СПОСОБ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ БЕЛКА, КРАХМАЛА И ВОЛОКНА ИЗ ГРЕЧИХИ Российский патент 2022 года по МПК C08B30/04 A23J1/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу экстрагирования белка, крахмала и волокон из гречихи, более конкретно из гречневой крупы или муки.

Уровень техники

Гречиха (Fagopyrum esculentum) представляет собой псевдозлак, характеризующийся высоким содержанием крахмала (50-70% крахмала в крупе и муке), как и в случае с основными зерновыми культурными растениями, такими как рис, маис и пшеница. В дополнение к крахмалу в ее семенах обнаружены значительные количества белка (11-15%), и белки характеризуются высоким качеством. Действительно, гречиха является одним из лучших растительных источников белка, характеризующегося высокими показателями функциональных свойств и пищевой ценности. Что касается волокон гречихи, их общее количество сравнимо с таковым для зерен зерновых растений. Другим преимуществом гречихи является тот факт, что она не содержит глютен.

Таким образом, в качестве разновидности ингредиента здорового питания в отрасль пищевой и фармацевтической промышленности проводится поиск в отношении создания промышленных способов экстрагирования либо белков гречихи, либо крахмала гречихи, либо даже волокон гречихи, в зависимости от требуемых путей применения.

В CN101121756A раскрыт способ экстрагирования и рафинирования крахмала из гречневой крупы. Волокна удаляют посредством сита, и затем крахмал отделяют от белков с применением гидроциклона и очищают. В данном способе волокна и белки рассматривают как не имеющие ценности.

Насколько известно заявителю, в уровне техники не имеется раскрытого способа одновременного экстрагирования белков, крахмала и волокон из гречневой крупы или муки, и при этом, в котором белки экстрагируют в ходе первых стадий с целью предотвращения их денатурации.

Поэтому заявитель обладает преимуществом предложить такой промышленный способ, который демонстрирует дополнительные преимущества, являясь простым, эффективным и не предусматривающим органические растворители и органические реактивы.

Действительно, все стадии способа выполняют в присутствии только воды и пищевых кислот и оснований, более конкретно водных растворов хлористоводородной кислоты, гидроксида натрия и гидроксида кальция.

Химическое преобразование отсутствует. Таким образом, предложенный способ может быть преимущественно классифицирован как способ, соответствующий принципу «чистая этикетка». Следовательно, продукты, полученные с применением способа в соответствии с настоящим изобретением, также являются ингредиентами, соответствующими принципу «чистая этикетка».

Краткое описание изобретения

В соответствии с настоящим изобретением представлен способ экстрагирования белков, крахмала и волокон из гречневой муки или из гречневой крупы, при этом способ включает следующие стадии:

a) получение при температуре ниже 50°C водной суспензии из гречневой муки или из гречневой крупы со значением pH от 7 до 9;

b) фракционирование водной суспензии по плотности с получением легкой фракции, содержащей белки, растворимые углеводы и соли, и тяжелой фракции, содержащей крахмал и волокна;

c) обработку легкой фракции с выделением белков;

d) обработку тяжелой фракции с отделением крахмала от волокон.

Применяемое в данном документе выражение «крупа» относится к очищенным от шелухи зернам гречихи. Крупа представляет собой цельное зерно, которое включает зародыш и богатую волокнами часть зерна, представляющую собой зерновую оболочку, а также эндосперм. По определению, зерновая оболочка представляет собой твердые внешние слои зерна гречихи, которые особенно богаты волокнами. Фракция белка, экстрагированная из крупы, по большей части является растворимой. Эндосперм представляет собой ткань, находящуюся внутри семени гречихи.

Применяемое в данном документе выражение «мука» относится к порошку, полученному посредством измельчения зерна гречихи. Большую часть фракции зерновых оболочек можно удалить посредством просеивания.

Подробное описание изобретения

Стадия a) способа в соответствии с настоящим изобретением предусматривает получение при температуре ниже 50°C водной суспензии из гречневой муки или из гречневой крупы со значением pH от 7 до 9.

В предпочтительном варианте осуществления воду добавляют к гречневой муке или к гречневой крупе в соотношении 4:1 по весу. Такое соотношение обеспечивает гомогенное смешивание гречневой муки с водой и образование водной суспензии. Данное соотношение также является подходящим для получения водной суспензии, начинаемого с гречневой крупы.

