Способ и технологическая линия для производства сиропа из топинамбура Российский патент 2022 года по МПК C13K13/00 

Область техники

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам производства сиропа из топинамбура, и может быть использовано для получения биологически активных пищевых добавок, фармацевтических препаратов на основе инулина, а также для применения в сельском хозяйстве, кондитерской, консервной, молочной, технической и других отраслях промышленности.

Уровень техники

Благодаря своему химическому составу топинамбур является перспективной сельскохозяйственной культурой как при получении инулинсодержащих сиропов, так и при производстве фруктозоглюкозных сиропов и других продуктов питания.

Разработанные к настоящему моменту технологии получения инулина и инулинсодержащих сиропов из топинамбура включают стадии мойки корнеплодов топинамбура, измельчения, экстракции, фильтрации, сгущения и розлива. Так, из патента RU 2281291, опубл. 10.08.2006, известен способ получения инулинсодержащего раствора из топинамбура, включающий мойку, измельчение клубней, экстрагирование из кашки фруктозанов горячей водой и очистку инулинсодержащего раствора, причем свежие клубни топинамбура нарезают ломтиками и высушивают до влажности 6÷10%, полученный продукт измельчают в муку, а из нее экстрагируют водой при 80÷85°С в течение 1,0÷1,5 ч водорастворимые фруктозаны, твердую и жидкую фазы разделяют центрифугированием или фильтрованием через ткань, отделенный от мезги инулинсодержащий раствор осветляют активным осветляющим углем марки «В» в смеси с перлитом в соотношении 1:1 и очищают нанофильтрацией с порогом задерживания полупроницаемых мембран более 4000 Да.

В связи с тем, что растворимость исходного инулина не высока (около 10%), его подвергают частичному или полному гидролизу с помощью различных технологических приемов. Наиболее известными являются способы ферментативного или кислотного гидролиза. К примеру, из патента RU 2392833, опубл. 09.07.1995, известен способ комплексной переработки топинамбура, предусматривающий его подготовку, измельчение, экстрагирование водой с разделением фаз и очисткой экстракта с получением инулинсодержащего раствора и шрота, причем измельченный топинамбур орошают 5%-ным раствором лимонной кислоты, экстрагирование осуществляют наноструктурированной водой при соотношении фаз 1:(3-8) в роторно-кавитационном экстракторе при индексе кавитации 0,05-0,1 и температуре 75-80°С в течение 10-15 мин, очистку экстракта осуществляют тангенциальной микрофильтрацией на мембранах с размером пор 0,14-0,2 мкм, шрот подвергают экстрагированию наноструктурированной водой при соотношении фаз 1:(3-5) в роторно-кавитационном экстракторе при индексе кавитации 2,1-2,5 в течение 1,5-5 мин и разделяют фазы, полученный после экстрагирования экстракт подвергают очистке тангенциальной микрофильтрацией на мембранах с размером пор около 1,4 мкм, концентрируют на вакуум-выпарной пленочной установке и сушат на ультразвуковой распылительной установке с получением пектина, а шрот, полученный после экстрагирования, отжимают и сушат с получением пищевых волокон.

Из описания к патенту RU 2224026, опубл. 20.02.2004, известен способ производства фруктозо-глюкозного сиропа из клубней топинамбура, предусматривающий их измельчение в мезгу, получение инулинсодержащего раствора, гидролиз углеводного комплекса указанного раствора ортофосфорной кислотой до образования фруктозы и глюкозы, очистку фруктозо-глюкозного раствора и его выпаривание до получения сиропа, отличающийся тем, что гидролизат нейтрализуют известковым молоком в количестве 3-14 г/л и образовавшийся в процессе нейтрализации осадок фосфата кальция удаляют из раствора центрифугированием, при этом очистку фруктозо-глюкозного раствора проводят путем ультрафильтрации на мембранах с размером пор 10-500 Å, при давлении 0,1-1,6 МПа, температуре 20-100°С и скорости протока раствора не более 10 м/с и затем фильтрат подают в катионообменную и анионообменную колонны и процесс ионообменной очистки осуществляют до содержания в растворе не менее 80% редуцирующих веществ от сухих веществ раствора.

В патенте RU 2605770, опубл. 27.12.2016, описан способ получения фруктозо-глюкозного сиропа из клубней топинамбура, включающий мойку и измельчение топинамбура, экстрагирование в течение 15-20 мин, отделение экстракта от твердой фазы, концентрирование и расфасовку, причем после измельчения из вымытых свежих клубней топинамбура отжимают сок, после отделения от твердой фазы выжимок постепенно добавляют к нему горячую воду с температурой 80-85°C до получения гидромодуля сок/вода (1:1)-(1:2), выжимки помещают в ультразвуковую ванну с нагревом, заливают водой и проводят экстрагирование сахаров при температуре 70-80°C, отделение экстракта от твердой фазы производят фильтрацией, отжимают в горячем виде, затем фильтрат смешивают с соком, разбавленным водой, затем проводят его гидролиз для получения фруктозо-глюкозного сиропа путем добавления раствора пищевой лимонной кислоты до pH 3,0-4,0 при температуре 80-85°C в течение 4-4,5 ч при постоянном перемешивании, концентрируют гидролизат в вакуум-выпарном аппарате при температуре 80-85°C до содержания в фруктозо-глюкозном сиропе не менее 85-90% сухих веществ, затем готовый сироп расфасовывают в тару.

Известные способы обладают своими достоинствами и недостатками, при этом разработка новых альтернативных способов производства сиропа из топинамбура является актуальной задачей.

Задачей настоящего изобретения является создание способа производства сиропа из топинамбура и технологической линии для его осуществления.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала средств для получения сиропа из топинамбура.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства сиропа из топинамбура выполняют измельчение корнеплодов топинамбура с получением топинамбурной стружки, получают диффузионный сок путем смешения топинамбурной стружки с водным раствором лимонной кислоты и проведения экстрагирования, далее диффузионный сок смешивают с раствором ферментного препарата для проведения ферментативного гидролиза с получением ферментированного сока, последний фильтруют посредством мембранной установки с получением пермеата, который подвергают ионообменному обесцвечиванию до получения обесцвеченного сока, затем проводят сгущение обесцвеченного сока с получением сиропа.

Возможен вариант осуществления, в котором перед измельчением осуществляют отмывание и очистку корнеплодов топинамбура от посторонних примесей.

Возможен вариант осуществления, в котором проводят измельчение корнеплодов топинамбура с получением топинамбурной стружки толщиной 2-2,5 мм при степени измельчения корнеплодов топинамбура 29-33 м на 100 г.

Возможен вариант осуществления, в котором на этапе получения диффузионного сока получают топинамбурный жом с содержанием сухих веществ 12-14%, количество которого составляет 43-45% к массе топинамбура.

Возможен вариант осуществления, в котором топинамбурный жом механически обезвоживают на прессах до содержания сухих веществ 24-25% с получением жомопрессовой воды в количестве 19-21% к массе сырья, содержащей до 0,80% сухих веществ к массе топинамбура.

Возможен вариант осуществления, в котором для приготовления водного раствора лимонной кислоты используют одно или несколько из: свежая питьевая вода, жомопрессовая вода, а также вода, отработавшая на других узлах технологической линии.

Возможен вариант осуществления, в котором рН водного раствора лимонной кислоты составляет 5,3-6,2.

Возможен вариант осуществления, в котором экстрагирование топинамбурной стружки выполняют водным раствором лимонной кислоты в течение 55-65 минут при соотношении стружка: водный раствор лимонной кислоты 0,8:1,2 и температуре 60-65°С.

Возможен вариант осуществления, в котором получают диффузионный сок с содержанием сухих веществ 11-16%, количество которого составляет 120-150% к массе топинамбура.

