставшееся в экстракторе обезжиренное и обезвоженное сырье пропаривается в течение 30 минут острым паром с его температурой 105°С. Температура сырья по окончании процесса составляет 20°С, после чего оно отправляется на измельчение до порошкообразного состояния.

Пример 2-4.

Процесс выделения белка и жира из шкур крупного рогатого скота или шкур мелкого рогатого скота или шкур свиней или кожи птиц вели по технологии, описанной в Примере 1, но с другими параметрами операций, составляющих данный процесс, описанных в таблице 1.

Для определения качества продуктов, полученных в соответствии с предлагаемым техническим решением, были определены показатели безопасности и качества. В результате исследований было установлено, что все образцы белковых композиций обладали высокими значениями влагосвязывающей и жироудерживающей способности, а при гидратации и дальнейшей термообработке образовывали прочные и устойчивые гели. Запах и цвет всех образцов жира и белков, свойственные данным видам продуктов, без посторонних запахов. Массовая доля влаги во всех образцах была в норме. При микробиологическом исследовании в продуктах не были обнаружены:

- бактерии группы кишечной палочки;

- сальмонеллы в 25 гр. продукта.

Показатель КМАФАнМ был менее 10⁴.

Значение окислительной порчи жира не превышало 1 ммоль активного кислорода на кг.

Таким образом, из приведенных данных и таблицы 1 видно, что использование данного изобретения позволяет выделить пищевой белок и жир из коллагенсодержащего сырья.

Изобретение относится к перерабатывающей промышленности. Замораживают коллагенсодержащее сырье до температуры не выше -10°C и не ниже -18°C. Измельчают сырье до размера сторон 2-7 мм, обезвоживают и обезжиривают диметилэфиром под давлением путем размещения сырья в экстракторе. Коэффициент заполнения экстрактора должен быть не более 70% от его объема. Сырье в экстракторе вакуумируется глубиной не менее 0,1 атмосферы, после чего в экстрактор закачивается диметилэфир до создания в системе давления не менее 1 атмосферы и не более 10 атмосфер. Экстракция длится 60-120 мин. После чего удаляют диметилэфир, сливают жир и воду, которые отправляют на сепарирование для разделения компонентов. Оставшееся в экстракторе обезжиренное и обезвоженное сырье пропаривают в течение 30-70 мин острым паром с температурой 105-115°C. При этом температура сырья по окончании пропарки не должна быть более 40°C. Затем обезжиренное и обезвоженное сырье подают на измельчение до порошкообразного состояния. Изобретение обеспечивает получение белка и жира из коллагенсодержащего сырья, где полученная белковая композиция без посторонних запахов, с запахом и цветом, свойственными данным видам продуктов, обладает высокими значениями влагосвязывающей и жироудерживающей способности, а при гидратации и дальнейшей термообработке образовывали прочные и устойчивые гели. 1 табл., 4 пр.

Способ выделения белка и жира из коллагенсодержащего сырья, включающий замораживание коллагенсодержащего сырья, его измельчение, обезвоживание и обезжиривание сырья под давлением диметилэфиром, сепарирование жидкой части, пропаривание обезжиренного и обезвоженного сырья и измельчение до порошкообразного состояния, отличающийся тем, что коллагенсодержащее сырье замораживают до температуры не выше минус 10°C и не ниже минус 18°C, затем его измельчают до размера сторон 2-7 мм, обезвоживание и обезжиривание измельченного сырья осуществляют путем размещения сырья в экстракторе, причем коэффициент заполнения экстрактора должен быть не более 70% от его объема, затем сырье в экстракторе вакуумируется глубиной не менее 0,1 атмосферы, после чего в экстрактор закачивается диметилэфир до создания в системе давления не менее 1 атмосферы и не более 10 атмосфер, экстракция длится 60-120 мин, после чего удаляется диметилэфир, сливается жир и вода, которые отправляются на сепарирование для разделения компонентов, в результате чего получается пищевой жир и вода; оставшееся в экстракторе обезжиренное и обезвоженное сырье пропаривается в течение 30-70 мин острым паром с его температурой 105-115°C, при этом температура сырья по окончании пропарки не должна быть более 40°C; затем обезжиренное и обезвоженное сырье подается на измельчение до порошкообразного состояния.