С целью избегания денатурации белка и желатинизации крахмала водную суспензию необходимо получать при температуре ниже 50°C.

Предпочтительно водную суспензию получают при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C.

Таким образом, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения стадия a) получения водной суспензии предусматривает стадию добавления воды к гречневой муке или к гречневой крупе в соотношении 4:1 (вес/вес) при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C.

Кроме того, если осуществление способа начинают с гречневой крупы, стадия a) получения водной суспензии предусматривает стадию влажного измельчения цельной гречневой крупы при температуре ниже 50°C, предпочтительно в диапазоне от комнатной температуры до 50°C, например посредством применения аппарата для грубого помола и/или коллоидного помола. Влажное измельчение преимущественно предотвращает денатурацию белка и обеспечивает получение водной суспензии на основе гречихи с частицами гречихи в указанной суспензии, характеризующимися средним размером частиц, составляющим 100 мкм. Такой размер частиц обеспечивает в дальнейшем эффективную экстракцию белков, крахмала и волокон. Необязательно гречневую крупу можно сначала очищать посредством промывания холодной водой.

Затем pH водной суспензии регулируют до слабоосновного, предусматривающего значение pH, находящееся в диапазоне от 7 до 9, предпочтительно предусматривающего значение pH, находящееся в диапазоне от 7,5 до 8,5. При данном слабоосновном pH белок гречихи характеризуется более высокой растворимостью, и экстракция указанных белков, таким образом, облегчается. Регулирование pH осуществляют с помощью разбавленного водного раствора гидроксида натрия или гидроксида кальция, как, например, с концентрацией 1 н.

Водная суспензия, применимая в настоящем изобретении, содержит растворимые соединения, к которым относятся белки, растворимые углеводы и соли, и нерастворимые соединения, к которым относятся волокна и крахмал.

Стадия b) способа в соответствии с настоящим изобретением предусматривает фракционирование по плотности при значении pH от 7 до 9, предпочтительно от 7,5 до 8,5, на легкую фракцию, содержащую белки, растворимые углеводы и соли, и тяжелую фракцию, содержащую крахмал и волокна. Таким образом, отделение белков проводят на первых стадиях способа. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в предотвращении денатурации белков и сохранении их функциональных и пищевых свойств, а также более высокую степень чистоты белка.

Стадия c) способа в соответствии с настоящим изобретением предусматривает обработку легкой фракции с выделением белков, более конкретно с получением фракции с содержанием белка, составляющим 50-80%.

Конечные белки, происходящие из гречневой крупы, по большей части являются растворимыми, в отличие от белков, происходящих из гречневой муки, которые характеризуются более низкой растворимостью. Действительно, конечные белки, экстрагированные из гречневой муки, содержат часть с нерастворимыми белками и другую часть с растворимыми белками. Таким образом, для гречневой крупы и гречневой муки стадии обработки легкой фракции не являются в точности одинаковыми для обеспечения получения белков, крахмала и волокон с хорошим показателем выхода и высокой степенью чистоты.

Если осуществление способа начинают с гречневой крупы, стадия обработки включает следующие стадии:

c1) регулирование pH легкой фракции до значения pH, соответствующего изоэлектрической точке белков, при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C, с осаждением белков;

c2) фракционирование легкой фракции по плотности с отделением белкового осадка от надосадочной жидкости, содержащей большую часть растворимых углеводов и солей;

c3) обработку белкового осадка при значении pH в диапазоне от 6,5 до 7,5 при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C, с обеспечением нейтрализации и повторной солюбилизации белков;

c4) высушивание белков.

Для отделения растворимых углеводов и солей от белков легкую фракцию, полученную из измельченной гречневой крупы, регулируют до значения pH, соответствующего изоэлектрической точке белков, которое соответствует значению pH, находящемуся в диапазоне от 4 до 5, предпочтительно от 4 до 4,5. В данном диапазоне значений pH белки находятся в осажденном виде, а большая часть растворимых углеводов и солей остается растворимой. pH регулируют с помощью водного раствора 5% хлористоводородной кислоты (об./об.).

