СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО БЕЛКА Российский патент 2024 года по МПК A23J1/14 A23J3/14 A23J3/32 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения белка из растительного сырья, в частности из жмыха семян льна.

Известен способ «Получения альбуминно-глобулинового белка «Линумина» из жмыха семян льна» [Патент RU №2232513 С-1, опубл. 20.07.2004]. Способ получения белка из жмыха масличных культур, предусматривает экстрагирование альбумина из исходного сырья раствором поваренной соли с концентрацией не более 7%, отделение от белкового раствора осадка в виде жмыховой пасты, осаждение альбумина из белкового раствора раствором соляной кислоты при рН 3,5-4,5 с последующим отделением альбумина, промывкой водой в соотношении 1:10 и сушкой. При этом в качестве исходного сырья берут жмых семян льна. А перед промывкой альбумин сушат и измельчают до мелкодисперсного состояния. Жмыховую пасту после отделения ее от белкового раствора подвергают экстрагированию раствором гидроксида натрия в питьевой воде с рН 8,5-9 с образованием при этом жмыховой пульпы, отделяют из последней белковый раствор, осаждают из него глобулин раствором соляной кислоты с рН 3,5-4,5 с последующим отделением глобулина промывкой его водой и сушкой.

Недостатками данного способа являются многостадийность экстракционного процесса, что повышает длительность осуществления процесса, большое количество технологических вод, которые необходимо подвергать очистке для предупреждения экологического загрязнения, слишком трудоемкий, сложный и энергетически затратный способ производства, низкое содержание белка.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является «Способ получения белка из жмыха семян льна» [Патент RU № 2437552 С-1, опубликованный 27.12.2011]. Способ получения белка из жмыха семян льна, включающий измельчение сырья, удаление водорастворимых небелковых слизистых веществ путем обработки жмыха подкисленным водным раствором рН 3,5-4,0 в соотношении 1:15 в течение 0,5-1 ч, отделение раствора слизей от жмыха, промывку жмыха водой от остатков слизей, отделение промывочной воды от жмыха, экстракцию белка из бесслизевого жмыха семян льна 0,5-0,8 М раствором хлорида натрия в щелочной среде при рН 9-10 и температуре 20-40°С в течение 1-3 ч, отделение белкового экстракта от нерастворимого осадка, осаждение белка из экстракта кислотой, отделение осажденного белка, его промывку и сушку.

Недостатками данного способа являются длительность осуществления процесса, многостадийность, невысокое содержание белка, сложность, трудоемкость и высокие энергетические затраты.

Изобретение направленно на разработку способа получения растительного белка из жмыха льна, расширяющего ассортимент получения растительных белков, с высокими показателями качества, за счет увеличения в нем содержания протеина с высоким содержанием белка и сокращение времени технологического процесса.

Это достигается тем, что способ получения растительного белка, включает измельчение сырья, удаление водорастворимых небелковых слизистых веществ путем обработки жмыха подкисленным водным раствором НCl рН 3,5-4,0 в соотношении 1:15 в течение 0,5-1 час, отделение раствора слизей от жмыха, промывку жмыха водой от остатков слизей, отделение промывочной воды от жмыха, экстракцию белка из бесслизевого жмыха льна 0,5-0,8 М раствором хлорида натрия в щелочной среде при рН 9-10 и температуре 20-40 °С в течение 1-3 час, отделение белкового экстракта от нерастворимого осадка, осаждения белка из экстракта кислотой, отделение осажденного белка, его промывку и сушку. При этом измельчение сырья проводят на ножевой мельнице в течение 2-3 мин, просеивают на виброситах до фракции 0,25-0,5 мм, смешивание производят при постоянном перемешивании верхнеприводной мешалкой с частотой вращения 900-1000 об/мин, центрифугирование проводят в течение 10 мин, промывку водой проводят 10-15 мин при постоянном перемешивании верхнеприводной мешалкой с частотой вращения 300-350 об/мин, обрабатывают ультразвуком с частотой 40 кГц в течение 20-30 мин.