Возможен вариант осуществления, в котором рН диффузионного сока составляет 6,0-6,5.

Возможен вариант осуществления, в котором перед проведением ферментативного гидролиза диффузионный сок охлаждают до температуры 50-57°С.

Возможен вариант осуществления, в котором ферментативный гидролиз проводят при использовании раствора ферментного препарата в дозировке 0,4-0,8 мг на 1 гр. сухого вещества в диффузионном соке.

Возможен вариант осуществления, в котором для приготовления раствора ферментного препарата используют одно или несколько из: эндоинулиназа, экзоинулиназа.

Возможен вариант осуществления, в котором рН раствора ферментного препарата составляет рН 5,9-6,6.

Возможен вариант осуществления, в котором для приготовления раствора ферментного препарата используют лимонную кислоту.

Возможен вариант осуществления, в котором раствор ферментного препарата охлаждают до температуры 3-12°С.

Возможен вариант осуществления, в котором ферментативный гидролиз проводят в течение 55-65 минут с получением на выходе ферментированного сока с содержанием сухих веществ 13,0-13,2% к массе топинамбура.

Возможен вариант осуществления, в котором инактивацию ферментного препарата осуществляют методом нагрева до 84-86°С.

Возможен вариант осуществления, в котором ферментированный сок фильтруют при температуре 78-87°С.

Возможен вариант осуществления, в котором получают пермеат с содержанием сухих веществ 12,7-12,9% к массе сока.

Возможен вариант осуществления, в котором на этапе получения пермеата дополнительно получают ретентат с содержанием сухих веществ 15,4-15,6% к массе сока и отводят на сепараторы, а декантат с сепараторов направляется обратно на этап фильтрации.

Возможен вариант осуществления, в котором пермеат подвергают ионообменному обесцвечиванию при температуре 43-50°С при рН 5,5-5,9.

Возможен вариант осуществления, в котором ионообменное обесцвечивание пермеата проводят в течение 450-500 минут.

Возможен вариант осуществления, в котором ионообменное обесцвечивание пермеата проводят при температуре 38-47°С.

Возможен вариант осуществления, в котором получают обесцвеченный сок с содержанием сухих веществ 12,7-12,9% к массе сока.

Возможен вариант осуществления, в котором получают обесцвеченный сок с оптической плотностью 0,026.

Возможен вариант осуществления, в котором получают обесцвеченный сок с рН 5,9-6,5.

Возможен вариант осуществления, в котором после получения сиропа осуществляют его асептический розлив.

Другим объектом заявляемого технического решения является технологическая линия для получения сиропа из топинамбура, включающая установленные в технологической последовательности блок резки и диффузии топинамбура, блок сушки жома, блок ферментативной обработки сока топинамбура, блок микрофильтрации сока топинамбура, блок сепарирования ретентата, блок ионообменного обесцвечивания пермеата и блок сгущения сока топинамбура, технологическая линия выполнена с возможностью осуществления этапов заявляемого способа.

Возможен вариант осуществления, в котором блок резки и диффузии топинамбура выполнен с возможностью получения топинамбурной стружки и ее смешения с водным раствором лимонной кислоты и передачи далее на блок ферментативной обработки сока топинамбура, выполненный с возможностью приготовления раствора ферментного препарата, его инактивации и передачи ферментированного сока на блок микрофильтрации сока топинамбура, который связан посредством трубопровода с блоком сепарирования ретентата и обеспечивает подачу пермеата на блок ионообменного обесцвечивания пермеата, который выполнен с возможностью передачи обесцвеченного сока далее на блок сгущения сока топинамбура.

Возможен вариант осуществления, в котором перед блоком резки и диффузии топинамбура дополнительно введен блок подачи и мойки топинамбура, включающий один или несколько последовательно соединенных узлов, выбранных из: узел сухой очистки, узел барабанной предварительной мойки, узел циклонного камнеотделения, узел кулачковой мойки, узел барабанной окончательной мойки и узел паровой чистки.

Возможен вариант осуществления, в котором блок подачи и мойки топинамбура выполнен с возможностью осуществления сухого отделения земли, замачивания и первичного отмывания, камнеотделения, барабанной мойки и паровой очистки.

Возможен вариант осуществления, в котором блок подачи и мойки топинамбура соединен с блоком резки и диффузии топинамбура посредством элеватора и ленточного конвейера, выполненного с возможностью осуществления магнитной сепарации.

Возможен вариант осуществления, в котором блок резки и диффузии топинамбура включает последовательно соединенные бункер накопитель, машину для нарезки топинамбура, ленточный конвейер стружки топинамбура, выполненный с возможностью взвешивания стружки топинамбура, смеситель и ротационный диффузионный аппарат, выполненный с возможностью отделения жома.

Возможен вариант осуществления, в котором блок резки и диффузии топинамбура связан с блоком сушки жома посредством элеватора сырого жома.

Возможен вариант осуществления, в котором блок сушки жома содержит ленточные фильтр-прессы для получения жомопрессовой воды, ленточный конвейер отжатого жома, сборник жомопрессовой воды, а также установку приготовления водного раствора лимонной кислоты.

Возможен вариант осуществления, в котором блок резки и диффузии топинамбура связан с блоком ферментативной обработки сока топинамбура посредством трубопровода.

Возможен вариант осуществления, в котором блок ферментативной обработки сока топинамбура включает узлы приготовления и дозирования растворов ферментов.

Возможен вариант осуществления, в котором которой блок ферментативной обработки сока топинамбура включает установленные последовательно охладитель диффузионного сока, сборник смешения диффузионного сока с растворами ферментов, реактор-ферментатор и сборник ферментированного сока перед инактивацией.

Возможен вариант осуществления, в котором блок ферментативной обработки сока топинамбура посредством трубопровода связан с блоком микрофильтрации сока топинамбура.

Возможен вариант осуществления, в котором блок микрофильтрации сока топинамбура включает последовательно соединенные сборник ферментированного сока, узел микрофильтрации сока топинамбура и буферную емкость пермеата.

Возможен вариант осуществления, в котором блок микрофильтрации сока топинамбура посредством трубопровода связан с блоком сепарирования ретентата, включающего сборник ретентата, насосный агрегат ретентата и насосный агрегат осадка ретентата.

Возможен вариант осуществления, в котором блок сепарирования ретентата выполнен с возможностью подачи осадка на блок сушки жома посредством насосного агрегата.

Возможен вариант осуществления, в котором блок сепарирования ретентата выполнен с возможностью подачи декантата на блок микрофильтрации сока топинамбура в сборник ферментированного сока посредством насосного агрегата.

Возможен вариант осуществления, в котором блок микрофильтрации сока топинамбура выполнен с возможностью периодической регенерации мембранных блоков посредством дозирующего насосного агрегата регенерации обратным потоком.

Возможен вариант осуществления, в котором блок микрофильтрации сока топинамбура связан посредством трубопровода с блоком ионообменного обесцвечивания пермеата, включающего соединенные последовательно противоточные ионитные фильтры, сборник обесцвеченного и насосный агрегат подачи обесцвеченного сока на блок сгущения сока топинамбура.

Возможен вариант осуществления, в котором блок ионообменного обесцвечивания пермеата дополнительно включает узел улавливания фрагментов смолы.

Возможен вариант осуществления, в котором блок ионообменного обесцвечивания пермеата содержит по меньшей мере два ионитных фильтра и выполнен с возможностью непрерывного регенерирования фильтров, при этом один из по меньшей мере двух ионитных фильтров в установке работает на обесцвечивание, а второй из по меньшей мере двух ионитных фильтров в это время регенерируется.

Возможен вариант осуществления, в котором указанный ионитный фильтр содержит ионообменые смолы, выбранные из катионитов или анионитов одного или нескольких из: ТОКЕМ Ку-2-8, ТОКЕМ АВ-17-8, Purolite C 100, Purolite А 400 и их смесей.

