Способ получения пектиносодержащей композиции Российский патент 2021 года по МПК A23L19/00 A23L33/21 A23L29/231 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению пектиносодержащей композиции и может быть использовано в процессе изготовления пастилы или мармелада. При этом пектиносодержащая композиция может использоваться как средство выведения из организма человека радионуклидов, депонированных после аварий на АЭС типа «Чернобыль» или «Фукусима».

Общий уровень техники

Россия пектин не производит и использует только импортные поставки. Причем 70% пектина производят из цитрусовых, 25% из яблок и 5% из жома сахарной свеклы, тыквы или корзинок подсолнечника. Биологическая ценность пектина подчеркнута тем, что ему присвоен шифр пищевой добавки Е-440.

Аналоги

Известен Белорусский способ получения фракций пектина из выжимок яблочных сушеных, при котором все выжимки подвергают гидролизу при температуре 90-95°С в течение 45-60 минут, отделяют гидролизат от выжимок, выжимают выжимки, повторно подвергают гидролизу под давлением 125 кПа и температуре 106°С в течении 3-12 минут, отделяют гидролизат от выжимок, из каждого гидролизата этиловым спиртом осаждают пектин, дважды промывают этиловым спиртом, осуществляют окончательный отжим фракций пектина и их сушку [патент 14708 A23L 1/0524. «Способ получения фракций пектина из выжимок яблочных сушеных». Авторы: Василевский З.В. и др.].

К недостаткам способа относится сложность обработки сырья.

Известен Казахстанский способ получения полисахаридов из семян льна, при экстракции солевым раствором NaCL при температуре 100°С в условиях кипящей водяной бани в течение 1 часа. Экстракцию повторяли еще два раза. Объединенные извлечения концентрировали до 1/10 объема и осаждали 90% раствором этанола. Осадок отделяли центрифугированием и высушивали при температуре не выше 40°С до постоянной массы [патент № 30518. «Способ получения полисахаридов из семян льна». Авторы: Шаймерденова Д.А. и др. опубликовано 16.11.2015].

К недостаткам способа относится сложность обработки сырья, в том числе использование экстракции солевым раствором.

Известен Российский способ получения пектина путем извлечения пектина из отходов промышленной переработки арбузов. Способ предусматривает мойку сырья водой, его измельчение, после чего проводят гидродинамическую кавитацию, обработку ультразвуком при частоте 300-400 Гц, а затем кислотный гидролиз при рН 5,0-6,0, температуре 68-72°С в течение 50-70 мин. Сепарируют полученный экстракт, проводят ультрафильтрационную очистку пектинсодержащего экстракта, осаждение пектиновых веществ хлоридом кальция и их очистку этиловым спиртом [патент РФ 2333669 С1. «Способ получения пектина из арбузных корок» Авторов: Бакиев Г.Ф., Быков А.В., Коротков В.Г., Попов В.П., Тыщенко В.М. Опубликован 20.08.2008].

К недостаткам способа относится сложность обработки сырья, в том числе использование химических веществ для экстракции и осаждения пектина.

Известен также способ получения пектина из отходов производства и технологическая линия для реализации способа. Способ предусматривает мойку сырья водой, его измельчение, после чего проводят гидродинамическую кавитацию, обработку ультразвуком при частоте 300-400 Гц, а затем кислотный гидролиз при рН 5,0-6,0, температуре 68-72°С в течение 50-70 мин. Сепарируют полученный экстракт, проводят ультрафильтрационную очистку пектинсодержащего экстракта, осаждение пектиновых веществ хлоридом кальция и их очистку этиловым спиртом, [патент РФ № 2354140 «Способ переработки растительного сырья с получением пектина и пектиносодержащих пищевых продуктов и линия для его осуществления». Авторы: Агаев Нариман Мусаевич (RU), Aгаев Рамиз Нариманович (RU), Агаев Фарид Нариман оглы (RU). Опубликовано: 2009.05.10].

К недостаткам способа относится сложность обработки сырья и сложность технологической линии по выделению пектина.

