Способ удаления растворителя из белкового материала

пц 627 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз Советских Социалистических Республик(32) 14.09.73 (33) Швеция осударственный комитет овета 3 Иинистров СССР по делам изобретений Опубликова 5,0 юллетень22(088.8) аткрытн Дата опубликования описания 30.08.7 Авторыизобретения Иностранцы д Кнутсен и Свен-Олоф Э(Швеция) Иностранная фирма Астра Проутин Продактс АБе Лун 71) Заявите 54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ РАСТВОРИТЕЛЯ ИЗ БЕЛКОВОГО МАТЕРИАЛАгаемо- лково- реагенИзобретение относится к технике удалениярастворителя из белкового материала, например, растительного или животного происхождения, используемого в качестве добавки к пищевым продуктам.Известен наиболее близкий к предламу способ удаления растворителя из бе го материала путем обработки еготом 1 Ц,По известному способу растворитель удаляют с использованием острого пара, причем белковый материал нагревают, примерно до 100 С. Однако в результате нагрева выше точки денатурации функциональные свойства белка, например способность к коагулированию и связыванию воды, полностью пропадают.Обработанный таким образом белковый материал после сушки имеет песчаный привкус при употреблении его в пище, в связи с чем непригоден для использования в качестве добавки к пищевым продуктам, в частности к водосодержащим, например рыбным и мясным.В результате обработки острым паром изменяется цвет белкового материала и его нельзя использовать в качестве добавки к светлым пищевым продуктам.Кроме того, известный способ не обеспечивает высокой эффективности процесса удаления растворителя из белкового материала,С целью улучшения качества обрабатываемого материала и повышения эффективности 5 процесса согласно предлагаемому способу обработку белкового материала осуществляют влажным воздухом при 40 - 90 С с последующей сушкой продукта.При этом воздух используют в количестве 10 1,0 - 5,0 м, предпочтительно 2,0 - З,О м на1 кг обрабатываемого материала, причем воздух имеет насыщенность 50 - 1 ОО%.Способ осуществляют следующим образом.Белковый материал животного или расти тельного происхождениянапример из убойныхотходов, рыбы, ракообразных, водных млекопитающих, сои, рапса, или белок, полученный при выращивании микроорганизмов в среде углеводородов, содержащий растворитель, об рабатывают реагентом непрерывно в вертикальной колонне. Колонну нагревают (косвенно) до 10 - 30, предпочтительно 10 - 15 С, ниже температуры подаваемого реагента, В качестве реагента используют влажный воз дух с температурой 40 - 90, предпочтительно45 - 55 С.В качестве растворителя в белковом материале после экстракции присутствуют обычно562171 Т а блица 1 Воздух с температурой, С 70 60 50 40 Время,СВ ИП мин ИП СВ СВ ИП ИП СВ 68,2 64,2 0,047 0,017 0,004 0,062 0,049 0,025 0,005 0,003 68,5 66,7 61,1 56,2 46,0 0,044 0,032 0,014 0,003 0,002 69,0 67,5 63,9 58,4 55,2 68,8 71,2 69,0 67,6 64,2 11,9 2,95 0,064 0,048 0,027 10 15 30 45 60 54,7 Таолица 2 Измельченный материал40 ВРемЯ,мин ИП СВ СВ ИП 2,66 1,03 0,053 0,008 0,002 2,83 0,898 0,084 0,027 0,018 75,5 75,6 74,1 71,1 68,4 76,4 76,4 74,6 72,0 68,4 1045304560 изопропанол, н-бутанол, втор-бутанол, изобутанол, этанол, этилацетат, ацетон, хлорированные углеводороды и гексан.Для обработки оелкового материала влажный воздух используют в количестве 1,0 - 5,0 м, предпочтительно 2,0 - 3,0 м на 1 кг обрабатываемого материала, при этом воздух имеет насыщенность 50 - 100%. Влажный воздух подают в колонну противотоком белковому материалу, при этом температура подаваемого в верхнюю часть колонны воздуха ниже, чем подаваемого в ее нижнюю часть.Влажный воздух в верхнюю часть колонны подают в таком количестве и при такой температуре, что температура белкового материала в этой части колонны в результате упаривания растворителя в основном такая же, что и температура материала в нижней части колонны. Пример 1. В колонну диаметром 100 мм и высотой 200 мм, снабженную мешалкой с геликоидальными лопастями, подают 200 г экпри этом содержание сухого вещества 1 СВ) и остаточное содержание изопропанола 1 ИП) в белковом материале, выраженные в процентах, вычислены по истечении 10, 1,5, 30, 45 и 60 мин.Из данных табл. 1 видно, что удаление растворителя происходит очень быстро, при этом через 60 мин остаточное содержание растворителя в увлажненном белковом материале составляет 20 - 270 млн - , а при последующей сушке уменьшается и в высушенном материале составляет 10 - ЗЮ млн - . Вследствие этого удаление (упаривание) прекращают через 15 мин при использовании воздуха с температурой 50, 60 и 70 С или через 30 мин с температурой 40 С. Высушенный затем белковый материал содержит 20 - 40 млн -изопропанола, т. е. практически незначительное количество,Продувание влажным воздухом в течение 15 мин соответствует 2,5 м на 1 кг белкового материала.