Возможен вариант осуществления, в котором блок сгущения сока топинамбура выполнен в виде трех факторной выпарной установки, включающей трубчатые выпарные аппараты с ниспадающей пленкой.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 показан схематичный вариант технологической линии для осуществления способа.

На фиг. 2 показана блок-схема заявляемого способа переработки топинамбура.

Осуществление

Фиг. 1 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую технологическую линию 100 для осуществления способа переработки топинамбура в соответствии с одним вариантом осуществления представленной технологии.

В соответствии с одним вариантом осуществления представленной технологии технологическая линия 100 включает в себя блок подачи и мойки топинамбура 102, блок резки и диффузии топинамбура 104, блок сушки жома 106, блок ферментативной обработки сока топинамбура 108, блок микрофильтрации сока топинамбура 110, блок сепарирования ретентата 112, блок ионообменного обесцвечивания пермеата 114, блок сгущения сока топинамбура 116. Блок сепарирования ретентата 112 соединен с установленными в технологической последовательности блоком резки и диффузии топинамбура 104, блок ионообменного обесцвечивания пермеата 114 и блоком сушки жома 106. Блок сушки жома 106 соединен с блоком резки и диффузии топинамбура 104.

Возможен вариант осуществления, согласно которому блок подачи и мойки топинамбура 102 включает один или несколько последовательно соединенных узлов, выбранных из: узел сухой очистки, узел барабанной предварительной мойки, узел циклонного камнеотделения, узел кулачковой мойки, узел барабанной окончательной мойки и узел паровой чистки.

Возможен вариант осуществления, согласно которому блок подачи и мойки топинамбура 102 содержит последовательно соединенные узел сухой очистки, узел барабанной предварительной мойки, узел циклонного камнеотделения, узел кулачковой мойки, узел барабанной окончательной мойки и узел паровой чистки.

Блок подачи и мойки топинамбура 102 связан с блоком резки и диффузии топинамбура 104, например, посредством элеватора и ленточного конвейера, оснащенного магнитным сепаратором. В качестве магнитного сепаратора, например, может быть использован железоотделитель СМПР-Н 800.

Возможен вариант осуществления, согласно которому в технологической линии отсутствует блок подачи и мойки топинамбура 102, а на блок резки и диффузии топинамбура 104 сразу подают предварительно отмытый и очищенный топинамбур.

Согласно возможному варианту осуществления, блок резки и диффузии топинамбура 104 включает последовательно соединенные бункер накопитель, машину для нарезки топинамбура, ленточный конвейер стружки топинамбура, смеситель и ротационный диффузионный аппарат, выполненный с возможностью отделения жома. Ленточный конвейер стружки топинамбура оснащен ленточными весами стружки, например, СВЕДА ВК-230. В качестве ротационного диффузионного аппарата, например, может быть использован аппарат РДА-2500. Дополнительно, блок резки и диффузии топинамбура 104 может быть оснащен подогревателем циркуляционного диффузионного сока и насосным агрегатом циркуляционного диффузионного сока. Для обеспечения непрерывной работы блок 104 включает сборник диффузионного сока и сборник циркуляционного диффузионного сока. Для обеспечения отделения жома блок резки и диффузии топинамбура 104 соединен с блоком сушки жома 106, например, посредством шнека и элеватора сырого жома.

Блок сушки жома 106, согласно неограничивающему варианту осуществления, содержит ленточные фильтр-прессы для получения жомопрессовой воды, конвейер шнековый загрузки прессов с двумя шиберными питателями, ленточный конвейер отжатого жома, сборник жомопрессовой воды, а также установку приготовления водного раствора лимонной кислоты. В качестве установки приготовления водного раствора лимонной кислоты, например, может использоваться установка УПР-1-150Л. Для получения жомопрессовой воды может быть использован, например ленточный фильтр пресс DYJ-10. Дополнительно, блок сушки жома 106 снабжен насосным агрегатом жомопрессовой воды.

Блок ферментативной обработки сока топинамбура 108 выполнен в виде системы, состоящей по крайней мере из одного охладителя диффузионного сока, двух сборников смешения сока с ферментными растворами, двух реакторов ферментаторов, одного подогревателя для инактивации, двух насосных агрегатов ферментированного сока. Сборники смешения сока с ферментными препаратами соединены с узлами приготовления и дозирования растворов ферментных препаратов.

Блок микрофильтрации сока топинамбура 110 включает последовательно соединенные сборник ферментированного сока, теплообменник перед микрофильтрацией, узел микрофильтрации сока топинамбура и буферную емкость пермеата. Дополнительно, блок микрофильтрации сока топинамбура 110 может включать от 2х и более дозирующих насосных агрегатов регенерации обратным потоком для периодической регенерации мембранных блоков. Для минимизации потерь узел микрофильтрации соединен с блоком сепарирования ретентата 112, включающим насосный агрегат ретентата, сборник ретентата, насосный агрегат декантата и насосный агрегат осадка ретентата, обеспечивающий подачу осадка ретентата на блок сушки жома 106. С блока сепарирования ретентата 112 с помощью насосного агрегата осуществляется подача декантата на блок микрофильтрации сока топинамбура 110 в сборник ферментированного сока для осуществления повторной фильтрации.

Блок ионообменного обесцвечивания пермеата 114 состоит из соединенных последовательно ионитных противоточных фильтров (ионитных фильтров), сборника обесцвеченного сока и насосного агрегата подачи обесцвеченного сока на блок сгущения сока топинамбура 116. Дополнительно, блок ионообменного обесцвечивания пермеата 114 может включать узел улавливания фрагментов смолы. Узел улавливания фрагментов смолы, например, состоит по крайней мере из 2х мешочных фильтров для улавливания фрагментов смолы. Для обеспечения непрерывной работы блок ионообменного обесцвечивания пермеата 114 может включать от 2х и более фильтров ионитных фильтров, например, 4, и от 2х и более насосных агрегатов подачи обесцвеченного сока на блок 116. В качестве ионообменных смол для получения обесцвеченного сока могут использоваться ионообменые смолы, выбранные из катионитов или анионитов одного или нескольких из: ТОКЕМ Ку-2-8, ТОКЕМ АВ-17-8, Purolite C 100, Purolite А 400 и их смесей.

Блок сгущения сока топинамбура 116 выполнен в виде трех факторной выпарной установки, включающей трубчатые выпарные аппараты с ниспадающей пленкой.

На Фиг. 2, представлена блок-схема этапов способа 200 выполняемого на технологической линии 100 в соответствии с неограничивающими вариантами осуществления настоящей технологии.

Этап 202 – «Подают корнеплоды топинамбура»

Способ 200 начинается на этапе 202, в котором подают предварительно отмытые корнеплоды топинамбура в бункер-накопитель, расположенный в блоке резки и диффузии топинамбура 104.

Возможен вариант осуществления, согласно которому перед этапом 202 в блоке подачи и мойки топинамбура 102 осуществляют одно или несколько из: сухую очистку, барабанную предварительную мойку, камнеотделение, кулачковую мойку, барабанную окончательную мойку и паровую чистку корнеплодов топинамбура.

После этапа 202 и перед этапом 204 дополнительно выполняют магнитную сепарацию мытых корнеплодов топинамбура, например, с использованием железоотделителя, например, СМПР-Н 800, установленного на ленточном конвейере для подачи мытых корнеплодов топинамбура.

Перечень сортов топинамбура вид и размер корней топинамбура никак конкретно не ограничен.

Например, в зависимости от соотношения зеленой массы и клубней могут быть использованы силосные, клубневые, клубне-силосные и силосно-клубневые сорта топинамбура, в зависимости от продолжительности периода вегетации могут быть использованы раннеспелые, среднеспелые и позднеспелые сорта топинамбура.

