Способ производства белкового продукта

 

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству белкового продукта типа соевого молока и других продуктов из соевого молока, и может быть использовано при производстве напитков, творога, сыров, соусов, бутербродных паст, десертов, кондитерских и хлебобулочных изделий, продуктов специального назначения и др. Из отведенной после первой экстракции измельченной клетчатки соевых бобов и водной среды приготавливают по крайней мере вторую суспензию, а отведенный белковый эмульсионный продукт нагревают до температуры денатурации белка и выдерживают при этой температуре 15-25 мин. Экстракцию белка из каждой суспензии осуществляют с одновременным разделением суспензии на белковый эмульсионный продукт и измельченную клетчатку соевых бобов при непрерывном их отводе параллельными потоками. Приготовление суспензий ведут в центробежном экстракторе-сепараторе со стационарным верхним диском, имеющим сквозное отверстие, соединенное с приемным бункером, и с тканевым коническим фильтром, жестко закрепленным на приводном диске, причем поверхности стационарного верхнего диска и приводного диска, обращенные друг к другу, имеют соответствующие радиальные гребни. Изобретение позволяет улучшить вкус белкового продукта при увеличении степени экстракции белков соевых бобов. 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству белкового продукта типа соевого молока и других продуктов из соевого молока, и может быть использовано при производстве напитков, творога, сыров, соусов, бутербродных паст, десертов, кондитерских и хлебобулочных изделий, продуктов специального назначения и др.

Известен способ получения водной суспензии из бобового сырья, включающий измельчение бобового сырья на частицы, смешивание с водой при гидромодуле 1: 2-1: 10 и вибрационное воздействие в течение 3 с - 15 мин с частотой 30-1000 Гц при условиях, обеспечивающих появление нелинейного резонансного эффекта (Патент РФ 2056766, МПК А 23 J 1/20, 1996 (аналог)).

Известен способ производства белкового продукта типа соевого молока, включающий крупное дробление соевых бобов с последующим смешиванием их с горячей водной средой, температура которой по меньшей мере 85^oС, и выдержкой в последней в течение 0,5-5,0 мин для термической дезактивации липоксидазы, тонкое измельчение полученной массы дробленых соевых бобов в процессе приготовления суспензии и последующее отделение нерастворимого компонента. При этом дробление осуществляют в водном растворе бикарбоната натрия в отсутствии воздуха при герметизации горячей водой (Патент GB 2168592, МПК А 23 L 1/20, 1986 (аналог)).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ производства белкового продукта, предусматривающий приготовление суспензии путем измельчения в горячей воде предварительно замоченных соевых бобов при перемешивании рабочим органом, предотвращающим попадание воздуха из окружающей среды в суспензию, до денатурации 2S-фракции белков сон при перемешивании, выдержку суспензии с последующим дополнительным нагревом до денатурации остальных фракций белков сои, дополнительную выдержку и разделение фаз суспензии на белковый эмульсионный продукт и нерастворимую часть. При этом измельчение ведут в воде с температурой 68-75^oС в течение времени, не превышающем 3 мин, а дополнительное нагревание ведут до 98-103^oС (Патент РФ 2081618, МПК 6 А 23 L 1/20, 1997 (прототип)).

Недостатком известного способа является его ограниченная способность устранения неприятного вкуса сырых бобов ввиду того, что для результативной дезактивации энзимов группы ингибиторов протеаз и группы липоксидаз необходима по меньшей мере температура 85^oС. Кроме того, денатурация всех белков проходит одновременно, так как обрабатывается вся суспензия, в результате чего степень экстракции белка составляет только 50-65% содержащегося в соевых бобах белка, т.е. довольно низка.

Известно, что привкус сырых соевых бобов - это результат окисления липидов ферментами липоксидазы. Для предотвращения этой реакции требуется не допустить соединения вместе трех агентов: кислорода, фермента липоксидазы и липида. Кроме того, хорошо известно, что при повышении температуры обработки измельченных соевых бобов до 100-110^oС находящиеся в клетчатке сои белки денатурируют и теряют способность растворяться в воде, т.е. они не экстрагируются, что и является причиной низкой производительности известных способов производства белкового продукта, например соевого молока.

