Линия комплексной переработки жмыхов масличных культур Российский патент 2024 года по МПК A23J1/14 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для комплексной переработки жмыхов масличных культур.

Известен способ получения белкового изолята из масличной канолы [Пат. № 2363234 РФ, МПК А23J 1/14, № 2006143193/13; Заявлено 06.05.2005; Опубл. 10.08.2009, Бюл. № 22], включающий экстрагирование муки из семян масличной канолы водным раствором хлорида кальция для солюбилизации белка из указанной муки с целью получения водного раствора белка, причем ингибирование экстракции фитиновой кислоты обеспечивается путем экстракции указанной муки водным раствором кальция при температуре от 45 до 70 °С, предпочтительно от 55 до 65 °С, отделение водного раствора белка от осадка указанной муки, увеличение концентрации белка в водном растворе белка до концентрации, по меньшей мере, 50 г/л при сохранении ионной силы раствора на постоянном уровне для получения концентрированного раствора белка, разбавление названного концентрированного раствора белка холодной водой с температурой ниже 15 °С с целью вызвать образование белковых мицелл, осаждение белковых мицелл с образованием аморфной массы, и отделение белковой мицеллярной массы от супернатанта, имеющей содержание белка, по меньшей мере 90 % по весу (N×6,25) в пересчете на сухой вес, от супернатанта.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет извлекать углеводный комплекс.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является получение продуктов растворимого белка из конопли [Пат. № 2728862 РФ, МПК А23J 1/14, № 2015106890; Заявлено 01.08.2013; Опубл. 31.07.2020, Бюл. № 22], в котором коноплю экстрагируют водным раствором соли кальция для солюбилизации белка с образованием водного раствора белка. Затем частично отделяют водный раствор белка конопли от остаточного источника белка. Разбавляют водный раствор белка конопли. Регулируют pH водного раствора белка до pH от 1,5 до 4,4 для получения подкисленного водного раствора белка. Далее концентрируют водный раствор белка при помощи баромембранной технологии с использованием селективных мембран и затем сушат раствор белка.

Недостатком известной линии является то, что он позволяет получить изолят белка преимущественно в неденатурированном виде, имеющий сниженное содержание непитательных веществ.

Технической задачей изобретения является увеличение технологических возможностей линии, которая позволяет комплексно перерабатывать жмых масличных культур с получением высушенного белка и высушенного углеводного комплекса.

Для решения технической задачи изобретения предложена линия комплексной переработки жмыхов масличных культур, характеризующаяся тем, что она содержит последовательно соединенные производственный бункер с роторным питателем для порционного дозирования жмыха, шаровую мельницу, магнитную колонку, просеиватель, промежуточный бункер-накопитель, ферментер, центрифугу, промежуточную емкость, баромембранную установку, емкости для белкового концентрата и фильтрата, при этом фильтрат из соответствующей емкости направляется в кожухотрубчатый теплообменник, многокорпусную вакуум-выпарную установку с барометрическим конденсатором и вакуум-насосом, емкость для концентрированного фильтрата, из которой он насосом подается в кристаллизатор и вальцовую сушилку, затем высушенный фильтрат подается в загрузочный бункер фасовочно-упаковочного автомата; а белковый концентрат из соответствующей емкости направляется в кожухотрубчатый теплообменник, многокорпусную вакуум-выпарную установку с барометрическим конденсатором и вакуум-насосом, емкость для концентрированного белка, из которой он насосом подается в распылительную сушилку, затем высушенный белок направляется в виброохладитель, а из него – в загрузочный бункер фасовочно-упаковочного автомата.

На фиг. 1 представлена линия комплексной переработки жмыхов масличных культур.

Линия комплексной переработки жмыхов масличных культур (фиг. 1) содержит производственный бункер 1 с роторным питателем 2 для дозирования порционного дозирования жмыха, шаровую мельницу 3, магнитную колонку 4, просеиватель 5, промежуточный бункер-накопитель 6 с роторным питателем 7, ферментер 8 с вентилем 9, центрифугу 10, промежуточную емкость 11 с вентилем 12, баромембранную установку 13, емкость 14 для белкового концентрата с вентилем 16, емкость 15 для фильтрата с вентилем 17.