Дополнительно корнеплоды топинамбура могут быть отсортированы по одному или нескольким из следующих параметров.

Внешний вид: клубни топинамбура целые, свежие, здоровые, не поврежденные вредителями и болезнями, чистые, без корней, покрытые кожицей, типичной для ботанического сорта окраски и формы, без излишней влажности, без коричневой пигментации вызванной воздействием тепла.

Вид внутренней части клубня топинамбура: типичный для ботанического сорта, цвет мякоти - желтоватый, на свежем срезе - с перламутровым отливом.

Состояние клубней: твердые, способные выдерживать транспортирование, разгрузку, погрузку и доставку к месту назначения.

Запах и вкус: сладковатый, свойственный данному ботаническому сорту, без постороннего привкуса и/или запаха.

Содержание сухих веществ в клубне топинамбура не менее 24,5%;

Содержание сахаров и олигосахаридов не менее 15% от массы клубня;

Содержание влаги в клубнях не более 76%;

Средний вес клубня не менее 40 гр;

Содержание загнивших, мумифицированных клубней не допускается;

Содержание увядших клубней не более 5,0%;

Содержание клубней с сильными механическими повреждениями не более 10,0%;

Содержание замороженных клубней не более 20%;

Содержание зеленой массы не более 1,0%;

Загрязненность не более 15%.

Затем способ 200 переходит к этапу 204.

Этап 204 – «Проводят измельчение корнеплодов топинамбура с получением топинамбурной стружки»

На этапе 204 корнеплоды топинамбура из бункера-накопителя поступают на блок резки и диффузии топинамбура 104, где корнеплоды топинамбура изрезывают в стружку в виде тонких полосок постоянного сечения с использованием машины для нарезки топинамбура.

Возможен вариант осуществления, в котором на этапе 204 получают топинамбурную стружку толщиной 2-2,5 мм.

Возможен вариант осуществления, в котором степень измельчения корнеплодов топинамбура составляет 29-33 м на 100 г.

Полученная топинамбурная стружка выгружается на ленточный конвейер стружки.

Затем способ 200 переходит к этапу 206.

Этап 206 – «Топинамбурную стружку экстрагируют водным раствором лимонной кислоты до получения диффузионного сока»

На этапе 206 топинамбурная стружка с помощью ленточного конвейера поступает в смеситель блока 104, где смешивается с потоком циркуляционного диффузионного сока в соотношении 700 % к массе топинамбура, далее полученная смесь топинамбурной стружки и циркуляционного диффузионного сока из смесителя поступает в ротационный диффузионный аппарат блока 104, где смешивается с водным раствором лимонной кислоты для проведения экстракции.

Водный раствор лимонной кислоты готовят с использованием установки приготовления водного раствора лимонной кислоты блока 106.

Экстракцию ведут в течение 55-65 минут при соотношении стружка:водный раствор лимонной кислоты 0,8:1,2 до получения диффузионного сока с содержанием сухих веществ 11-16% в количестве 120-150% к массе топинамбура и топинамбурного жома с содержанием сухих веществ 12-14% в количестве 43-45% к массе топинамбура.

Циркуляционный диффузионный сок получают посредством отвода части диффузионного сока из ротационного диффузионного аппарата в сборник, откуда далее он посредством насосного агрегата подается на подогреватель и возвращается в смеситель блока 104.

Из ротационного диффузионного аппарата диффузионный сок поступает в сборник диффузионного сока блока 104, откуда насосными агрегатами подается на блок ферментативной обработки сока топинамбура 108.

После этапа 206 и перед этапом 208 для обеспечения более полного извлечения общих сахаров дополнительно осуществляют сушку топинамбурного жома.

Для этого топинамбурный жом подают, например, посредством шнека и элеватора сырого жома с блока резки и диффузии топинамбура 104 на блок сушки жома 106, где топинамбурный жом механически обезвоживают на ленточных фильтр-прессах до содержания сухих веществ 24-25% с образованием жомопрессовой воды в количестве 19-21% к массе сырья, содержащей до 0,80% сухих веществ к массе топинамбура.

Возможен вариант осуществления, в котором жомопрессовая вода возвращается в технологический поток и используется при приготовлении водного раствора лимонной кислоты.

Возможен вариант осуществления, в котором на этапе 206 топинамбурная стружка с помощью ленточного конвейера поступает в ротационный диффузионный аппарат блока 104, где смешивается с водным раствором лимонной кислоты для проведения экстракции.

Затем способ 200 переходит к этапу 208.

Этап 208 – «Диффузионный сок ферментируют до получения ферментированного сока»

На этапе 208 полученный диффузионный сок из сборника диффузионного сока блока 104 поступает на узел охлаждения диффузионного сока блока 108.

Охлажденный до температуры 50-57°С диффузионный сок подается насосом в сборник смешения сока с ферментными растворами блока 108, откуда смесь диффузионного сока и ферментных препаратов и подается в реактор-ферментатор блока 108.

Приготовление растворов ферментных препаратов осуществляется на узлах приготовления и дозирования растворов ферментных препаратов блока 108 при использовании лимонной кислоты.

Подготовленную смесь подвергают ферментативному гидролизу в присутствии раствора ферментного препарата в дозировке 0,4-0,8 мг на 1 гр. сухого вещества в диффузионном соке в течение в течение 55-65 минут с получением на выходе ферментированного сока с содержанием сухих веществ 13,0-13,2% к массе топинамбура.

По завершению ферментативного гидролиза проводят инактивацию ферментного препарата методом нагрева до 84-86°С с помощью подогревателя инактивации блока 108.

Подогретый инактивированный сок подается в сборник ферментированного сока блока микрофильтрации сока топинамбура 110 с помощью насосных агрегатов ферментированного сока.

Затем способ 200 переходит к этапу 210.

Этап 210 – «Ферментированный сок фильтруют до получения пермеата»

На этапе 210 полученный ферментированный сок нагревается с помощью теплообменника перед микрофильтрацией блока 110 и подается на узел микрофильтрации сока топинамбура блока 110, в котором происходит разделение ферментированного сока на очищенный сок (пермеат) и подсгущенную суспензию ферментированного сока (ретентат).

Пермеат с содержанием сухих веществ 12,7-12,9% к массе сока, полученный на узле микрофильтрации блока 110, отводится с помощью насосного агрегата в буферную емкость пермеата блока 110.

Ретентат с содержанием сухих веществ 15,4-15,6% к массе сока, полученный на узле микрофильтрации блока 110, с помощью насосного агрегата ретентата отводится на блок сепарирования ретентата 112, где происходит разделение ретентата на декантат и осадок ретентата.

Осадок ретентата с блока сепарирования ретентата 112 посредством насосного агрегата подается на блок сушки жома 106.

Декантат с блока сепарирования ретентата 112 посредством насосного агрегата подается на блок микрофильтрации сока топинамбура 110 в сборник ферментированного сока блока 110 для осуществления повторной фильтрации.

Возможен вариант осуществления, в котором после этапа 210 и перед этапом 212 дополнительно выполняют регенерацию мембранных блоков с помощью дозирующих насосных агрегатов регенерации обратным потоком блока 110.

Затем способ 200 переходит к этапу 212.

Этап 212 – «Пермеат подвергают ионообменному обесцвечиванию до получения обесцвеченного сока»

На этапе 212 пермеат из буферной емкости пермеата блока 110 поступает на блок ионообменного обесцвечивания пермеата 114 и обесцвечивается до получения обесцвеченного сока с использованием ионообменной установки.

Обесцвеченный сок подается в сборник обесцвеченного сока блока 114.

Возможен вариант осуществления, в котором ионообменная установка состоит из по меньшей мере двух соединенных последовательно противоточных ионитных фильтров, при этом для обеспечения непрерывности потока один из фильтров в установке работает на обесцвечивание, а второй в это время регенерируется.

