Способ получения крахмала с низким содержанием связанного белка

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРАХМАЛА С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ СВЯЗАННОГО БЕЛКА(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию(72) Авторы Литвяк Владимир Владимирович Ловкис Зенон Валентинович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию(57) Способ получения крахмала с низким содержанием связанного белка, предусматривающий подготовку крахмалсодержащего сырья, его измельчение, отделение крахмала,его очистку и сушку, отличающийся тем, что после сушки крахмал с влажностью 1320 подвергают термической обработке при температуре 165-200 С в течение 5-10 секунд, при этом возможно введение рибозы и/или галактозы в количестве 0,1-1,0 к общей массе сухого крахмала. Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в крахмало-паточной отрасли при получении крахмала для диетического питания с низким содержанием белковых включений. Изобретение позволяет разработать высокоэффективный, экономный, экологически безопасный способ получения крахмала с низким содержанием белковых включений. Известен способ производства крахмала с применением дуговых сит или барабанноструйных сит и гидроциклонных установок 1. Недостатками способа являются неудовлетворительные физико-химические и органолептические характеристики крахмала, а также присутствие довольно большого количества связанного белка. Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ получения крахмала 2 (прототип), предусматривающий смешивание крахмалсодержащего сырья с водой. Полученную суспензию диспергируют в гомогенизаторе и разделяют на крахмал и белковый концентрат центрифугированием. Крахмал очищают от белка и водорастворимых примесей неоднократным промыванием и центрифугированием в несколько ступеней. Затем крахмал сушат. Крахмалсодержащее сырье подают в гомогенизатор в гидроимпульсном режиме при частоте импульсов 0,5-2,5 Гц. На стадии первой промывки крахмала его суспензию обрабатывают щелочью до 7,0-8,0. Полученную после про 14367 1 2011.04.30 мывки крахмала воду возвращают в смеситель на стадию приготовления суспензии крахмалсодержащего сырья. Недостатками способа являются сложность технологического процесса и его многостадийность. Использование неспецифического для крахмало-паточной отрасли оборудования, а именно гомогенизатора. Кроме этого, полученный по данной технологии крахмал обладает недостаточно низким содержанием белка. Таким образом, задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка способа получения крахмала для диетического питания с низким содержанием белковых включений. Это достигается тем, что способ получения крахмала с низким содержанием связанного белка, предусматривающий подготовку крахмалсодержащего сырья, его измельчение,отделение крахмала, его очистку и сушку, отличается тем, что после сушки крахмал с влажностью 13-20 подвергают термической обработке при температуре 165-200 С в течение 5-10 сек, при этом возможно введение рибозы и/или галактозы в количестве 0,11,0 к общей массе сухого крахмала. Способ реализуется следующим образом. Подготавливают крахмалсодержащее сырье (картофель, кукурузу и др.) отделяют примеси, моют и т.д. Затем его измельчают. Для получения картофельного крахмала осуществляют отделение клеточного сока и мезги, а для кукурузного - зародыша, глютена и мезги. Выделяют и промывают крахмал, проводят его обезвоживание и сушку. Перед обезвоживанием и сушкой осуществляют термическую обработку 30-40 крахмальной суспензии в результате контактной сушки на вальцовых сушилках при температуре 120200 С. Или термическую обработку кукурузного крахмала с влажностью 13-16(ГОСТ 7697-82) и/или картофельного крахмала с влажностью 17-20(ГОСТ 7699-78) проводят на одно- или двухшнековом экструдере при температуре 120-200 С частоте вращения шнека дозатора и рабочих шнеков 50-100 мин-1 частоте вращения режущего устройства 50-85 мин- 1 диаметр используемой фильеры 2-6 мм. Дополнительная подача воды в экструдер не проводится. Термическую обработку (контактную сушку на вальцовых сушилках или экструзию) проводят в течение 1-10 сек, при температуре 120-200 С с участием или без катализатора. В качестве катализатора использовали рибозу и/или галактозу, и/или пищевую добавку,содержащую карбонил (альдегидные и/или карбоксильные, и/или кетонные группы), в количестве от 0,1-1,0 к общей массе сухого крахмала. После термической обработки полученный крахмал подается при помощи пневматического транспорта в накопительный бункер и далее на измельчение. Измельчение продукта