Известен способ получения пектина из растительного сырья которое обрабатывают при температуре 60-70°С композицией микробных ферментов, включающей пектинлиазу, гемицеллюлазу, амилазу, а также целлюлазу с активностью 2000-7600 ед/г и протеазу с активностью 70-280 ед/г. При этом суммарная доза микробных ферментов составляет 0,05-0,1% к массе сырья. Далее осуществляют фильтрацию и концентрирование до содержания пектина 3-8%, после чего полученный концентрат обрабатывают в течение 0,25-2 часов препаратом пектинэстеразы с активностью 70-280 ед/г для получения пектина. [Патент № 2262865 - Способ производства пектина. Интернет ресурс. Режим доступа: http://allpatents.ru/patent/2262865.html].

Способ не предусматривает процесса стерилизации пектина и, значит, продукт не может использоваться в пищевой промышленности.

Известен Израильский способ производства пектина по сухой ультразвуковой технологии, т.е. без использования кислот и спирта, предложенный компанией Isgoy.group [патент № 1650064 «Способ производства пектина по сухой ультразвуковой технологии». Источник информации. Интернет ресурс. Режим доступа: https://info@isco.co.il].

Израильская компания ISCO GROUP предложила организовать производство пищевого пектина в Татарстане [Интернет - ресурс: https://iadevon.ru/news/other/izrailjredlozhil_organizovat_v_tatarstane_ekologic hnoe_proizvodstvo_pektina-6085].

Однако данная технология засекречена производителями оборудования.

Между тем пектин необходим в медицине, как одно из средств по связыванию и выведению депонированных в организме радионуклидов для ликвидации последствий аварий на АЭС, типа произошедших на «Фукусима-1» или «Чернобыль» [Заявка на предполагаемое изобретение. «Фармакологическая композиция для выведения радионуклидов из организма человека и ликвидации последствий облучения». Автор: Герасимов Е.М. и другие].

Техническая задача, поставленная перед настоящим изобретением, состояла в разработке способа получения пектинсодержащей композиции из доступного сырья, без использования кислот, спиртов и других агрессивных или труднодоступных химических соединений, причем в форме, легко усваиваемой организмом облученного депонированными радионуклидами человека.

Поставленная задача решалось путем двухступенчатого измельчения пектиносодержащего сырья вначале на ножевом измельчителе до стружкообразного состояния, а затем на ультразвуковом дезинтеграторе до размеров наночастиц, после чего пектинсодержащую смесь направляли в низкотемпературную сушильную установку с «кипящим слоем», создаваемым горячим воздухом при температуре не свыше 60°С и одновременно производили ее озоновую или ультрафиолетовую стерилизацию; после чего производили уплотнение композиции до консистенции пастилы и наносили пищевой ароматизатор.

Пример конкретного исполнения № 1

1. Пектинсодержащее сырье, в частности, дыни и тыквы, которые в Оренбургской области произрастают в неограниченном количестве, очищают от плодоножек и семечек, моют в проточной воде и помещают в емкость измельчителя - диспергатора; по заполнении емкости включают механический диспергатор и доводят сырье до стружкообразной консистенции; после этого в емкость вводят датчик ультразвукового дезинтегратора, который работает до получения смесью консистенции сметаны.

Справочно: Гомогенизаторы ультразвуковые (дезинтеграторы) - аппараты для гомогенизации образцов при создании дисперсий, эмульсий, проведении лизиса клеток бактерий, дрожжей, для экстракции белка, ДНК, РНК и клеточных компонентов. Состоят из ультразвукового процессора с программируемым управлением и цифровым дисплеем для задания и отображения рабочих параметров и зонда с наконечником. [Гомогенизаторы ультразвуковые (дезинтеграторы). Интернет ресурс. Режим доступа: dia-m.ru>gomogenizatory-ultrazvukovye].