Возможен вариант осуществления, в котором этапе 212 дополнительно на узле улавливания фрагментов смолы производят фильтрацию обесцвеченного сока, например, с помощью мешочных фильтров для улавливания фрагментов смолы блока 114.

Затем способ 200 переходит к этапу 214.

Этап 214 – «Проводят сгущение обесцвеченного сока до получения сиропа»

На этапе 214 обесцвеченный сок из сборника обесцвеченного сока блока 114 подается с помощью насосного агрегата на блок сгущения сока топинамбура 116 и упаривается до содержания сухих веществ 64-66% к массе сиропа.

Дополнительно после этапа 212 может осуществляться асептический розлив сиропа, для этого полученный сироп подается в сборник после выпарной установки, охлаждается с помощью теплообменника и разливается в потребительскую тару с помощью линии автоматического розлива.

Возможен вариант осуществления, в котором получают сироп с содержанием сухих веществ 65-72% к массе сиропа.

Возможен вариант осуществления, в котором получают сироп с содержанием общих сахаров 99,2-99,4% к массе сиропа.

Возможен вариант осуществления, в котором получают сироп с содержанием инулина не менее 30% к массе общих сахаров.

Возможен вариант осуществления, в котором получают сироп с степеню полимеризации инулина в сиропе 3-8.

Возможен вариант осуществления, в котором получают сироп с содержанием фруктозы в сиропе 28-32% к массе общих сахаров.

Возможен вариант осуществления, в котором получают сироп с содержанием глюкозы в сиропе 68-72% к массе общих сахаров.

Возможен вариант осуществления, в котором содержание сухих веществ в сиропе составляет 65-72% к массе сиропа, содержание общих сахаров в сиропе составляет 99,2-99,4% к массе сиропа.

Возможен вариант осуществления, в котором содержание инулина в сиропе не менее 30% к массе общих сахаров.

Возможен вариант осуществления, в котором степень полимеризации инулина в сиропе составляет 3-8.

Возможен вариант осуществления, в котором содержание фруктозы 28-32% к массе общих сахаров.

Возможен вариант осуществления, в котором содержание глюкозы 68-72% к массе общих сахаров.

Сущность изобретения поясняется иллюстративными примерами конкретного выполнения заявляемого способа производства сиропа из топинамбура.

Пример 1. Получение фруктозо-глюкозного сиропа из топинамбура

В бункер-накопитель, расположенный в блоке резки и диффузии топинамбура 104, подают мытые корнеплоды топинамбура. Из бункера-накопителя мытые корнеплоды топинамбура поступают на блок резки и диффузии топинамбура 104, где корнеплоды топинамбура изрезывают в стружку в виде тонких полосок толщиной 2-2,5 мм с использованием машины для нарезки топинамбура. Степень измельчения корнеплодов топинамбура составляет 30 м на 100 г.

Полученная топинамбурная стружка выгружается на ленточный конвейер стружки и подается в ротационный диффузионный аппарат блока 104, где смешивается с подготовленным водным раствором лимонной кислоты для проведения экстракции. Подготовка водного раствора лимонной производится в установке приготовления раствора лимонной кислоты и заключается в ее обработке реагентом лимонная кислота до рН 5,5-6,0 и нагревании до температуры 75°С. Для приготовления водного раствора лимонной кислоты используют свежую питьевую воду и реагент лимонная кислота по ГОСТ 908-2004 «Кислота лимонная моногидрат пищевая. Технические условия».

Экстракцию ведут в течение 60 минут при температуре 62-64°С и соотношении стружка:водный раствор лимонной кислоты 1:1. Получают диффузионный сок (рН=6,2) с содержанием сухих веществ 12% в количестве 130% к массе топинамбура и топинамбурный жом с содержанием сухих веществ 13% в количестве 44% к массе топинамбура.

Диффузионный сок из сборника диффузионного сока блока 104 насосными агрегатами подается на узел охлаждения диффузионного сока блока 108, где охлаждается до температуры 55°С. Охлажденный диффузионный сок подается в сборник смешения сока с ферментными растворами блока 108.

Для приготовления растворов ферментных препаратов с заданным рН 6,0-6,2 используют следующие реагенты: кислота лимонная по ГОСТ 908-2004 «Кислота лимонная моногидрат пищевая. Технические условия»; вода питьевая по ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества»; ферментный препарат эндоинулиназа в дозировке из расчета 0,4 мг на 1 гр. сухого вещества в диффузионном соке; ферментный препарат экзоинулиназа в дозировке 0,5 мг на 1 гр. сухого вещества в диффузионном соке. Подготовленный раствор ферментного препарата охлаждают до температуры 5°С и подают в сборник смешения сока с ферментными растворами блока 108.

Из сборника смесь диффузионного сока и ферментных препаратов и подается в реактор-ферментатор блока 108, в котором проводят ферментативный гидролиз в течение 60 минут при температуре 52-55°С с получением на выходе ферментированного сока (рН=6,2) с содержанием сухих веществ 13,1% к массе топинамбура.

По завершению ферментативного гидролиза проводят инактивацию ферментного препарата методом нагрева до 85°С с помощью подогревателя инактивации блока 108. Инактивированный ферментированный сок подается в сборник ферментированного сока блока 110 с помощью насосных агрегатов ферментированного сока.

Полученный ферментированный сок из сборника ферментированного сока блока 110 подается в теплообменник перед микрофильтрацией блока 110, нагревается до температуры 80°С и подается на узел микрофильтрации сока топинамбура блока 110. Получают пермеат (рН=5,7; оптическая плотность 0,137) температурой 45-47°С с содержанием сухих веществ 12,8% к массе сока и ретентат с содержанием сухих веществ 15,5% к массе сока.

Ретентат с помощью насосного агрегата ретентата отводится на блок сепарирования ретентата 112, где происходит разделение ретентата на декантат и осадок ретентата. Осадок ретентата с блока сепарирования ретентата 112 посредством насосного агрегата подается на блок сушки жома 106. Декантат с блока сепарирования ретентата 112 посредством насосного агрегата подается на блок микрофильтрации сока топинамбура 110 в сборник ферментированного сока блока 110 для осуществления повторной фильтрации.

Пермеат из буферной емкости пермеата блока 110 поступает на блок ионообменного обесцвечивания пермеата 114, обесцвечивается в течение 480 минут с получением обесцвеченного сока с содержанием сухих веществ обесцвеченного сока 12,8% к массе сока и температурой 40-45°С.

Обесцвеченный сок (рН=6,2; оптическая плотность 0,026) подается в сборник обесцвеченного сока блока 114.

Из сборника обесцвеченного сока блока 114 обесцвеченный сок подается с помощью насосного агрегата на блок сгущения сока топинамбура 116 и упаривается при температуре 65-85°С до содержания сухих веществ 65% к массе сиропа.

Получают сироп в виде прозрачной вязкой жидкости (оптическая плотность 0,129) без осадка и посторонних включений. Цвет сиропа варьируется от светло желтого различных оттенков до коричневого различных оттенков. Вкус - сладкий, свойственный сиропам, аромат карамельный, без посторонних вкусов и запахов. Основные характеристики сиропа представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Показатели фруктозо-глюкозного сиропа из топинамбура

Наименование показателя Характеристика и норма Содержание сухих веществ,
% к массе сиропа 69 рН 6,5 Содержание общих сахаров,
% к массе сиропа 99,2 Содержание моносахаров: - фруктоза, % к массе общих сахаров 68,5 - глюкоза, % к массе общих сахаров 31,5 Массовая доля золы в пересчете на сухие вещества, % 0,04 Наличие видимых посторонних механических примесей отсутствует Флок тест 0 баллов Патогенные, в т.ч. сальмонеллы отсутствуют в 25 гр. Listeriamonoytogenes отсутствуют в 100 гр. Enterobactersakazakii отсутствуют в 125 гр. КМАФАнМ, КОЕ/г 50 БГКП отсутствуют в 1 гр. Дрожжи, КОЕ/г 10 S.aureus отсутствуют в 1 гр.