Емкость 15 для концентрированного фильтрата с вентилем 17 соединена с кожухотрубчатым теплообменником 18 и многокорпусной вакуум-выпарной установкой 19 с барометрическим конденсатором 20 и вакуум-насосом 21. Уваренный (концентрированный) фильтрат подается в емкость 22 для концентрированного фильтрата, из которой он насосом 23 подается в кристаллизатор 24 и затем в вальцовую сушилку 25. Далее высушенный фильтрат направляется в загрузочный бункер 26 фасовочно-упаковочного автомата 27.

Емкость 14 для белкового концентрата с вентилем 16 соединена с кожухотрубчатым теплообменником 28 и многокорпусной вакуум-выпарной установкой 29 с барометрическим конденсатором 30 и вакуум-насосом 31. Уваренный (концентрированный) белок подается в емкость 32 для концентрированного белка, из которой он насосом 33 подается в распылительную сушилку 36, в состав которой входят нагнетающий вентилятор 34, калорифер 35 и циклон 37 для первичной (предварительной) очистки отработанного воздуха, выходящего из распылительной сушилки 36, от частиц белка и рукавный фильтр 38 для вторичной (тонкой) очистки отработанного воздуха от мельчайших частиц белка. Затем высушенный белок направляется в виброохладитель 39, оснащенный вентилятором 40 для подачи холодного воздуха. Отработанный (нагретый) воздух направляется в циклон 37 для очистки отработанного воздуха от частиц белка.

Охлажденные частицы белка направляются в загрузочный бункер 41 фасовочно-упаковочного автомата 42.

Предлагаемая линия комплексной переработки жмыхов масличных культур работает следующим образом (фиг. 1).

Жмых масличных культур (подсолнечный, рапсовый, амарантовый, соевый и т.п.), хранящийся в бункере 1, порционно подается роторным питателем 2 в шаровую мельницу 3, в которой измельчается до заданного гранулометрического состава (до размера частиц от 5 до 50 мкм). Затем измельченные частицы жмыха подаются в магнитную колонку 3, где очищаются от ферромагнитных примесей. Очищенные измельченные частицы жмыха подаются в просеиватель 5, из которого частицы с размером 5-50 мкм направляются в бункер-накопитель 6 с роторным питателем 7, а частицы с размером более 50 мкм направляются в шаровую мельницу 3 для повторного измельчения до требуемого размера.

Из бункера-накопителя 6 с помощью роторного питателя 7 измельченные частицы жмыха загружаются определенными порциями в ферментер 8, в который одновременно подается очищенная вода и один из компонентов в зависимости от вида гидролиза: фермент для осуществления ферментного гидролиза, кислота – для кислотного гидролиза или щелочь – для щелочного гидролиза) в необходимом количестве. Причем выбор способа гидролиза определяется химическим составом белково-углеводного комплекса жмыха соответствующего вида масличных культур.

В зависимости от применяющегося катализатора различают кислотный, щелочной и ферментативный гидролиз.

Кислотный гидролиз осуществляется кипячением раствора белка в течение 16-92 часов при температуре 110 °С раствором соляной и серной кислот.

Щелочной гидролиз производится кипячением раствора белка в течение 4-8 часов, при 110 °С нормальным раствором NaOH.

Ферментативный гидролиз белков происходит при участии при действии протеолитических ферментов (протеиназ (пептидаз): трипсин, пепсин) при температуре 37-38 °С. Для гидролиза крахмала жмыха масличных культур используются промышленные ферментные препараты амилолитического действия. Выбор связан с известной спецификой их действия на углеводные компоненты. Препараты последовательно расщепляют α-1,4-глюкозидные связи с образованием α-декстринов, глюкозы, мальтозы α-1,6-глюкозидные связи с образованием глюкозы в качестве продукта гидролиза, температурный оптимум 58-60 °С.