проводится в дробилке молоткового типа. Крахмал просеивают через бурат с отверстиями сита 0,67 мм, а крупные фракции поступали на повторное измельчение. Магнитная очистка проводилась постоянными магнитами, толщина слоя 6-8 мм, скорость не более 0,5 м/с. Измельченный продукт поступал в бункер хранения и затем на взвешивание и упаковку. Массовую долю белка, нативного крахмала и физически модифицированного крахмала оценивали по ГОСТ 7698. Крахмалы, подвергнутые экструзионной обработке и контактной сушке на вальцовых сушилках, отличаются более низким содержанием белка по сравнению с нативными, что связано с сахароаминной реакцией (реакцией меланоидинообразования). Аминокислоты и/или белки способны вступать в реакцию с соединениями, содержащими карбонильную группу, например с восстанавливающими сахарами. В результате этой реакции происходит разложение как исходной аминокислоты, так и реагирующего с ней восстанавливающего сахара. При этом из аминокислоты образуются соответствую 2 14367 1 2011.04.30 щий альдегид, аммиак и диоксид углерода, а из сахара - фурфурол или гидроксиметилфурфурол. Количество белка в физически модифицированных крахмалопродуктах представлено в таблице. Массовая доля белка,Наименование образца Картофельный крахмал 0,23 0,23 Экструзионный (140 С) Набухающий или предварительно клейстеризованный (1300,38 0,33 140 С, давление в валках 6-7 атм.) Контроль - нативный 0,62 0,64 Кукурузный крахмал Экструзионный 0,80 0,82 140 С 0,76 0,75 150 С 0,74 0,72 160 С 0,22 0,24 200 С Контроль - нативный 0,88 0,86 Экструзионная при 140 С смесь крахмала картофельного и кукурузного Соотношение 12 0,67 0,66 11 0,72 0,72 21 0,76 0,78 Гидроксиметилфурфурол малоустойчив и легко разлагается с образованием муравьиной и левулиновой кислот при его конденсации также могут образовываться гуминовые вещества. Гуминовые вещества небольшой степени конденсации растворимы в воде и окрашивают продукт в желтый цвет. Альдегиды, полученные при взаимодействии аминокислот с восстанавливающими сахарами, обладают специфическим запахом. С другой стороны, фурфурол и гидроксиметилфурфурол, возникающие в результате разложения сахара, легко вступают во взаимодействие с аминокислотами, давая темноокрашенные продукты - меланоидины. Реакционная способность сахаров, участвующих в меланоидинообразовании, снижается в следующей последовательности рибозаксилозаарабинозагалактозаглюкозамальтозафруктоза. Чем короче углеродная цепь моносахарида, тем легче он реагирует с аминокислотами. Если реакционную способность редуцирующих дисахаридов принять за единицу, то при прочих равных условиях гексозы имеют активность 2,5, а пентозы - 3,5 единицы. На активность сахаров влияет их стереохимическая конфигурация. Среди пентоз очень реакционно способны ксилоза и рибоза, а среди гексоз самая высокая активность у галактозы. Из аминокислот легко вступают в реакцию меланоидинообразования основные аминокислоты, в первую очередь лизин. Активность аминокислот в реакции меланоидинообразования снижается в следующей последовательности. Под влиянием реакции меланоидинообразования сильно снижается (по сравнению с исходным сырьем) содержание диаминокарбоновых кислот. Одновременно происходит процесс разрушения аминокислот и карамелизация сахара. Продукты распада аминокислот также участвуют (уже без моносахаридов и других редуцирующих сахаров) в образовании меланоидинов. 3 14367 1 2011.04.30 Стандартный меланоидин содержит гидроксильные, карбонильные и карбоксильные группировки, кратные и эфирные связи, а молекулярная масса колеблется между двумя и тридцатью тысячами. Многие исследователи, изучавшие реакцию Майара на различных примерах, выделили производные фурана, пиррола, пиридина, пиразина, карболина и других гетероциклических соединений. Меланоидины способны окисляться и восстанавливаться, причем первая реакция идет быстрее второй. В щелочных растворах меланоидины более устойчивы, чем в кислых. При термической обработке идет дальнейшая поликонденсация, а выше 400 С образуются так называемые пиромеланоидиды. Меланоидины не расщепляются пищеварительными ферментами, и, следовательно, они не усваиваются. Однако они могут образовывать комплексы с белками-ферментами, влияя тем самым на их каталитическую активность. В структуре меланоидинов есть неспаренные электроны, они обладают свойствами стабильных свободных радикалов. Благодаря этому меланоидины выполняют защитные функции в организме. Они поглощают различные излучения, нейтрализуют и обезвоживают опасные для клеток вещества, образующиеся при действии ионизирующего излучения, и некоторые