2а. Следующим этапом является высушивание смеси в сушильной установке с кипящим слоем, создаваемым потоками воздуха со дна сушильной установки, причем воздух подается через отверстия на дне установки еще до начала перекачки и распыления сметаноподобной композиции. Сушку ведут воздухом с температурой не свыше 60°С. Технология создания «кипящего слоя зерна» раскрыта в полезной модели [Устройство осушки и стерилизации зернопродуктов: полезная модель 98091 Рос. Федерации МПК⁷ А23L 3/3409 / Третьяк Л.Н., Герасимов Е.М.]. Устройство осушки и стерилизации зернопродуктов состоит из четырех функционально взаимосвязанных блоков: блок воздухоподготовки, блок подготовки озоновоздушной смеси, блок осушки и стерилизации зернопродуктов и блок управления процессом.

2б. Вместо озоновой стерилизации «кипящего слоя» допускается стерилизация «кипящего слоя» ультрафиолетовым излучателем при диапазоне С=200-290 нм. Для ингибирования микроорганизмов, контролируемых согласно санитарному законодательству, достаточно облучения не более 2000 Дж/м². Известно, что ультрафиолет поражает именно живые клетки микробиот, не оказывая воздействия на химический состав пищевой среды. [Харитонов В.Д., Шерстнева Н.Е. Влияние ультрафиолетового излучения на основные компоненты и микробиологические показатели жидких пищевых продуктов //Труды белорусского государственного университета. Физиологические, биохимические и молекулярные основы функционирования биосистем, 2014 - Т. 9, ч. 1 - С. 9-22]. Осушку «кипящим слоем» ведут до тех пор, пока смесь не превратится в гранулы пектиносодержащей композиции.

3. Сыпучую смесь потоком воздуха перекачивают для уплотнения до консистенции пастилы; при этом для формирования структуры пастилы в композицию вводят связующий элемент, например, полисахарид агар-агар.

Справочно: Агар-агар - это образующий прочные гели гидроколлоид, получаемый из красных морских водорослей Белого моря и Тихого океана. С химической точки зрения агар-агар построен из чередующихся молекул D-галактозы и 3,6-ангидро-1-галактозы с небольшим содержанием сульфатного эфира. Агар-агар хорошо растворяется в горячей воде, а при охлаждении образует прочный гель. Применяется в пищевой промышленности. [Источник: Интернет-ресурс. Режим доступа: //http: pripravim.cormpishhevye-dobavki/agar-agarb].

4. В конце процедуры уплотнения на пастилу напыляют пищевой ароматизатор. Композиция сама по себе имеет приятный дынный аромат. Для усиления аромата можно нанести на поверхность пастилы любой пищевой ароматизатор, например, «Арбуз - ароматизатор» с ароматом спелого сочного арбуза, напоминающий о жарком лете [Фруктовые

ароматизаторы. Интернет ресурс. Режим доступа:

https://kemaclub.ru/katalog/pishchevye-aromatizatory/fruit].

5. Композиция, попадая в организм человека, распадается на простерилизованные и термически обработанные микрогранулы, быстро набухающие под действием кишечного сока, которые становятся доступными для воздействия ферментов пристеночного кишечного пищеварения, в котором полисахарид пектин окончательно отделяется от клетчатки и участвует в процессах связывания радионуклидов. При этом мякоти дынь и тыкв сохраняют свои биологически полезные свойства, а калий, кальций, бета-каротин и клетчатка мякоти сырья дополнительно способствуют выведению органоспецифичных радионуклидов (типичных для выбросов при авариях на АЭС: йод, цезий и технеций). Причем, «пектин работает» преимущественно в кишечном тракте, связывая любые радионуклиды, а калий, кальций и бета-каротин из состава гранул композиции, всасываясь в кровь, нейтрализуют органоспецифичные радионуклиды в органах. В этом заявитель видит дополнительные преимущества заявленной композиции перед применением химически «чистого пектина».

В известном способе получения пектина принято неоднократно обрабатывать сырье в технологических условиях композицией микробных ферментов для отделения чистого пептина [Патент № 2262865 - Способ производства пектина. Интернет ресурс. Режим доступа: http://allpatents.ru/patent/2262865.htmll. В заявляемом техническом решении обработку сырьевой композиции ферментами отнесли непосредственно в кишечник потребителя, максимально подготовив сырье для воздействия ферментов как пищеварительных, так и микробных, всегда присутствующих в кишечном тракте.