Затем в термостатируемый корпус ферментера 8 подается горячая вода для поддержания заданной температуры гидролиза и включается мешалка, обеспечивая необходимый гидродинамический режим.

После завершения гидролиза полученный субстрат из ферментера 8 при открытом вентиле 9 выгружается в центрифугу 10, в которой под действием центробежных сил происходит его разделение на твердый осадок и жидкую суспензию, подаваемую в промежуточную емкость 11. Из емкости 11 при открытом вентиле 12 жидкая суспензия направляется в баромембранную установку 13, в которой происходит ее разделение на концентрат белка, скапливающийся на поверхности полупроницаемых мембран, и супернатант (концентрированный раствор углеводной фракции) – жидкая фаза, находящаяся над твердым осадком, который скапливается на поверхности полупроницаемых мембран.

Соответственно концентрат белка из баромембранной установки 13 подается в емкость 14 для белкового концентрата, а супернатант (концентрированный раствор углеводной фракции) – в емкость 15 для фильтрата.

Далее белковый концентрат с содержанием сухих веществ (СВ) 15 % из емкости 14 направляется при открытом вентиле 16 в кожухотрубчатый теплообменник 28, в который одновременно подается пар для нагрева белкового концентрата до температуры 78-82 °С, и затем в многокорпусную вакуум-выпарную установку 29 с барометрическим конденсатором 30 и вакуум-насосом 31. В установке 29 белковый концентрат уваривается до содержания сухих веществ (СВ) 45 %. Уваренный (концентрированный) белок подается в емкость 32 для концентрированного белка, из которой он насосом 33 подается в распылительную сушилку 36, в которую одновременно подается с помощью нагнетающего вентилятора 34 горячий воздух, нагретый до температуры 185 °С в калорифере 35. Высушиваемый белковый концентрат вращающимся диском диспергируется в сушильной камере и высушивает в потоке теплоносителя нагретого воздуха. Навстречу распыленному раствору движется из сушилки отработанный воздух, содержащий мельчайшие частицы раствора. Благодаря взаимодействию воздуха и капель раствора происходит процесс испарения и выпадения сухих частиц из потока воздуха. Благодаря развитой поверхности диспергированных частиц процесс протекает практически мгновенно, поэтому можно использовать высокие температуры газов, не опасаясь ухудшения качества продукта. Сухой продукт в виде порошка падает на дно сушильной камеры, откуда непрерывно удаляется.

Отработанный воздух, выходящий из распылительной сушилки 36, направляют в циклон 37 для первичной (предварительной) очистки от частиц белка и рукавный фильтр 38 для вторичной (тонкой) очистки отработанного воздуха от мельчайших частиц белка. Затем высушенный белок направляется в виброохладитель 39 для охлаждения до 25-30 °С холодным воздухом, подаваемым вентилятором 40. Отработанный (нагретый) воздух из виброохладителя 39 направляется в циклон 37 для очистки отработанного воздуха от частиц белка.

Охлажденные частицы белка направляются в загрузочный бункер 41 фасовочно-упаковочного автомата 42 и далее на склад готовой продукции.

Далее супернатант (концентрированный раствор углеводной фракции) с содержанием сухих веществ (СВ) 15 % из емкости 15 направляется при открытом вентиле 17 в кожухотрубчатый теплообменник 18, в который одновременно подается пар для нагрева супернатанта до температуры 78-82 °С, и затем в многокорпусную вакуум-выпарную установку 19 с барометрическим конденсатором 20 и вакуум-насосом 21. В установке 19 супернатант уваривается до содержания сухих веществ (СВ) 45 %. Уваренный (концентрированный) супернатант подается в емкость 22 для концентрированного белка, из которой он насосом 23 подается в кристаллизатор 24, а затем в вальцовую сушилку 25, во внутреннюю полость вращающихся вальцов одновременно подается пар, который нагревает поверхность до заданной температуры.