Необходимой является обработка легкой фракции при температуре ниже 50°C с целью избегания денатурации белка, предпочтительно при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C. Благодаря этому отделение белков от растворимых углеводов и солей является особенно эффективным.

Фракционирование по плотности обеспечивает разделение растворимых углеводов, солей и белкового осадка, как, например, посредством применения центрифуги с коническими перегородками в роторе.

Выделенный таким образом белковый осадок обрабатывают при значении pH в диапазоне от 6,5 до 7,5 с получением нейтрального водного раствора, в котором солюбилизированы белки. Для повышения эффективности солюбилизации белков нейтральный водный раствор, содержащий белки, преимущественно нагревают при температуре ниже 50°C, предпочтительно при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C, для предотвращения денатурации белка.

Солюбилизированные белки затем высушивают. Стадию высушивания осуществляют посредством применения сублимационной сушилки, вакуумной сушильной печи, барабанной сушилки или распылительной сушилки, предпочтительно посредством применения распылительной сушилки.

В настоящем изобретении распылительное высушивание применяют в качестве способа обезвоживания, который предусматривает распыление в камере суспензии белков в потоке горячего газа. Для этой цели камера содержит впускное отверстие для нагретого газа, выпускное отверстие для отводимого газа и выпускное отверстие для извлечения порошка из высушенных белков. Это является предпочтительным способом высушивания для многих термочувствительных материалов, таких как белки.

Преимущественно распылительное высушивание является быстрым, непрерывным, экономически эффективным, воспроизводимым и масштабируемым способом производства сухих порошков из жидкого материала посредством распыления через распылитель в среде горячего обеспечивающего высушивание газа, обычно представляющего собой воздух.

Сублимационное высушивание, также известное как лиофилизация, является более дорогостоящим способом, применяемым, как правило, в качестве альтернативы в отношении продуктов, которые разрушаются при распылительном высушивании.

Необязательно способ согласно настоящему изобретению включает дополнительную стадию, в которой солюбилизированные белки подвергают пастеризации перед стадией высушивания. Например, пастеризацию проводят в установке, представляющей собой UHT-автоклав, например, посредством нагревания при 121°C в течение 5 с с последующим охлаждением до 30°C.

В настоящем изобретении, если осуществление способа начинают с гречневой муки, стадия обработки легкой фракции включает следующие стадии:

c'1) регулирование pH легкой фракции до значения pH, соответствующего изоэлектрической точке белков, при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C, с осаждением белков;

c'2) фракционирование легкой фракции по плотности с получением белкового осадка и надосадочной жидкости, содержащей растворимые углеводы и соли;

c'3) обработку белкового осадка при значении pH в диапазоне от 6,5 до 7,5 при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C, с обеспечением нейтрализации и частично повторной солюбилизации белков с получением фракции нерастворимых белков и фракции растворимых белков;

c'4) отделение фракции нерастворимых белков от фракции растворимых белков посредством фильтрации;

c'5) высушивание нерастворимых белков;

c'6) высушивание растворимых белков.

Для отделения растворимых углеводов и солей от белков легкую фракцию, полученную из гречневой муки, регулируют до значения pH, соответствующего изоэлектрической точке белков, которое соответствует значению pH, находящемуся в диапазоне от 4 до 5, предпочтительно от 4 до 4,5. pH регулируют с помощью водного раствора 5% хлористоводородной кислоты (об./об.). В данном диапазоне значений pH растворимые белки и нерастворимые белки по большей части находятся в осажденном виде, а большая часть солей остается растворимой. Для предотвращения денатурации белка легкую фракцию необходимо обрабатывать при температуре ниже 50°C, предпочтительно при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C. Благодаря этому отделение белков от растворимых углеводов и солей является особенно эффективным.

Фракционирование по плотности обеспечивает отделение растворимых углеводов и солей от белкового осадка, как, например, посредством применения центрифуги с коническими перегородками в роторе.

Выделенный таким образом белковый осадок затем обрабатывают при значении pH в диапазоне от 6,5 до 7,5 с получением нейтрального водного раствора. В данном диапазоне значений pH растворимые белки находятся в солюбилизированном состоянии, а нерастворимые белки находятся в виде осадка. Для повышения уровня солюбилизации белков нейтральный водный раствор, содержащий белки, нагревают при температуре ниже 50°C, предпочтительно при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C, для предотвращения денатурации белка.

