Способ получения микробиологически чистого крахмала и способ получения модифицированного крахмала

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО КРАХМАЛА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО КРАХМАЛА(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию(72) Авторы Литвяк Владимир Владимирович Ловкис Зенон Валентинович Петюшев Николай Николаевич Круль Леонид Петрович Гринюк Евгений Валерьевич Мурашко Елена Алексеевна(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Научнопрактический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию(57) 1. Способ получения микробиологически чистого крахмала, предусматривающий его облучение, отличающийся тем, что облучение осуществляют ионизирующим излучением в виде пучка ускоренных электронов с энергией 6-7 МэВ, создаваемым линейным ускорителем электронов УЭЛВ-10-10, при этом доза облучения составляет 5-10 кГр. 2. Способ получения модифицированного крахмала, предусматривающий его облучение, отличающийся тем, что облучение осуществляют ионизирующим излучением в виде пучка ускоренных электронов с энергией 6-7 МэВ, создаваемым линейным ускорителем электронов УЭЛВ-10-10, при этом доза облучения составляет 110-220 кГр. Изобретение относится к пищевой промышленности, может использоваться, в частности, в крахмалопаточной отрасли, при производстве физически модифицированного расщепленного крахмала, способного растворяться в холодной воде, к фармацевтической для получения микробиологически чистого крахмала, а также к целлюлозно-бумажной,текстильной и строительной промышленности. Изобретение позволяет разработать высокоэффективный, экономичный способ получения микробиологически чистого крахмала и модифицированного расщепленного крахмала высокого качества. В настоящее время расщепленные крахмалы, способные растворяться в холодной воде, получают с использованием влаготермомеханической обработки, при помощи вальцовых сушилок или экструдера. 10952 1 2008.08.30 Известен способ получения модифицированного крахмала с применением вальцовых сушилок, предусматривающий подготовку сырья с увлажнением его, а иногда и с обработкой химическими реагентами клейстеризацию крахмала образование тонкой пленки клейстера высушивание клейстера измельчение полученных пленок и просеивание порошкообразного продукта. Сушку клейстера производят в тонком слое с использованием специального оборудования. Широкое распространение получили набухающие крахмалы,приготовляемые путем предварительной клейстеризации 35-45 водной суспензии крахмала и последующего высушивания клейстера в тонком слое на паровых барабанных вальцовых сушилках при температуре 120-180 С 1. Недостатками способа являются сложность, трудоемкость и значительная продолжительность технологического процесса, низкая производительность, высокие энергозатраты и применение громоздкого и дорогостоящего оборудования, а также химических реагентов. Известен способ получения модифицированного крахмала, включающий предварительную обработку нативного крахмала и формирование крахмала-экструдата, при этом предварительную обработку ведут 0,3-0,7 водным раствором крахмального клейстера или желатина, а крахмал экструдат подвергают вторичному нагреву при температуре 150180 С с использованием в качестве источника тепла ИК-излучателя 2. Недостатками способа являются многостадийность, сложность, трудоемкость и длительный период времени технологического процесса, что приводит к увеличению производственных площадей, материала и металлоемкости, повышает энергозатраты и в конечном результате сказывается на качестве получаемого продукта. Наиболее близким к изобретению по п. 1. является способ непрерывной стерилизации или пастеризации биологических и пищевых продуктов и устройство для его осуществления 3 - прототип, заключающийся в том, что продукт предварительно направляют в нагреватель, а затем облучают в средстве, в котором создают переменное электромагнитное поле. Предварительное нагревание продукта осуществляют до температуры не ниже 40 С, но менее 50 С, а облучающее электромагнитное поле создают посредством источника радиоволн в частотном диапазоне ниже 1 кГц. Облучение ведут от 10 сек до 1 мин до температуры продукта 50 С, после чего продукт выдерживают в течение 10 сек - 1 мин, в зависимости от концентрации бактериальной флоры продукта. Недостатками способа являются сложность, трудоемкость и значительная продолжительность технологического процесса, высокие энергозатраты. Наиболее близким к изобретению по п. 2 является способ получения модифицированного крахмала 4 - прототип, предусматривающий смешивание картофельного или кукурузного крахмала с влажностью 20-45 с 0,1-0,4 сернокислого алюминия к массе сухих веществ крахмала, облучение смеси гамма-лучами Со 60 в дозе 20-60 млн. р. (200600 кГр), насыщение облученной смеси углекислым газом путем его продувания со скоростью не менее 10 м/мин и затем высушивания. Недостатками способа являются сложность, трудоемкость и значительная продолжительность технологического процесса, низкая производительность, высокие энергозатраты,применение радиоактивного нуклида Со 60, требующего чрезвычайных мер предосторожности, а также применение дорогостоящих химических реагентов (сернокислого алюминия и углекислого газа). Доза гамма-облучения крахмала свыше 220 кГр является крайне высокой,что приводит к образованию декстринов и требует значительных энергетических затрат. Предварительное увлажнение с добавлением химических реагентов к крахмалу незначительно влияет на эффективность гамма-облучения и не позволяет