Сушку проводят при 35 С продувкой воздухом.(П р и м е р 2, В соответствии с примером 1 проводят удаление растворителя из измельстрагированного растворителем рыбного мате.риала состава, %: сухое вещество 61,5; изопропанол 25,5 и вода 13,0,При интенсивном перемешивании через дни 5 ще аппарата подают 2,0 мз/час влажного воздуха. Насыщенный водой воздух получаютпутем подачи воздуха в нижнюю часть содержащего воду сосуда при заданной температуре воды, при этом температура снабженной10 рубашкой колонны на 10 С ниже температурынасыщенного влагой воздуха.Опыт проводят с использованием насыщенного влагой воздуха при различной температуре ,40, 50, 60 и 70 С),15 Степень удаления растворителя зависит огколичества подводимой энергии в пределахзаданного объема аппарата и регулируетсяколичеством и температурой насыщенноговлагой воздуха, при этом теплосодержание по 20 следнего составляет при 40, 50, 60, 70, 80 и90 С соответственно 39,6; 65,3; 109; 190; 363 и912 ккал/кг.Результаты испытаний приведены в табл. 1,ченного и неизмельченного продуктов. При 25 этом используют влажный воздух при 50 С,температура рубашки колонны 40 С.Неизмельченный белковый материал имеетгранулометрический состав, мм: 18%(3 - 5;13% (2 - 3 и 69)% (2.30 Измельченный материал имеет крупностьзерен (2 мм.В колонну подают 400 г белкового материала состава, %: сухое вещество 68,7; изопропанол 15,8 и вода (15,5.35 Данные испытаний приведены в табл. 2562171 Таблица 4 Из приведенного в табл. 2 видно, что удовлетворительные результаты достигаются и при использовании неизмельченного материала. Таким образом, экстрагированный рыбный материал не нуждается в дроблении перед удалением растворителя. Разность остаточных количеств растворителя является такой незначительной, что ее далее можно уменьшить при последующей сушке,П р и м е р 3. В вертикальную колонну диаметром ЗОО мм, снаоженную мешалкой с геликоидальными лопастями, вращающейся со скоростью 15 об/мин, на высоте 32 ОО мм подают экстрагированный растворителем рыбный белок. Температура рубашки колонны 4 ОС.Белковый материал имеет состав, %: сухое вещество 55,6; изопропанол 38,2 и вода 6,2; и температуру 2 ОС.В колонне сохраняют постоянную высоту материала.Обработку белкового материала проводят в две стадии. На первой ее осуществляют в соответствии с примером 1 насыщенным влагой воздухом при 55 С в количестве 6 О м/час, при этом воздух подают в нижнюю часть колонны. На второй стадии по истечении 145 мин материал обрабатывают влагосодержащим воздухом при 55 С в количестве ЗО м/ /час, который подают в нижнюю часть колонны, и при 80 С в количестве ЗО м/час, который подают в верхнюю часть колонны.Результаты испытаний приведены в табл. 3. Температура колонны, С Ф Б 5 оСч й со е верхняя по- ловина верхняя часть41 37 39 40 40 41 42 43 44 45 40 41 42 39 41 42 43 44 46 47 48 30 65 1 0145 40 42 39 39 41 41 44 46 155 46 48 49 50 175 205 52 235 265 Таблица 5 20 ИП СВ Время, мин 0,50,20,060,025 66,2 65,8 30 45 60 65,4 65,0 Таблица 3 СВ ИП Бремя, мин 62,7 62,2 61,7 64,9 63,465,7 67,267,0 45 65 105 145 155 175 195 205 21,4 18,6 15,6 Таблица 6 4 о После удаления раст.Ворителя 12,83 9,28 4,64 1,91 Госле окончательнойсуи к и СВ ИП СВ 5065,1 65,8 65,6 65,6 оо 55,6 5,97 6,32 6,35 6,56 1,14 0,233 0,083 0,053 0,040 6,86 93,8 93,6 93,6 93,4 92,0 31,0 32,3 33,1 33,42 3,91 1,91 1,25 0,о 8 38,2 60 Из приведенного в табл, 6 видно, что окончательная сушка дает наилучшие результаты, если материал был предварительно обработанвлажным воздухом.П р и м е р 5, Проводят испытания, чтобы 65 выявить, как влияет содержание влаги.в возКак видно из данных табл. 3, при непрерывном ведении процесса лучшие результаты получаются при подаче в верхнюю часть колонны влагосодержащего воздуха, который имеет температуру выше, чем воздух, подаваемый в нижнюю часть колонны, при этом температура белкового материала в верхней части колонны не превышает температуры влагосодержащего воздуха в нижней части колонны.Температурный режим колонны приведен в табл, 4,В табл, 5 приведены результаты дальнейшей обработки материала. 30Таким образом, объем колонны можно полностью использовать путем распределениявлагосодержащего воздуха, который подаютв разных точках по высоте колонны. Прп этом 35 температура воздуха в верхней части колонны может быть выше, чем в нижней.В случае обработки неденатурированногооелка температура не должна быть выше температуры его денатурации.40 П р и м е р 4. Обработанные влажным воздухом белковь.