Белки затем подвергают фильтрации с отделением нерастворимых белков (т.е. осадка) от растворимых белков (т.е. надосадочной жидкости), осуществляя разделение по размеру частиц.

Белки затем высушивают. Предпочтительно высушивание растворимых белков и нерастворимых белков проводят посредством применения сублимационной сушилки, вакуумной сушильной печи, барабанной сушилки или распылительной сушилки. Более предпочтительно нерастворимые белки высушивают с помощью вакуумной сушильной печи, а растворимые белки высушивают распылением.

Необязательно способ согласно настоящему изобретению включает дополнительную стадию, в которой солюбилизированные белки подвергают пастеризации перед стадией высушивания. Например, пастеризацию проводят в установке, представляющей собой UHT-автоклав, например, посредством нагревания при 121°C в течение 5 с с последующим охлаждением до 30°C.

Стадия d) способа в соответствии с настоящим изобретением предусматривает обработку тяжелой фракция с отделением крахмала от волокон.

Стадия d) обработки в соответствии с настоящим изобретением включает следующие стадии:

d1) добавление воды к тяжелой фракции при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C, с ресуспендированием тяжелой фракции и получением смеси фракции волокон и фракции крахмала;

d2) отделение фракции волокон от фракции крахмала посредством фильтрации при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C;

d3) высушивание волокон;

d4) удаление остаточных белков из фракции крахмала с использованием различия по плотности при значении pH 6-9 при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C;

d5) высушивание крахмала.

Тяжелую фракцию обрабатывают водой с образованием водной суспензии крахмала и волокон, что будет способствовать их разделению по плотности и/или размеру частиц, предпочтительно посредством фильтрации. Таким образом, получают две отдельные фракции: фракцию волокон и фракцию крахмала.

В предпочтительном варианте осуществления разделение проводят посредством применения сита. Таким образом, волокна остаются на сите, а частицы крахмала проходят через отверстия сита. Например, сито может представлять собой вибрационное сито, вращающееся сито или дуговое сито. Такие сита облегчают разделение крахмала и волокон.

Волокна, выделенные таким образом, затем высушивают, а фракцию крахмала повторно обрабатывают в соответствии со стадией d4) с целью удаления любых оставшихся белков.

В предпочтительном варианте осуществления стадию d4) обработки фракции крахмала повторяют по меньшей мере один раз, более предпочтительно три раза. Преимущественно, повторение данной стадии обеспечивает повышение степени чистоты крахмала и повышение выхода фракции белка. Фракционирование для удаления оставшихся белков из фракции крахмала или стадию обработки фракции крахмала можно выполнять с помощью центрифуги или гидроциклона.

Полученную таким образом фракцию крахмала затем высушивают.

В предпочтительном варианте осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением стадии d3) и d5) высушивания стадии обработки тяжелой фракции осуществляют посредством применения сушилки с псевдоожиженным слоем, сублимационной сушилки или устройства для сушки горячим воздухом.

Необязательно до осуществления высушивания pH фракции крахмала можно регулировать до значения pH 5,5-7.

В предпочтительном варианте осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением все стадии фракционирования по плотности (стадии b), c2), c'2) и d4)) включают стадию механического разделения, такую как декантация или центрифугирование. Например, стадию механического разделения осуществляют посредством применения горизонтального шнекового декантера, центробежного декантера или гидроциклона.

В предпочтительном варианте осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением все стадии отделения посредством фильтрации (стадии c'4) и d2)) осуществляют посредством применения сита, имеющего размер ячейки, находящийся в диапазоне от 100 до 125 мкм, что подходит для разделения частиц на основе различий в их размерах.

В предпочтительном варианте осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением температура для стадий a), c), d) находится строго ниже 50°C для предотвращения денатурации белка гречихи и желатинизации крахмала гречихи. Более предпочтительно температура для стадий a), c), d) находится в диапазоне от комнатной температуры до 50°C. Преимущественным является работа при температуре, приближающейся к 50°C, для обеспечения эффективной солюбилизации белков. Дополнительным преимуществом работы при температуре, приближающейся к 50°C, является тот факт, что снижается уровень роста микроорганизмов.