Пример 2. Получение фруктозо-глюкозного сиропа из топинамбура

Способ осуществляют согласно примеру 1, за исключением того, что топинамбурная стружка с помощью ленточного конвейера поступает в смеситель блока 104 с температурой окружающего воздуха, где смешивается с подогретым до температуры 85°С потоком циркуляционного диффузионного сока в соотношении 700% к массе топинамбура, далее полученная смесь топинамбурной стружки и циркуляционного диффузионного сока из смесителя поступает в ротационный диффузионный аппарат блока 104, где смешивается с водным раствором лимонной кислоты для проведения экстракции, а при приготовлении водного раствора лимонной кислоты используется жомопрессовая вода.

Получают сироп в виде прозрачной вязкой жидкости (оптическая плотность 0,129) без осадка и посторонних включений. Основные характеристики сиропа представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Показатели фруктозо-глюкозного сиропа из топинамбура

Наименование показателя Характеристика и норма Содержание сухих веществ,
% к массе сиропа 72 рН 6,3 Содержание общих сахаров,
% к массе сиропа 99,4 Содержание моносахаров: - фруктоза, % к массе общих сахаров 70 - глюкоза, % к массе общих сахаров 30 Массовая доля золы в пересчете на сухие вещества, % 0,04 Наличие видимых посторонних механических примесей отсутствует Флок тест 0 баллов Патогенные, в т.ч. сальмонеллы отсутствуют в 25 гр. Listeriamonoytogenes отсутствуют в 100 гр. Enterobactersakazakii отсутствуют в 125 гр. КМАФАнМ, КОЕ/г 60 БГКП отсутствуют в 1 гр. Дрожжи, КОЕ/г 20 S.aureus отсутствуют в 1 гр.

Пример 3. Получение фруктозо-глюкозного сиропа из топинамбура

Способ осуществляют согласно примеру 2, за исключением того, что перед этапом 202 в блоке подачи и мойки топинамбура 102 осуществляют сухую очистку, барабанную предварительную мойку, камнеотделение, кулачковую мойку, барабанную окончательную мойку и паровую чистку корнеплодов топинамбура, после чего выполняют магнитную сепарацию мытых корнеплодов.

Получают сироп в виде прозрачной вязкой жидкости (оптическая плотность 0,129) без осадка и посторонних включений. Основные характеристики сиропа представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Показатели фруктозо-глюкозного сиропа из топинамбура

Наименование показателя Характеристика и норма Содержание сухих веществ,
% к массе сиропа 70 рН 6,5 Содержание общих сахаров,
% к массе сиропа 99,2 Содержание моносахаров: - фруктоза, % к массе общих сахаров 71,5 - глюкоза, % к массе общих сахаров 28,5 Массовая доля золы в пересчете на сухие вещества, % 0,04 Наличие видимых посторонних механических примесей отсутствует Флок тест 0 баллов Патогенные, в т.ч. сальмонеллы отсутствуют в 25 гр. Listeriamonoytogenes отсутствуют в 100 гр. Enterobactersakazakii отсутствуют в 125 гр. КМАФАнМ, КОЕ/г 40 БГКП отсутствуют в 1 гр. Дрожжи, КОЕ/г 20 S.aureus отсутствуют в 1 гр.

Пример 4. Получение инулинсодержащего сиропа из топинамбура

В бункер-накопитель, расположенный в блоке резки и диффузии топинамбура 104, подают мытые корнеплоды топинамбура. Из бункера-накопителя мытые корнеплоды топинамбура поступают на блок резки и диффузии топинамбура 104, где корнеплоды топинамбура изрезывают в стружку в виде тонких полосок толщиной 2-2,5 мм с использованием машины для нарезки топинамбура. Степень измельчения корнеплодов топинамбура составляет 32 м на 100 г.

Полученная топинамбурная стружка выгружается на ленточный конвейер стружки и подается в ротационный диффузионный аппарат блока 104, где смешивается с подготовленным водным раствором лимонной кислоты для проведения экстракции. Подготовка водного раствора лимонной производится в установке приготовления раствора лимонной кислоты и заключается в ее обработке реагентом лимонная кислота до рН 5,5 и нагревании до температуры 70°С. Для приготовления водного раствора лимонной кислоты используют свежую питьевую воду и реагент лимонная кислота по ГОСТ 908-2004 «Кислота лимонная моногидрат пищевая. Технические условия».

Экстракцию ведут в течение 55 минут при температуре 65°С и соотношении стружка:водный раствор лимонной кислоты 1:1. Получают диффузионный сок (рН=6,0) с содержанием сухих веществ 15% в количестве 140% к массе топинамбура и топинамбурный жом с содержанием сухих веществ 13,2% в количестве 43% к массе топинамбура.

Диффузионный сок из сборника диффузионного сока блока 104 насосными агрегатами подается на узел охлаждения диффузионного сока блока 108, где охлаждается до температуры 52°С. Охлажденный диффузионный сок подается в сборник смешения сока с ферментными растворами блока 108.

Для приготовления растворов ферментных препаратов с заданным рН 6,2-6,6 используют следующие реагенты: кислота лимонная по ГОСТ 908-2004 «Кислота лимонная моногидрат пищевая. Технические условия»; вода питьевая по ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества»; ферментный препарат эндоинулиназа в дозировке из расчета 0,8 мг на 1 гр. сухого вещества в диффузионном соке. Подготовленный раствор ферментного препарата охлаждают до температуры 7-10°С и подают в сборник смешения сока с ферментными растворами блока 108.

Из сборника смесь диффузионного сока и ферментных препаратов и подается в реактор-ферментатор блока 108, в котором проводят ферментативный гидролиз в течение 65 минут при температуре 54°С с получением на выходе ферментированного сока (рН=6,2) с содержанием сухих веществ 13,2% к массе топинамбура.

По завершению ферментативного гидролиза проводят инактивацию ферментного препарата методом нагрева до 85°С с помощью подогревателя инактивации блока 108. Инактивированный ферментированный сок подается в сборник ферментированного сока блока 110 с помощью насосных агрегатов ферментированного сока.

Полученный ферментированный сок из сборника ферментированного сока блока 110 подается в теплообменник перед микрофильтрацией блока 110, нагревается до температуры 85°С и подается на узел микрофильтрации сока топинамбура блока 110. Получают пермеат (рН=5,8; оптическая плотность 0,137) температурой 48-50°С с содержанием сухих веществ 12,9% к массе сока и ретентат с содержанием сухих веществ 15,4% к массе сока.

Ретентат с помощью насосного агрегата ретентата отводится на блок сепарирования ретентата 112, где происходит разделение ретентата на декантат и осадок ретентата. Осадок ретентата с блока сепарирования ретентата 112 посредством насосного агрегата подается на блок сушки жома 106. Декантат с блока сепарирования ретентата 112 посредством насосного агрегата подается на блок микрофильтрации сока топинамбура 110 в сборник ферментированного сока блока 110 для осуществления повторной фильтрации.

Пермеат из буферной емкости пермеата блока 110 поступает на блок ионообменного обесцвечивания пермеата 114, обесцвечивается в течение 500 минут с получением обесцвеченного сока с содержанием сухих веществ обесцвеченного сока 12,7% к массе сока и температурой 38-42°С.

Обесцвеченный сок (рН=6,0; оптическая плотность 0,026) подается в сборник обесцвеченного сока блока 114.