е материалы сушат при 35 С.Результаты приведены в табл, 6. ф Содержание Н.,О в процентах,562171 духе на эффективность процесса. 200 г белкового материала состава, %: сухое вещество 65,1, изопропанол 25,8 и вода 9,1 обрабатывают влажным воздухом и ненасыщенным влагой воздухом с относительной влажностью не более 35% в количестве 2 мз/час в течение 45 мин,Воздух имеет температуру 20, 40, 5 О и 60 С.Температуру рубашки колонны в каждом опыте поддерживают на 10 ниже температуры влажного воздуха.Результаты опытов приведены в табл. 7. лом. Экстрагированный материал имеет состав, %: сухое вещество 56,8, втор-бутанол (ВБ) 18, и вода 24,5.Результаты опыта приведены в табл. 9, 5 Таблица 9 Температуравыходящихгазов, С Время,мии 10СВ Насыщенный влагой воздух 30Опыт повторяют с использованием фильтрпрессной муки, экстрагированной гексаном.Экстрагированный белковый материал име ет состав, %: сухое вещество 70,4; гексан21,5 и вода 8,1.Результаты опыта представлены в таол, 10. 87,7 90,7 93,9 94,2 5,06 5,10 6,09 6,44 7,2 40 50 60 Из данных табл. 7 видно, что при обработке белкового материала влажным воздухом эффективность процесса выше.Пример 6. 350 г белкового материала в виде фильтр-прессной муки тунчика, экстрагированного из сардины изопропанолом, в виде смеси состава, %: сухое вещество 65,1; изопропанол 25,8 и вода 9,1 обрабатывают влажным воздухом при 50 С, подаваемым в количестве 2 мз/час в колонне, снабженной рубатикой с температурой 40 С,Результаты опытов приведены в табл, 8. Таблица 10 35 Температура выходящих газов, С Врзыя,минГеисанф Н О СВ Таблица 8 Температуравыходящихгазов, С Время,мии СВ ИП Н,О ф Содержание гехсана в процентах. 55 Опыт повторяют с использованием сои, экстрагированной гексаном. Экстра гированныйматериал имеет состав, %; сухое вещество79,5; гексан 11,4; вода 9,1,Результаты опыта приведены в табл. 1.60 Результаты опытов показывают, что растворитель или исходный материал не влияют наэффективность процесса.Удовлетворительные результаты достигаются при использовании растворителей и исход 65 инго материала различного типа,Опыт повторяют с использованием фильтрпрессной муки, экстрагированной втор-бутано 2,5 5 10 15 20 25 30 45 60 32 35 36 39 42 43 44 44 44 64,1 68,3 71,8 73,7 72,0 70,8 69,0 64,0 57,8 24,419,17,61,810,3890,1620,0820,0300,013 9,5 12,6 20,6 24,5 27,6 29,0 30,9 36,0 42,2 49 2,5 5 1 О 15 20 25 30 45 60 50Редактор Е. Хорииа Корректор О, Тюрина Заказ 2100/3 Изд.571 Тираж 585 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 П р и м е р 7. Определяют влияние количества влаги, содержащейся в воздухе, для чего удаляют изопропанол, как в примере 6 (табл.8), за исключением того, что воздух, имеющий температуру 50 С и насыщенность 100%, нагревают до 60 С до подачи в колонну, при этом степень насыщения уменьшается до 577 оРезультаты опыта приведены в табл. 12. Повышение температуры выходящих газов на 1 (см. табл. 8) по сравнению с удалением раствопителя влажным воздухом с температурой 50 С показывает, что избыточное тепло расходуется ненасыщенным влагой воздухом при пропусканип через белковый материал.На это указывает также более быстрое удаление остаточного изопропанола и немного пониженная конденсация влаги в материале.,Для эффективного удаления достаточно подводить энергию в то время, когда определенное количество влаги должно конденсироваться в материале вместо удаленного растворителя. Если это условие выполнено, то можно использовать воздух с относительной влажностью в широких пределах при низкой температуре.При использовании воздуха с максимально допустимой температурой наиболее эффективного удаления растворителя достигают при 100%-ной относительной влажности воздуха.Обработанные предлагаемым способом денатурированные материалы сохраняют свои функциональные свойства, например способность к набуханпю в воде. Формула изобретения1. Способ удаления растворителя из белкового материала, например, растительного или30 животного происхождения, используемого вкачестве добавки к пищевым продуктам, путем обработки его реагентом, отл ич ающи- йс тем, что, с целью повышения эффективности процесса и улучшения качества обрабаты 35 ваемого материала, обработку белкового материала осуществляют влажным воздухом при40 - 90 С с последующей сушкой продукта,2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что воздух используют в количестве 1,0 - 5,0 м,40 предпочтительно 2,0 - 3,0 м на 1 кг обрабатываемого материала, причем воздух имеетнасыщенность 50 - 100%.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе45 1. Патент Англии Кд 1232111, кл. А 2 Я, 19711.