химические вещества. Меланоидины могут существовать в нескольких окислительно-восстановительных состояниях. Таким образом, термическая обработка крахмала приводит к разрушению крахмальных гранул и частичной деструкции полисахаридных цепей амилозы и амилопектина, а также существенно снижает уровень белка в результате реакции меланоидинообразования. Далее приведены примеры конкретного выполнения изобретения. Пример 1 Подготавливают крахмалсодержащее сырье (кукурузу) отделяют примеси, моют и замачивают зерно кукурузы. Выделяют и промывают зародыш и мезгу, выделяют и концентрируют белок, промывают крахмал, готовят 35 крахмальную суспензию и осуществляют ее термическую обработку в результате контактной сушки на вальцовых сушилках при температуре 180 С в течение 3 с. После термической обработки полученный крахмал измельчался в дробилке молоткового типа и просеивался через бурат с отверстиями сита 0,67 мм. Крупные фракции поступали на повторное измельчение. Магнитная очистка проводилась постоянными магнитами, толщина слоя 7 мм, скорость не более 0,5 м/с. Измельченный продукт поступал на взвешивание и упаковку. Пример 2 Подготавливают крахмалсодержащее сырье (картофель) отделяют примеси, моют и т.д. Измельчают картофель, выделяют клеточный сок и мезгу, очищают, обезвоживают и сушат крахмал до влажности 17(ГОСТ 7699-78). Проводят термическую обработку полученного крахмала в результате экструзии на двухшнековом экструдере РЗ-КЭД-88 в течение 3 с при следующих технологических параметрах рабочая температура 140 С частота вращения шнека дозатора 90 мин-1 частота вращения рабочих шнеков 90 мин-1 частота вращения режущего устройства 80 мин-1 диаметр используемой фильеры 4 мм. Дополнительная подача воды в экструдер не проводилась. После термической обработки полученный крахмал измельчался в дробилке молоткового типа и просеивался через бурат с отверстиями сита 0,67 мм. Крупные фракции поступали на повторное измельчение. Магнитная очистка проводилась постоянными магнитами, толщина слоя 6 мм, скорость не более 0,5 м/с. Измельченный продукт поступал на взвешивание и упаковку. Пример 3 Подготавливают крахмалсодержащее сырье (кукурузу) отделяют примеси, моют и замачивают зерно кукурузы. Выделяют и промывают зародыш и мезгу, выделяют и концентрируют белок, промывают крахмал, готовят 40 крахмальную суспензию с добавлением катализатора - рибозы в количестве от 1 к массе сухого крахмала и осуществляют ее термическую обработку в результате контактной сушки на вальцовых сушилках при 4 14367 1 2011.04.30 температуре 200 С в течение 2 с. После термической обработки полученный крахмал измельчался в дробилке молоткового типа и просеивался через бурат с отверстиями сита 0,67 мм. Крупные фракции поступали на повторное измельчение. Магнитная очистка проводилась постоянными магнитами, толщина слоя 6 мм, скорость не более 0,5 м/с. Измельченный продукт поступал на взвешивание и упаковку. Пример 4 Подготавливают крахмалсодержащее сырье (картофель) отделяют примеси, моют и т.д. Измельчают картофель, выделяют клеточный сок и мезгу, очищают, обезвоживают и сушат крахмал до влажности 20(ГОСТ 7699-78). К полученному картофельному крахмалу с влажностью 20 добавляют катализатор - галактозу в количестве 0,1 к массе сухого крахмала и осуществляют термическую обработку в результате экструзии на двухшнековом экструдере РЗ-КЭД-88 в течение 4 с при следующих технологических параметрах рабочая температура 175 С частота вращения шнека дозатора 92 мин-1 частота вращения рабочих шнеков 94 мин-1 частота вращения режущего устройства 84 мин-1 диаметр используемой фильеры 2 мм. Дополнительная подача воды в экструдер не проводилась. После термической обработки полученный крахмал измельчался в дробилке молоткового типа и просеивался через бурат с отверстиями сита 0,67 мм. Крупные фракции поступали на повторное измельчение. Магнитная очистка проводилась постоянными магнитами, толщина слоя 8 мм, скорость не более 0,5 м/с. Измельченный продукт поступал на взвешивание и упаковку. Предлагаемое изобретение позволит получить крахмал с низким содержанием связанного белка, который может быть использован для разработки целого ряда продуктов для диетического питания детей с генетическими заболеваниями, такими как целиакия и фенилкетонурия. Источники информации 1. Трегубов Н.Н., Жарова Е.Я., Жушман А.И., Сидорова Е.К. Технология крахмала и крахмалопродуктов. - М. Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 421 с. 2. Патент РФ 2238280, МПК 08 30/00 // Бюл.29. - 20.10.2004. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5