Из сборника обесцвеченного сока блока 114 обесцвеченный сок подается с помощью насосного агрегата на блок сгущения сока топинамбура 116 и упаривается при температуре 75-85°С до содержания сухих веществ 65-67% к массе сиропа.

Получают сироп в виде прозрачной вязкой жидкости (оптическая плотность 0,129) без осадка и посторонних включений. Цвет сиропа варьируется от светло желтого различных оттенков до коричневого различных оттенков. Вкус - сладкий, свойственный сиропам, аромат карамельный, без посторонних вкусов и запахов. Основные характеристики сиропа представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Физико-химические показатели инулинсодержащего сиропа из топинамбура

Наименование показателя Характеристика и норма Содержание сухих веществ,
% к массе сиропа 66 рН 6,2 Содержание общих сахаров,
% к массе сиропа 99,3 Содержание инулина (фрукто-олигосахаридов), % к массе общих сахаров 32 Степень полимеризации 3-4 Массовая доля золы в пересчете на сухие вещества, % 0,04 Наличие видимых посторонних механических примесей отсутствует Флок тест 0 баллов Патогенные, в т.ч. сальмонеллы отсутствуют в 25 гр. Listeriamonoytogenes отсутствуют в 100 гр. Enterobactersakazakii отсутствуют в 125 гр. КМАФАнМ, КОЕ/г 30 БГКП отсутствуют в 1 гр. Дрожжи, КОЕ/г 10 S.aureus отсутствуют в 1 гр.

Пример 5. Получение инулинсодержащего сиропа из топинамбура

Способ осуществляют согласно примеру 4, за исключением того, что топинамбурная стружка с помощью ленточного конвейера поступает в смеситель блока 104 с температурой окружающего воздуха, где смешивается с подогретым до температуры 82-85°С потоком циркуляционного диффузионного сока в соотношении 700% к массе топинамбура, далее полученная смесь топинамбурной стружки и циркуляционного диффузионного сока из смесителя поступает в ротационный диффузионный аппарат блока 104, где смешивается с водным раствором лимонной кислоты для проведения экстракции, а при приготовлении водного раствора лимонной кислоты используется жомопрессовая вода.

Получают сироп в виде прозрачной вязкой жидкости (оптическая плотность 0,129) без осадка и посторонних включений. Основные характеристики сиропа представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Физико-химические показатели инулинсодержащего сиропа из топинамбура

Наименование показателя Характеристика и норма Содержание сухих веществ,
% к массе сиропа 68 рН 6,4 Содержание общих сахаров,
% к массе сиропа 99,4 Содержание инулина (фрукто-олигосахаридов), % к массе общих сахаров 33 Степень полимеризации 4-6 Массовая доля золы в пересчете на сухие вещества, % 0,04 Наличие видимых посторонних механических примесей отсутствует Флок тест 0 баллов Патогенные, в т.ч. сальмонеллы отсутствуют в 25 гр. Listeriamonoytogenes отсутствуют в 100 гр. Enterobactersakazakii отсутствуют в 125 гр. КМАФАнМ, КОЕ/г 40 БГКП отсутствуют в 1 гр. Дрожжи, КОЕ/г 25 S.aureus отсутствуют в 1 гр.

Заявляемый способ и технологическая линия дополнительно позволяют добиться полной безотходной переработки корнеплодов топинамбура, при достижении высоких выходов инулина и моносахаров. Обеспечение проведения экстракции топинамбурной стружки с температурой не выше 65°С создает условия сохранения витаминов и микроэлементов, присущих данному корнеплоду. Измельчение стружки до толщины около 2 мм способствует увеличению площади контакта с экстрагентом и максимальному переходу общих сахаров из клеток ткани в экстрагирующую жидкость. Использование ферментных препаратов эндоинулиназа и экзоинулиназа для проведения ферментативного гидролиза препарата позволяет получить различные олигосахариды, которые являются растворимыми пищевыми волокнами и функциональными подсластителями. Дополнительная переработка отходов технологической линии, а именно применение блоков по переработке топинамбурного жома и сепарирования ретентата позволяет получить сиропы с высоким содержанием сухих веществ и общих сахаров.

Заявляемая технологическая линия может быть положена в основу по созданию гибкого технологического комплекса по переработке топинамбура с получением инулинсодержащих и фруктозо-глюкозных сиропов.

Все примеры и используемые здесь условные конструкции предназначены для обеспечения понимания принципов и основных аспектов настоящей технологии и не являются ограничивающими.

Представленные иллюстративные примеры не представляют собой исчерпывающего списка, и специалисты в данной области техники могут создавать другие модификации, остающиеся в границах объема настоящей технологии. Кроме того, те случаи, в которых не были представлены примеры модификаций, не должны интерпретироваться как то, что никакие модификации невозможны, и/или что то, что было описано, является единственным вариантом осуществления этого элемента настоящей технологии.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ производства сиропа из топинамбура, который включает измельчение корнеплодов топинамбура с получением топинамбурной стружки, получение диффузионного сока путем смешения топинамбурной стружки с водным раствором лимонной кислоты и проведение экстрагирования. Далее диффузионный сок смешивают с раствором ферментного препарата для проведения ферментативного гидролиза с получением ферментированного сока, последний фильтруют посредством мембранной установки с получением пермеата, который подвергают ионообменному обесцвечиванию до получения обесцвеченного сока, затем проводят сгущение обесцвеченного сока с получением сиропа. Также предложена технологическая линия для осуществления способа. Изобретение обеспечивает получение сиропа из топинамбура. 2 н. и 48 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл., 5 пр.

1. Способ производства сиропа из топинамбура, согласно которому выполняют измельчение корнеплодов топинамбура с получением топинамбурной стружки, получают диффузионный сок путем смешения топинамбурной стружки с водным раствором лимонной кислоты и проведения экстрагирования, далее диффузионный сок смешивают с раствором ферментного препарата для проведения ферментативного гидролиза с получением ферментированного сока, последний фильтруют посредством мембранной установки с получением пермеата, который подвергают ионообменному обесцвечиванию до получения обесцвеченного сока, затем проводят сгущение обесцвеченного сока с получением сиропа.

2. Способ по п. 1, в котором перед измельчением корнеплодов топинамбура осуществляют отмывание и очистку корнеплодов топинамбура от посторонних примесей.

3. Способ по п. 1, в котором на этапе измельчения корнеплодов топинамбура получают топинамбурную стружку толщиной 2-2,5 мм.

4. Способ по п. 1, в котором степень измельчения корнеплодов топинамбура составляет 29-33 м на 100 г.

5. Способ по п. 1, в котором на этапе получения диффузионного сока дополнительно получают топинамбурный жом с содержанием сухих веществ 12-14%, количество которого составляет 43-45% к массе топинамбура.

6. Способ по п. 5, в котором топинамбурный жом механически обезвоживают на прессах до содержания сухих веществ 24-25% с образованием жомопрессовой воды, содержащей до 0,80% сухих веществ к массе топинамбура, ее количество составляет 19-21% к массе сырья.

7. Способ по п. 1, в котором для приготовления водного раствора лимонной кислоты может быть использовано одно или несколько из свежей питьевой воды, жомопрессовой воды, а также воды, отработавшей на других узлах технологической линии.

8. Способ по п. 1, в котором рН водного раствора лимонной кислоты составляет 5,3-6,2.

9. Способ по п. 1, в котором экстрагирование топинамбурной стружки выполняют водным раствором лимонной кислоты в течение 55-65 мин при соотношении стружка: водный раствор лимонной кислоты 0,8:1,2 и температуре 60-65°С.

10. Способ по п. 1, в котором получают диффузионный сок с содержанием сухих веществ 11-16%, количество которого составляет 120-150% к массе топинамбура.

11. Способ по п. 1, в котором рН диффузионного сока составляет 6,0-6,5.