Длительность сушки при этом способе зависит от начального и конечного влагосодержания, толщины слоя продукта, температуры нагрева вальцов и регулируется их частотой вращения. При этом температура готового продукта зависит только от длительности контакта высушенной пленки продукта с горячей поверхностью вальцов. Для снятия продукта с вальцов служат ножи, которые поджимаются к вальцам. Для транспортировки продукта от вальцов в дробилку устанавливаются два шнековых транспортера. С боковых сторон пространство между вальцами плотно закрыто деревянными пластинами, сверху между вальцами и этими пластинами образуется ванна. Вальцы, вращаясь в противоположном направлении, намазывают на себя сгущенный супернатант и на поверхности вальцов он высыхает. Высушенная пленка снимается с вальцов ножами и попадает в шнековый транспортер, который передает высушенный продукт в дробилку для измельчения.

Далее высушенный супернатант направляется в загрузочный бункер 26 фасовочно-упаковочного автомата 27 и направляется на склад готовой продукции для дальнейшей реализации.

Предлагаемая линия комплексной переработки жмыхов масличных культур позволяет:

– добиться комплексной, безотходной переработки жмыхов масличных культур и получить высококачественные высушенные белок и углеводный комплекс;

– расширить ассортимент выпускаемых функциональных белковых и углеводных добавок заданной пищевой ценности, адаптированных для различных возрастных и социальных групп населения;

– повысить хранимоспособность высушенных функциональных белковых и углеводных добавок.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для комплексной переработки жмыхов масличных культур. Предложена линия комплексной переработки жмыхов масличных культур. Линия содержит последовательно соединенные производственный бункер с роторным питателем для порционного дозирования жмыха, шаровую мельницу, магнитную колонку, просеиватель, промежуточный бункер-накопитель, ферментер, центрифугу, промежуточную емкость, баромембранную установку, емкости для белкового концентрата и фильтрата, при этом фильтрат из соответствующей емкости направляется в кожухотрубчатый теплообменник, многокорпусную вакуум-выпарную установку с барометрическим конденсатором и вакуум-насосом, емкость для концентрированного фильтрата, из которой он насосом подается в кристаллизатор и вальцовую сушилку, затем высушенный фильтрат подается в загрузочный бункер фасовочно-упаковочного автомата; а белковый концентрат из соответствующей емкости направляется в кожухотрубчатый теплообменник, многокорпусную вакуум-выпарную установку с барометрическим конденсатором и вакуум-насосом, емкость для концентрированного белка, из которой он насосом подается в распылительную сушилку, затем высушенный белок направляется в виброохладитель, а из него – в загрузочный бункер фасовочно-упаковочного автомата. Линия позволяет комплексно перерабатывать жмых масличных культур с получением высушенного белка и высушенного углеводного комплекса. 1 ил.

Линия комплексной переработки жмыхов масличных культур, характеризующаяся тем, что она содержит последовательно соединенные производственный бункер с роторным питателем для порционного дозирования жмыха, шаровую мельницу, магнитную колонку, просеиватель, промежуточный бункер-накопитель, ферментер, центрифугу, промежуточную емкость, баромембранную установку, емкости для белкового концентрата и фильтрата, при этом фильтрат из соответствующей емкости направляется в кожухотрубчатый теплообменник, многокорпусную вакуум-выпарную установку с барометрическим конденсатором и вакуум-насосом, емкость для концентрированного фильтрата, из которой он насосом подается в кристаллизатор и вальцовую сушилку, затем высушенный фильтрат подается в загрузочный бункер фасовочно-упаковочного автомата; а белковый концентрат из соответствующей емкости направляется в кожухотрубчатый теплообменник, многокорпусную вакуум-выпарную установку с барометрическим конденсатором и вакуум-насосом, емкость для концентрированного белка, из которой он насосом подается в распылительную сушилку, затем высушенный белок направляется в виброохладитель, а из него – в загрузочный бункер фасовочно-упаковочного автомата.