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ получения белка из жмыха льна семян отличается тем, что перед экстракцией белка льняной жмых измельчают на ножевой мельнице в течение 2-3 мин с последующим отделением на виброситах фракции в диапазоне 0,25-0,5 мм. В следствие диспергирования частиц жмыха льна увеличивается поверхность контакта реагирующих фаз, что приводит к увеличению выхода белковой массы, обработка ультразвуком с частотой 40 кГц в течение 20-30 мин изменяет конформационную подвижность белка, разрушает его структуру, что также способствует его выходу из льняного жмыха. Механические эффекты ультразвука обеспечивают более быстрое и более полное проникновение растворителя внутрь материалов клетки и улучшают перенос массы. Ультразвук обеспечивает большее проникновение растворителя в растительную ткань и улучшает массоперенос.

Экспериментально установлено, что при обработке измельченного жмыха ультразвуком с частотой менее 40 кГц в течение 15-20 мин выход белка составлял около 73%, а при обработке измельченного жмыха ультразвуком с частотой более 40 кГц в течение 30-35 мин выход белка составлял около 76%. Установлено, что наиболее оптимальной была обработка ультразвуком с частотой 40 кГц в течение 20-30 мин выход белка составил 78,10-79 %.

Это позволяет снизить последующие этапы энергозатрат упростить способ получения и повысить качество за счет увеличения в нем содержания протеина с высоким выходом белка.

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения «новизна».

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в данной области техники не подтвердило наличия в последних признаков, совпадающих с его отличительными признаками, или признаков, влияющих на достижение указанного технического результата. Это позволило сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».

Выбор жмыха в качестве сырья, получаемого после обезжиривания семян льна методом «холодного» прессования, объясняется тем, что жмых является концентрированным источником белка и его стоимость как отхода маслодельного производства значительно ниже стоимости семян льна.

Характеристика компонентов.

Для получения белка используют жмых льняной, например Краснодарского производства со следующими показателями табл.1.

Таблица 1.

Состав жмыха льна, %

содержание белка содержание жира содержание сырой клетчатки углеводы содержание влаги остальное 20-30 10-12 8-10 5-7 7-9 32-50

Пример способа получения растительного белка из жмыха семян льна.

Жмых льна измельчают на ножевой мельнице в течение 2-3 мин в количестве 200 г.;

просеивают измельченный жмых льна на виброситах до фракции 0,25-0,5 мм.;

смешивают 180 г. измельченного жмыха с 2700 мл. подкисленного водного раствора НCl рН 3,5-4,0 в соотношении 1:15 в течение 0,5-1 ч, при постоянном перемешивании верхнеприводной мешалкой с частотой вращения 900-1000 об/мин;

центрифугируют в течение 10 мин при 3000 об/мин с отделением раствора от жмыха;

к влажному жмыху для промывки добавляют 1800 мл воды и примешивают в течение 10-15 мин верхнеприводной мешалкой с частотой вращения 300-350 об/мин;

промывную воду отделяют центрифугированием от бесслизевого жмыха в течение 10 мин при 3000 об/мин;

к бесслизевому жмыху добавляют 1200 мл. 0,8 М раствором NaCl доводят рН до 9,5-10 добавляя 30% раствор NaOH;

обрабатывают ультразвуком с частотой 40 кГц в течение 20-30 мин;

экстракт белка отделяют от жмыхового остатка центрифугированием в течение 10 мин, при 3000 об/мин;

в белковый экстракт для осаждения белка добавляют 3Н раствор НCl до достижения рН 3,5. Белок выдерживают для коагуляции (сближение и склеивание белковых частиц, в результате чего увеличивается их размер, и они легко выпадают в осадок) в течение 30-50 мин;

белок отделяют от сывороточной воды центрифугированием в течение 10 мин при 3000 об/мин;

отделенный белок промывают водой в соотношении 1:10 при непрерывного перемешивания в течение 10-15 мин;

отделяют промывную воду центрифугированием смеси в течение 10 мин при 3000 об/мин;

влажный белок подвергают распылительному высушиванию при температуре 35 °С до влажности 8-9%.

Полученный продукт представляет собой порошок светло-кремового цвета с содержанием белка 78,10- 79,00%.

Содержание белка в полученном продукте определяли методом Къельдаля. Метод Къельдаля предназначен для определения содержания белка в продукте с целью контроля его энергетической ценности. Сущность метода состоит в разрушении органического вещества навески концентрированной серной кислотой в присутствии катализаторов. Для пересчета на содержание белка количество азота, содержащегося в навеске, умножают на соответствующий коэффициент. Коэффициенты пересчета выведены на основании процентного содержания азота в отдельных видах продуктов. Полученный продукт содержал 78,10-79 % белка, данные представлены в табл. 2.