В способе в соответствии с настоящим изобретением не используют стадию обработки ультразвуком. Главной причиной является тот факт, что обработка ультразвуком может повреждать зерна крахмала и денатурировать белки.

Другим объектом настоящего изобретения являются белки гречихи, полученные с помощью способа в соответствии с настоящим изобретением.

Белки гречихи, полученные с помощью способа согласно настоящему изобретению, характеризуются выходом, находящимся в диапазоне от 2 до 10% от количества гречневой крупы или гречневой муки, и степенью чистоты в диапазоне от 50 до 80%.

Преимущество белков гречихи, полученных с помощью способа согласно настоящему изобретению, заключается в том, что они не денатурируют в ходе осуществления способа согласно настоящему изобретению. Таким образом, их функциональные свойства, такие как растворимость, сохраняются наряду с хорошими органолептическими свойствами и высокой пищевой ценностью. В способе применяют только воду и пищевые кислоты и основания без применения химических растворителей. Следовательно, полученные белки можно рассматривать как ингредиенты, соответствующие принципу «чистая этикетка», и можно использовать во многих путях применения, таких как пути применения, связанные с пищевыми продуктами и напитками, главным образом в качестве источника здоровых, безглютеновых белков растительного происхождения.

Еще одним объектом настоящего изобретения является крахмал гречихи, полученный с помощью способа согласно настоящему изобретению.

Крахмал гречихи, полученный с помощью способа согласно настоящему изобретению, характеризуется выходом, находящимся в диапазоне от 45 до 60% от количества гречневой крупы или гречневой муки, и степенью чистоты, составляющей более 90%, предпочтительно от 95% до 100%.

Преимущество крахмала гречихи, полученного с помощью способа согласно настоящему изобретению, заключается в том, что он не подвергается желатинизации в ходе осуществления способа согласно настоящему изобретению.

Таким образом нежелатинизированный крахмал гречихи сохраняет свои исходные физико-химические свойства, в том числе хорошие показатели устойчивости к сдвигу и нагреванию. Их можно использовать во многих путях применения, как, например, для замены разновидностей сшитого модифицированного крахмала нативным крахмалом, соответствующим принципу «чистая этикетка».

Одним дополнительным объектом настоящего изобретения являются волокна гречихи, полученные с помощью способа согласно настоящему изобретению.

Волокна гречихи, полученные с помощью способа согласно настоящему изобретению, характеризуются выходом менее 35% от количества гречневой крупы или гречневой муки. Волокна потенциально можно использовать для повышения содержания волокон в продуктах питания, как, например, в хлебобулочных изделиях и макаронных изделиях. Вследствие присутствия остаточных количеств крахмала и белков волокна также обладают некоторыми функциональными свойствам, полезными для некоторых путей применения, связанных с продуктами питания, как, например, свойствами связывающего средства и загустителя.

Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными при прочтении представленных ниже примеров, которые иллюстрируют настоящее изобретение, но не ограничивают его.

Примеры

Пример 1

Крупу гречихи посевной (400 г) смешивают с водой в соотношении 1:4 (вес/вес) при 45°C. Затем осуществляют ее размалывание в смесителе в течение 5 мин. с получением водной суспензии. Регулируют pH водной суспензии до значения 8 при 45°C с помощью 1 н. водного раствора гидроксида натрия с обеспечением повышения уровня солюбилизации белков. Обеспечивают солюбилизацию белков в водной суспензии с помощью механического перемешивания в течение 1 часа.

Водную суспензию затем помещают в лабораторную центрифугу при 1700 g на 10 минут при комнатной температуре. Центрифугирование приводит к получению двух фракций: первой фракции (т.е. надосадочной жидкости), богатой белками, растворимыми углеводами и солями, и второй фракции (т.е. осадка), содержащей крахмал и волокна.