В задачи исследования не входило получение химически чистого товарного полисахарида «пектин» или разработка технологии его получения с высоким выходом продукции. Заявлена пектиносодержащая композиция, используемая, в основном, для медицинских целей, для получения которой не требуется очистка пектина от сопутствующих компонентов, при том обладающих биологически полезными свойствами.

Пример конкретного применения № 2

1. Пектинсодержащее сырье, в частности, дыни и тыквы, очищают от плодоножек и семечек, моют в проточной воде и помещают в емкость измельчителя - диспергатора; по заполнении емкости включают диспергатор и доводят сырье до стружкообразной консистенции; после этого в емкость вводят датчик ультразвукового дезинтегратора, который работает до получения смесью консистенции сметаны.

2. Композицию направляют в промышленную сублимационную лиофильную вакуумную сушилку LG-50 для сушки вымораживанием до стадии порошков, способных храниться бесконечно долго и при добавлении воды приобретать первичные свойства сырья [Интернет ресурс. Режим доступа: https://minipress.ru/katalog/sublimatsionnye-liofilnye-vakuumnye-sushki/vakuumnaya-liofinaya-sublimatsionnaya-suhilka-lg-50].

3. Основную работу по получению чистого пектина производят бактерии и ферменты кишечника человека в процессе пристеночного пищеварения; очищенный полисахарид (пектин) способствует связыванию радионуклидов в кишечном отделе тонкой кишки и выведению их из организма. При этом сохраненные в составе композиции калий, кальций, бета-каротин и клетчатка мякоти плодового сырья, всасываясь в кровь, способствуют более полному связыванию органоспецифичных радионуклидов йода, цезия и технеция и их выведению из организма человека.

Заявленный способ отличается от аналогов тем, что в нем используются только физические методы воздействия на пектиносодержащее сырье без использования кислот, ферментов или спирта, причем композиция стерилизуется озоном или ультрафиолетовым облучением и ей придается форма съедобного деликатеса (пастилы), при этом в конечном продукте сохраняются все биологически полезные свойства пектинсодержащего сырья.

К недостаткам всех аналогов относится факт низкой извлекаемости пектина из сырья: не более 15-18%, тогда как в заявляемом способе все 100% пектина состава сырья используются организмом человека.

Все это позволяет говорить о патентоспособности заявленного технического решения.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может использоваться как средство выведения из организма человека радионуклидов. Способ получения пектиносодержащей композиции предусматривает двухступенчатое измельчение пектиносодержащего сырья вначале на ножевом измельчителе до стружкообразного состояния, а затем на ультразвуковом дезинтеграторе до консистенции сметаны. Далее осуществляют высушивание смеси в низкотемпературной сушильной установке с «кипящим слоем», создаваемым горячим воздухом при температуре не выше 60°С, и одновременную стерилизацию озоно-воздушной смесью или ультрафиолетовым излучением. Затем осуществляют уплотнение композиции до консистенции пастилы и проводят напыление пищевого ароматизатора. Изобретение позволяет получить пектиносодержащий продукт без использования химических компонентов в легко усваиваемой организмом человека форме, способствующий выведению из органов органоспецифичных радионуклидов. 2 пр.

Способ получения пектиносодержащей композиции, характеризующийся тем, что предусматривает двухступенчатое измельчение пектиносодержащего сырья вначале на ножевом измельчителе до стружкообразного состояния, а затем на ультразвуковом дезинтеграторе до консистенции сметаны, высушивание смеси в низкотемпературной сушильной установке с «кипящим слоем», создаваемым горячим воздухом при температуре не выше 60°С, и одновременную стерилизацию озоно-воздушной смесью или ультрафиолетовым излучением, после чего осуществляют уплотнение композиции до консистенции пастилы и проводят напыление пищевого ароматизатора.