Таблица 2

Содержание белка в продукте при разной степени измельчения исходного сырья и обработки ультразвуком %.

степени измельчения исходного сырья содержание белка в продукте Более 0,5 мм 73,80 Фракция 0,25 мм 78,10 Фракция 0,5 мм 79,00 Фракция менее 0,25 76,50

Из табл. 2 видно, что при измельчении до размера фракции более 0,5 мм выход белка составляет 73,80%, а снижение размера частиц менее 0,25 мм позволяет извлечь 76,50% белка. При измельчении жмыха до размера фракции 0,5 мм и 0,25 мм содержание извлекаемого белка составило 78,10% и 79,00% соответственно. Установлено, что наиболее оптимальным является размер фракций в диапазоне 0,25-0,5 мм.

При таком оптимальном измельчении, с последующим отделением на виброситах оптимальной фракции от 0,25-0,5 мм, вследствие диспергирования частиц жмыха льна увеличивается поверхность контакта реагирующих фаз, что приводит к увеличению выхода белковой массы, обработка ультразвуком с частотой 40 кГц в течение 20-30 мин изменяет конформационную подвижность белка, разрушает его структуру, что также способствует его выходу из льняного жмыха. Механические эффекты ультразвука обеспечивают более быстрое и более полное проникновение растворителя внутрь материалов клетки и улучшают перенос массы. Ультразвук обеспечивает большее проникновение растворителя в растительную ткань и улучшает массоперенос.

Это позволяет снизить последующие этапы энергозатрат упростить способ получения и повысить качество за счет увеличения в нем содержания протеина с высоким выходом белка.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Раскрыт способ получения растительного белка из жмыха семян льна, характеризующийся тем, что производят измельчение сырья, удаление водорастворимых небелковых слизистых веществ путем обработки жмыха подкисленным водным раствором НCl рН 3,5-4,0 в соотношении 1:15 в течение 0,5-1 ч, отделение раствора слизей от жмыха, промывку жмыха, отделение промывочной воды, экстракцию белка из бесслизевого жмыха семян льна 0,5-0,8 М раствором хлорида натрия в щелочной среде при рН 9-10 и температуре 20-40°С в течение 1-3 ч, отделение белкового экстракта, осаждения белка из экстракта кислотой, отделение осажденного белка центрифугированием, его промывку и сушку, на стадии экстракции белка из бесслизевого жмыха его обрабатывают ультразвуком с частотой 40 кГц в течение 20-30 мин. Изобретение обеспечивает получение растительного белка из жмыха семян льна с высоким содержанием белка и сокращением времени технологического процесса. 2 табл., 1 пр.

Способ получения растительного белка из жмыха семян льна, включающий измельчение сырья, удаление водорастворимых небелковых слизистых веществ путем обработки жмыха подкисленным водным раствором НCl рН 3,5-4,0 в соотношении 1:15 в течение 0,5-1 ч, отделение раствора слизей от жмыха центрифугированием, промывку жмыха водой от остатков слизей, отделение промывочной воды от жмыха центрифугированием, экстракцию белка из бесслизевого жмыха семян льна 0,5-0,8 М раствором хлорида натрия в щелочной среде при рН 9-10 и температуре 20-40°С в течение 1-3 ч, отделение белкового экстракта от нерастворимого осадка центрифугированием, осаждения белка из экстракта кислотой, отделение осажденного белка центрифугированием, его промывку и сушку, отличающийся тем, что измельчение проводят на ножевой мельнице в течение 2-3 мин, просеивают на виброситах до фракции 0,25-0,5 мм, обработку жмыха подкисленным водным раствором НCl производят при постоянном перемешивании верхнеприводной мешалкой с частотой вращения 900-1000 об/мин, центрифугирование проводят в течение 10 мин, промывку водой проводят 10-15 мин при постоянном перемешивании верхнеприводной мешалкой с частотой вращения 300-350 об/мин, на стадии экстракции белка из бесслизевого жмыха его обрабатывают ультразвуком с частотой 40 кГц в течение 20-30 мин.