Регулируют pH первой фракции до значения pH 4,5 (изоэлектрической точки) посредством добавления 5% хлористоводородной кислоты (об./об.) при 45°C с осаждением белков. Отделение фракции белка (т.е. осадка) от растворимых углеводов и солей (т.е. надосадочной жидкости) проводят с помощью лабораторной центрифуги при 760 g в течение 5 минут при комнатной температуре. Полученную таким образом фракцию белка (т.е. осадок) подвергают нейтрализации при значении pH 7 с помощью 1 н. водного раствора гидроксида натрия при комнатной температуре с обеспечением повторной солюбилизации фракции белка. Фракцию концентрированного белка затем высушивают посредством распылительного высушивания в течение 2 часов. Фракцию белка получают с выходом 6,6% от количества гречневой крупы, и степень ее чистоты составляет 75%.

Вторую фракцию (т.е. осадок), содержащую смесь крахмала и волокна, обрабатывают водой при комнатной температуре и пропускают через сито с размером 120 меш (125 мкм) с получением фракции, богатой волокнами, и фракции, богатой крахмалом. Затем фракцию волокон промывают с помощью воды с удалением остаточного крахмала.

Фракцию волокон высушивают с применением сушилки с псевдоожиженным слоем. Фракцию волокон получают с выходом 22%, и степень ее чистоты составляет 16% целлюлозы.

Для обеспечения удаления остаточных белков из фракции крахмала фракцию крахмала сначала обрабатывают при значении pH 8 с помощью 1 н. водного раствора гидроксида натрия при комнатной температуре, затем после 1 часа механического перемешивания при комнатной температуре. Ее помещают в центрифугу при 1700 g на 10 минут при комнатной температуре. Небольшую фракцию белка получают в виде надосадочной жидкости, а фракцию крахмала – в виде осадка. Данную операцию повторяют 3 раза для удаления всех остаточных белков. Затем фракцию крахмала повторно регулируют до значения pH 7 и высушивают с применением сушилки с псевдоожиженным слоем. Фракцию крахмала получают с выходом 50% от количества измельченной гречневой крупы, и степень ее чистоты составляет 95%.

Пример 2

Муку гречихи посевной (400 г) суспендируют в воде в соотношении 1:4 (вес/вес) и обеспечивают гомогенное смешивание посредством механического перемешивания с целью образования водной суспензии. Регулируют pH водной суспензии до значения 8 при 45°C с помощью 1 н. водного раствора гидроксида натрия с обеспечением повышения уровня солюбилизации белков. Обеспечивают солюбилизацию белков в водной суспензии с помощью механического перемешивания в течение 1 часа.

Водную суспензию затем помещают в лабораторную центрифугу при 1700 g на 10 минут при комнатной температуре. Центрифугирование приводит к получению двух фракций: первой фракции (т.е. надосадочной жидкости), богатой белками, растворимыми углеводами и солями, и второй фракции (т.е. осадка), содержащей смесь крахмала и волокна.

Регулируют pH первой фракции до значения pH 4,5 (изоэлектрической точки) посредством добавления водного раствора 5% хлористоводородной кислоты (об./об.) при 45°C с осаждением белков. Отделение фракции белка (т.е. осадка) от растворимых углеводов и солей (т.е. надосадочной жидкости) проводят с помощью лабораторной центрифуги при 760 g в течение 5 минут при комнатной температуре. Полученную таким образом фракцию белка (т.е. осадок) подвергают нейтрализации при значении pH 7 с помощью 1 н. водного раствора гидроксида натрия при комнатной температуре и затем пропускают через сито с размером 120 меш (125 мкм) с получением фракции нерастворимых белков и фракции растворимых белков. Фракцию растворимого белка высушивают посредством распылительного высушивания в течение 2 часов, и фракцию нерастворимого белка высушивают посредством высушивания в вакуумной печи в течение 8 часов.

Фракцию растворимого белка получают с выходом 3% от количества гречневой муки, и степень ее чистоты составляет 74%. Фракцию нерастворимого белка получают с выходом 3% от количества гречневой муки.

Вторую фракцию (т.е. осадок), содержащую смесь крахмала и волокна, обрабатывают водой при комнатной температуре и пропускают через сито с размером 120 меш (125 мкм) с получением фракции, богатой волокнами, и фракции, богатой крахмалом. Затем фракцию волокон промывают с помощью воды с удалением остаточного крахмала.

Фракцию волокон высушивают с применением сушилки с псевдоожиженным слоем. Фракцию волокон получают с выходом 32%, и степень ее чистоты составляет 10% целлюлозы.