12. Способ по п. 1, в котором перед проведением ферментативного гидролиза диффузионный сок охлаждают до температуры 50-57°C.

13. Способ по п. 1, в котором ферментативный гидролиз проводят при использовании раствора ферментного препарата в дозировке 0,4-0,8 мг на 1 гр. сухого вещества в диффузионном соке.

14. Способ по п. 1, в котором для приготовления раствора ферментного препарата может быть использовано одно или несколько из эндоинулиназа, экзоинулиназа.

15. Способ по п. 1, в котором рН раствора ферментного препарата составляет рН 5,9-6,6.

16. Способ по п. 1, в котором для приготовления раствора ферментного препарата используют лимонную кислоту.

17. Способ по п. 1, в котором раствор ферментного препарата охлаждают до температуры 3-12°C.

18. Способ по п. 1, в котором ферментативный гидролиз проводят в течение 55-65 мин с получением на выходе ферментированного сока с содержанием сухих веществ 13,0-13,2% к массе топинамбура.

19. Способ по п. 1, в котором инактивацию ферментного препарата осуществляют методом нагрева до 84-86°C.

20. Способ по п. 1, в котором ферментированный сок фильтруют при температуре 78-87°C.

21. Способ по п. 1, в котором получают пермеат с содержанием сухих веществ 12,7-12,9% к массе сока.

22. Способ по п. 1, в котором на этапе получения пермеата дополнительно получают ретентат с содержанием сухих веществ 15,4-15,6% к массе сока и отводят на сепараторы с получением декантата, а декантат с сепараторов направляется обратно на этап фильтрации.

23. Способ по п. 1, в котором пермеат подвергают ионообменному обесцвечиванию при температуре 43-50°C при рН 5,5-5,9.

24. Способ по п. 1, в котором ионообменное обесцвечивание пермеата проводят в течение 450-500 мин.

25. Способ по п. 1, в котором ионообменное обесцвечивание пермеата проводят при температуре 38-47 .

26. Способ по п. 1, в котором получают обесцвеченный сок с содержанием сухих веществ 12,7-12,9% к массе сока.

27. Способ по п. 1, в котором получают обесцвеченный сок с оптической плотностью 0,026.

28. Способ по п. 1, в котором получают обесцвеченный сок с рН 5,9-6,5.

29. Способ по п. 1, в котором после получения сиропа осуществляют его асептический розлив.

30. Технологическая линия для получения сиропа из топинамбура по п. 1, включающая установленные в технологической последовательности блок резки и диффузии топинамбура, блок сушки жома, блок ферментативной обработки сока топинамбура, блок микрофильтрации сока топинамбура, блок сепарирования ретентата, блок ионообменного обесцвечивания пермеата и блок сгущения сока топинамбура.

31. Технологическая линия по п. 30, в которой блок резки и диффузии топинамбура выполнен с возможностью получения топинамбурной стружки и ее смешения с водным раствором лимонной кислоты и передачи далее на блок ферментативной обработки сока топинамбура, выполненный с возможностью приготовления раствора ферментного препарата, его инактивации и передачи ферментированного сока на блок микрофильтрации сока топинамбура, который связан посредством трубопровода с блоком сепарирования ретентата и обеспечивает подачу пермеата на блок ионообменного обесцвечивания пермеата, который выполнен с возможностью передачи обесцвеченного сока далее на блок сгущения сока топинамбура.

32. Технологическая линия по п. 30, в которой перед блоком резки и диффузии топинамбура дополнительно введен блок подачи и мойки топинамбура, включающий один или несколько последовательно соединенных узлов, выбранных из узла сухой очистки, узла барабанной предварительной мойки, узла циклонного камнеотделения, узла кулачковой мойки, узла барабанной окончательной мойки и узла паровой чистки.

33. Технологическая линия по п. 32, в которой блок подачи и мойки топинамбура соединен с блоком резки и диффузии топинамбура посредством элеватора и ленточного конвейера, выполненного с возможностью осуществления магнитной сепарации.

34. Технологическая линия по п. 30, в которой блок резки и диффузии топинамбура включает последовательно соединенные бункер-накопитель, машину для нарезки топинамбура, ленточный конвейер стружки топинамбура, выполненный с возможностью взвешивания стружки топинамбура, смеситель и ротационный диффузионный аппарат, выполненный с возможностью отделения жома.

35. Технологическая линия по п. 30, в которой блок резки и диффузии топинамбура связан с блоком сушки жома посредством элеватора сырого жома.

36. Технологическая линия по п. 30, в которой блок сушки жома содержит ленточные фильтр-прессы для получения жомопрессовой воды, ленточный конвейер отжатого жома, сборник жомопрессовой воды, а также установку приготовления водного раствора лимонной кислоты.

37. Технологическая линия по п. 30, в которой блок резки и диффузии топинамбура связан с блоком ферментативной обработки сока топинамбура посредством трубопровода.

38. Технологическая линия по п. 30, в которой блок ферментативной обработки сока топинамбура включает узлы приготовления и дозирования растворов ферментов.

39. Технологическая линия по п. 30, в которой блок ферментативной обработки сока топинамбура включает установленные последовательно охладитель диффузионного сока, сборник смешения диффузионного сока с растворами ферментов, реактор-ферментатор и сборник ферментированного сока перед инактивацией.

40. Технологическая линия по п. 30, в которой блок ферментативной обработки сока топинамбура посредством трубопровода связан с блоком микрофильтрации сока топинамбура.

41. Технологическая линия по п. 30, в которой блок микрофильтрации сока топинамбура включает последовательно соединенные сборник ферментированного сока, узел микрофильтрации сока топинамбура и буферную емкость пермеата.

42. Технологическая линия по п. 30, в которой блок микрофильтрации сока топинамбура посредством трубопровода связан с блоком сепарирования ретентата, включающего сборник ретентата, насосный агрегат ретентата и насосный агрегат осадка ретентата.

43. Технологическая линия по п. 30, в которой блок сепарирования ретентата выполнен с возможностью подачи осадка на блок сушки жома посредством насосного агрегата.

44. Технологическая линия по п. 30, в которой блок сепарирования ретентата выполнен с возможностью подачи декантата на блок микрофильтрации сока топинамбура в сборник ферментированного сока посредством насосного агрегата.

45. Технологическая линия по п. 30, в которой блок микрофильтрации сока топинамбура выполнен с возможностью периодической регенерации мембранных блоков посредством дозирующего насосного агрегата регенерации обратным потоком.

46. Технологическая линия по п. 30, в которой блок микрофильтрации сока топинамбура связан посредством трубопровода с блоком ионообменного обесцвечивания пермеата, включающего соединенные последовательно противоточные ионитные фильтры, сборник обесцвеченного сока и насосный агрегат подачи обесцвеченного сока на блок сгущения сока топинамбура.

47. Технологическая линия по п. 46, в которой блок ионообменного обесцвечивания пермеата дополнительно включает узел улавливания фрагментов смолы.

48. Технологическая линия по п. 46, в которой блок ионообменного обесцвечивания пермеата содержит по меньшей мере два ионитных фильтра и выполнен с возможностью непрерывного регенерирования фильтров, при этом один из по меньшей мере двух ионитных фильтров в установке работает на обесцвечивание, а второй из по меньшей мере двух ионитных фильтров в это время регенерируется.

49. Технологическая линия по п. 46, в которой указанный ионитный фильтр содержит ионообменые смолы, выбранные из катионитов или анионитов одного или нескольких из ТОКЕМ Ку-2-8, ТОКЕМ АВ-17-8, Purolite C 100, Purolite А 400 и их смесей.

50. Технологическая линия по п. 30, в которой блок сгущения сока топинамбура выполнен в виде трехфакторной выпарной установки, включающей трубчатые выпарные аппараты с ниспадающей пленкой.