впоследствии быстро и полностью стабилизировать физико-химичесчкие свойства облученного крахмала. Кроме того, последующая сушка крахмала - крайне энергоемкий процесс. Таким образом, задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка способа получения микробиологически чистого крахмала и способа получе 2 10952 1 2008.08.30 ния модифицированного крахмала, позволяющего значительно упростить технологическую схему, максимально сократить продолжительность производственного процесса,снизить энергопотребление, значительно увеличить производительность, а также получить высококачественный крахмал, обладающий хорошими потребительскими свойствами. Это достигается тем, что способ получения микробиологически чистого крахмала,предусматривающий его облучение, отличается тем, что облучение осуществляют ионизирующим излучением в виде пучка ускоренных электронов с энергией 6-7 МэВ, создаваемым линейным ускорителем электронов УЭЛВ-10-10, при этом доза облучения составляет 5-10 кГр. Способ получения модифицированного крахмала, предусматривающий его облучение,отличается тем, что облучение осуществляют ионизирующим излучением в виде пучка ускоренных электронов с энергией 6-7 МэВ, создаваемым линейным ускорителем электронов УЭЛВ-10-10, при этом доза облучения составляет 110-220 кГр. Способ реализуется следующим образом. Картофельный крахмал, выработанный на Радуньском участке ОАО Лидапищеконцентраты по ГОСТ 7699-78 Крахмал картофельный. Технические условия, был расфасован в пакеты из полиэтилена. Затем пакеты облучались пучком ускоренных электронов на линейном ускорителе электронов УЭЛВ-10-10 (производства НПО Торий, г. Москва). Ускоритель смонтирован и работает в Объединенном институте энергетических и ядерных исследований - Сосны НАНБ. Энергия пучка ускоренных электронов составляла 67 МэВ. Воздействие ионизирующим излучением с энергией ускоренных электронов ниже 10 МэВ полностью исключает вероятность фотоядерных реакций и образование радиоактивных нуклидов в крахмале. Пакеты с крахмалом облучались соответственно дозами 5, 10, 15, 25, 110, 220, 330 и 440 кГр. В период облучения образцов температура их разогрева была не более 50-60 С. При облучении большими дозами (330 и 440 кГр) поддон с продукцией периодически выводился из зоны действия пучка электронов для остывания. Пакеты с крахмалом, после облучения дозами 5-10 кГр по микробиологическим показателям соответствовали требованиям п. 6.9.8.3. СанПиН 11 63 РБ 98 Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов, а по физико-химическим свойствам - ГОСТ 7699-78 Крахмал картофельный. Воздействие ионизирующего излучения на картофельный крахмал способствует существенному повышению его растворимости (табл. 1). Таблица 1 Изменение растворимости картофельного крахмала в зависимости от дозы облучения Масса наМасса сухого Доза облучения, кГр Влажность,Растворимость,вески, г остатка, г Контроль - нативный кар 1,0224 11,55 0,8770 2,52 тофельный крахмал 110 1,0140 12,31 0,8290 7,09 220 1,0182 12,63 0,7808 12,85 330 1,0137 12,64 0,5646 36,70 440 1,1433 12,50 0,3303 67,17 Растворимость облученных крахмалов возрастает на 181-2566 илив 3-27 раз. Причем растворимость физически модифицированного крахмала зависит от дозы облучения. Так, при облучении крахмала 110, 220, 330 или 440 кГр его растворимость, в сравнении с нативным картофельным крахмалом, составляла соответственно 281, 501, 1456 и 2666 10952 1 2008.08.30 Облучение крахмала дозой 110, 220, 330 или 440 кГр вызывает увеличение кислотности соответственно на 185, 561, 941 и 1427(илив 3, 7, 10 и 15 раз). Под влиянием ионизирующего излучения наблюдается также значительное повышение кислотности (табл. 2). Таблица 2 Изменение кислотности картофельного крахмала в зависимости от дозы облучения Кислотность, мл 0,1 н. раствораДоза облучения, кГр на 100 г абс. сух. крахмала Контроль - нативный картофельный крахмал 11,6 110 33,07 220 76,68 330 120,76 440 177,14 В результате визуального наблюдения установлено существенное изменение некоторых органолептических свойств, а именно - цвета, изменения которого зависели от дозы облучения. При дозе облучения 110 и 220 кГр цвет крахмала оставался таким же, как у нативного - белым. Крахмал, облученный дозами 330 и 440 кГр, был соответственно кремового и желтого цвета. Анализ экспериментальных данных показал, что для получения высококачественного модифицированного расщепленного крахмала, обладающего хорошими физико-химическими и органолептическими свойствами, оптимальная доза облучения 110-220 кГр. Под действием ионизирующего излучения происходит разрыв -(14)- и -(16)глюкозидных связей, изменение глюкозных остатков с дегидратацией и окислением спиртовых групп и одновременной рекомбинацией полимерных цепей крахмала. Изобретение позволяет значительно упростить технологическую схему, максимально сократить продолжительность производственного процесса, снизить энергопотребление,увеличить производительность, а также получить крахмал, обладающий хорошими потребительскими свойствами, который может быть использован в пищевой, фармацевтической, а также целлюлозно-бумажной, текстильной, строительной и других отраслях промышленности. Источники информации 1. Крахмал и крахмалопродукты / Н.Г. Глюк, А.И. Жушман, Т.А. Ладур, Е.А. Штыркова. - М. Агропромиздат, 1985. - 240 с. 2. Патент РФ 2078087, МПК С 08 В 30/12 // Бюл.12. - 27.04.1997. 3. Патент РФ 2067400, МПК А 23 3/18 // Бюл.20. - 10.10.1996. 4. Патент РФ 2063402, МПК 08 30/12 // Бюл. 19. - 10.07.1996. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4