Для обеспечения удаления остаточных белков из фракции крахмала фракцию крахмала сначала обрабатывают при значении pH 8 с помощью 1 н. водного раствора гидроксида натрия при комнатной температуре, затем после 1 часа механического перемешивания при комнатной температуре. Ее помещают в лабораторную центрифугу при 1700 g на 10 минут при комнатной температуре. Небольшую фракцию белка получают в виде надосадочной жидкости, а фракцию крахмала – в виде осадка. Данную операцию повторяют 3 раза для удаления всех остаточных белков. Затем фракцию крахмала повторно регулируют до значения pH 7 и высушивают с применением сушилки с псевдоожиженным слоем. Фракцию крахмала получают с выходом 50% от количества гречневой муки, и степень ее чистоты составляет 95%.

Пример 3

Гречневую крупу (100 кг) смешивают с водой в соотношении 1:4 (вес/вес) при 45°C. Затем осуществляют ее размалывание в мельнице для грубого помола, а затем коллоидной мельнице до достижения среднего размера частиц, составляющего 100 мкм. Регулируют pH водной суспензии до значения 8 при 45°C с помощью 1 н. водного раствора гидроксида натрия с обеспечением повышения уровня солюбилизации белков. Обеспечивают солюбилизацию белков в водной суспензии с помощью механического перемешивания в течение по меньшей мере 1 часа. Водную суспензию затем помещают в горизонтальный декантер при 3500 g при комнатной температуре. Центрифугирование приводит к получению двух фракций: первой фракции (т.е. надосадочной жидкости), богатой белками, растворимыми углеводами, солями, и второй фракции (т.е. осадка), содержащей крахмал и волокна.

Регулируют pH первой фракции до значения pH 4,5 (изоэлектрической точки) посредством добавления 5% хлористоводородной кислоты (об./об.) при 45°C к первой фракции с осаждением белков. Отделение фракции белка (т.е. осадка) от растворимых углеводов и солей (т.е. надосадочной жидкости) проводят с помощью центрифуги с коническими перегородками в роторе при 9500 g при комнатной температуре. Полученную таким образом фракцию белка (т.е. осадок) подвергают нейтрализации при значении pH 7 с помощью 1 н. водного раствора гидроксида натрия при комнатной температуре с обеспечением повторной солюбилизации фракции белка. Фракцию концентрированного белка затем высушивают посредством распылительного высушивания в течение 2 часов при температуре на входе 170°C и температуре на выходе 105°C.

Фракцию белка получают с выходом 2% от количества гречневой крупы, и степень ее чистоты составляет 65%.

Вторую фракцию (т.е. осадок), содержащую смесь крахмала и волокна, обрабатывают водой при комнатной температуре и пропускают через сито с размером 150 меш с получением фракции, богатой волокнами, и фракции, богатой крахмалом.

Фракцию волокон высушивают с применением устройства для сушки горячим воздухом. Фракцию волокон получают с выходом 12%, и степень ее чистоты составляет 10% общего волокна.

Для обеспечения удаления остаточных белков из фракции крахмала фракцию крахмала подвергают очистке с помощью гидроциклона. Небольшую фракцию белка получают в виде легкой фазы, а фракцию крахмала – в виде тяжелой фазы. Затем фракцию крахмала высушивают с применением фильтр-пресса и сушилки с псевдоожиженным слоем.

Фракцию крахмала получают с выходом 50% от количества измельченной гречневой крупы, и степень ее чистоты составляет 92%.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способу экстрагирования белка, крахмала и волокон из гречневой крупы или муки. Способ включает a) получение при температуре ниже 50°C водной суспензии из гречневой муки или из гречневой крупы со значением pH от 7 до 9; b) фракционирование водной суспензии по плотности с получением легкой фракции, содержащей белки, растворимые углеводы и соли, и тяжелой фракции, содержащей крахмал и волокна; c) обработку легкой фракции с выделением белков; d) обработку тяжелой фракции с отделением крахмала от волокон, при этом стадия a) получения водной суспензии предусматривает стадию добавления воды к гречневой муке или к гречневой крупе в соотношении 4:1 (мас./мас.) при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C. Способ позволяет выделить компоненты без использования органических растворителей и органических реактивов, т.е. по принципу «чистая этикетка». 5 з.п. ф-лы, 3 пр.

1. Способ экстрагирования белков, крахмала и волокон из гречневой муки или из гречневой крупы, который не предусматривает использование органических растворителей и органических реактивов и

который включает следующие стадии:

a) получение при температуре ниже 50°C водной суспензии из гречневой муки или из гречневой крупы со значением pH от 7 до 9;

b) фракционирование водной суспензии по плотности с получением легкой фракции, содержащей белки, растворимые углеводы и соли, и тяжелой фракции, содержащей крахмал и волокна;

c) обработку легкой фракции с выделением белков;

d) обработку тяжелой фракции с отделением крахмала от волокон,

при этом стадия a) получения водной суспензии предусматривает стадию добавления воды к гречневой муке или к гречневой крупе в соотношении 4:1 (мас./мас.) при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C,

при этом в случае осуществления способа с использованием в качестве исходного материала гречневой крупы стадия a) получения водной суспензии дополнительно предусматривает стадию влажного измельчения с получением водной суспензии гречихи с частицами гречихи в указанной суспензии, характеризующимися средним размером частиц, составляющим 100 мкм, а стадия c) обработки легкой фракции включает следующие этапы:

с1) регулирование pH легкой фракции до значения pH, соответствующего изоэлектрической точке белков, при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C, с осаждением белков;

с2) фракционирование легкой фракции по плотности с отделением белкового осадка от надосадочной жидкости, содержащей растворимые углеводы и соли;

с3) обработку белкового осадка при значении pH в диапазоне от 6,5 до 7,5 при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C, с обеспечением нейтрализации и повторной солюбилизации белков;

с4) сушку белков,

и где в случае осуществления способа с использованием в качестве исходного материала гречневой муки стадия c) обработки легкой фракции включает следующие этапы:

с'1) регулирование pH легкой фракции до значения pH, соответствующего изоэлектрической точке белков, при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C, с осаждением белков;

c'2) фракционирование легкой фракции по плотности с получением белкового осадка и надосадочной жидкости, содержащей растворимые углеводы и соли;

c'3) обработку белкового осадка при значении pH в диапазоне от 6,5 до 7,5 при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C, с обеспечением нейтрализации и частично повторной солюбилизации белков с получением фракции нерастворимых белков и фракции растворимых белков;

c'4) отделение фракции нерастворимых белков от фракции растворимых белков посредством фильтрации;

c'5) сушку нерастворимых белков;

c'6) сушку растворимых белков,

и в котором стадия d) обработки тяжелой фракции включает следующие этапы:

d1) добавление воды к тяжелой фракции при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C, с ресуспендированием тяжелой фракции и получением фракции волокон и фракции крахмала;

d2) отделение, предпочтительно посредством фильтрации, фракции волокон от фракции крахмала, проводимое при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C;

d3) сушку волокон;

d4) удаление остаточных белков из фракции крахмала с использованием различия по плотности при значении pH 6-9 при температуре, находящейся в диапазоне от комнатной температуры до 50°C;

d5) сушку фракции крахмала.

2. Способ по п.1, в котором этап d4) обработки фракции крахмала повторяют по меньшей мере один раз, более предпочтительно три раза.

3. Способ по п.1 или 2, в котором этапы d3) и d5) сушки стадии обработки тяжелой фракции осуществляют посредством применения сушилки с псевдоожиженным слоем, сублимационной сушилки или устройства для сушки горячим воздухом.

4. Способ по любому из пп.1–3, в котором этапы c4), c'5) и c'6) сушки стадии обработки легкой фракции осуществляют посредством применения вакуумной сушильной печи, сублимационной сушилки или распылительной сушилки.

5. Способ по любому из пп.1–4, в котором стадии отделения (этапы c'4) и d2)) посредством фильтрации осуществляют с применением сита, имеющего размер ячейки, находящийся в диапазоне от 100 до 125 мкм.

6. Способ по любому из пп.1–5, в котором стадия фракционирования по плотности (стадия b), этапы c2), c'2) и d4)) предусматривает стадию механического фракционирования, при этом стадию механического фракционирования осуществляют посредством применения горизонтального шнекового декантера, центробежного декантера или гидроциклона.