Настоящим изобретением решается задача создания высокопроизводительного способа производства белкового продукта, например соевого молока, свободного от привкуса сырых соевых бобов, а комплексным техническим результатом является улучшение вкуса белкового продукта при увеличении степени экстракции белков соевых бобов.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в способе производства белкового продукта, предусматривающем приготовление из предварительно замоченных соевых бобов первой суспензии путем смешивания их с водной средой предварительно измельченными или измельчаемыми в процессе смешивания и разделение суспензии па белковый эмульсионный продукт и измельченную клетчатку соевых бобов с последующим их отводом, согласно изобретению из отведенной измельченной клетчатки соевых бобов и водной среды путем их смешивания в заданном соотношении приготавливают, по крайней мере, вторую суспензию, а отведенный белковый эмульсионный продукт нагревают до температуры денатурации белка и выдерживают при этой температуре в течение времени, достаточном для денатурации белка сои и прекращения действия ее ферментов, причем экстракцию белка из каждой суспензии осуществляют с одновременным разделением суспензии на белковый эмульсионный продукт и измельченную клетчатку соевых бобов при непрерывном их отводе параллельными потоками, при этом для приготовления суспензии используют водную среду с содержанием растворенного в ней кислорода ниже количества, необходимого для органолептически значимого окисления липидов в присутствии липоксидазы.

При этом согласно изобретению для усиления массообмена между частицами измельченных соевых бобов и водной средой приготовление суспензии ведут под воздействием множественного гидродинамического удара.

При этом согласно изобретению температуру водной среды, используемой для приготовлении суспензии, повышают от первой суспензии к заданной последней.

При этом согласно изобретению перед измельчением соевые бобы замачивают в течение 8-12 ч в водной среде, температура которой 18-20^oС, при соотношении масс соевых бобов и водной среды 1:2,5-1:5.

При этом согласно изобретению по истечении 8 часов замачивания водную среду, в которой замачивались соевые бобы, сливают, а замоченные соевые бобы сначала промывают водой с температурой не выше 12^oС, а затем заливают водной средой с температурой нe выше 12^oС для продолжения процесса замачивания.

При этом согласно изобретению в качестве водной среды для приготовления суспензии используют воду или раствор нейтральной соли.

При этом согласно изобретению для приготовления первой суспензии в качестве водной среды используют термически обработанный белковый эмульсионный продукт, отведенный после экстракции белка второй суспензии, для второй суспензии - термически обработанный белковый эмульсионный продукт, отведенный после экстракции белка третьей суспензии.

При этом согласно изобретению измельчение соевых бобов и их перемешивание с водной средой при приготовлении первой суспензии осуществляют при температуре водной среды 20-45^oС.

При этом согласно изобретению приготовление первой суспензии осуществляют при соотношении масс соевых бобов и водной среды 1:4-1:5.

При этом согласно изобретению для приготовления второй суспензии используют водную среду с температурой 55-65^oС при соотношении масс соевых бобов и водной среды 1:2-1:2,5.

При этом согласно изобретению полученную вторую суспензию выдерживают в течение 5-20 мин.

При этом согласно изобретению полученный белковый эмульсионный продукт нагревают до 95-110^oС и выдерживают при этой температуре в течение 15-25 мин.

При этом согласно изобретению нагрев белкового эмульсионного продукта осуществляют путем барботирования острым паром.

При этом согласно изобретению приготовление суспензии ведут в центробежном экстракторе-сепараторе со стационарным верхним диском, имеющим сквозное отверстие, соединенное с приемным бункером, и с тканевым коническим фильтром, жестко закрепленным на приводном диске, причем поверхности стационарного верхнего диска и приводного диска, обращенные друг к другу, имеют соответствующие радиальные гребни.

Важной отличительной особенностью заявленного способа производства белкового продукта является то, что белковый продукт получают в результате по меньшей мере двойной экстракции белков предварительно замоченных соевых бобов, причем в процессе производства белкового продукта приготовление суспензии проводят в условиях водной среды, характеризующейся количеством растворенного в ней кислорода ниже количества, необходимого для органолептически значимого, т.е. влияющего на вкус получаемого белкового продукта, окисления липидов в присутствии липоксидазы, т.е. практически отсутствием растворенного в ней кислорода, что может быть достигнуто, например, нагревом водной среды до 25^oС и выше, и в короткий промежуток времени от момента экстракции белков сои до денатурации всех белков, находящихся в белковом эмульсионном продукте, что позволило, с одной стороны, решить задачу предотвращения реакции окисления липидов белков сои ферментами липоксидазы, а с другой - увеличения степени экстракции белков сои, так как обработка измельченной клетчатки соевых бобов ведется так, что при следующей за первой экстракцией экстрагируются белки с большей молекулярной массой, которые не были экстрагированы во время приготовления первой суспензии. Следует отметить также и тот факт, что для усиления массообмена между частицами измельченных соевых бобов и водной средой приготовление суспензии можно вести и под воздействием множественного гидродинамического удара, что также способствует повышению производительности заявленного способа по готовому продукту.

В то же время следует отметить тот факт, что полной денатурации подвергается только уже отделенный белковый эмульсионный продукт, в результате чего идет полная дезактивация энзимов, ингибитора трипсина и липоксидазы, что позволяет полностью предотвратить появление в белковом продукте привкуса сырых соевых бобов. Процент экстракции составляет 75-85% от содержавшегося в соевых бобах белка.

Таким образом, создан способ производства белкового продукта с достижением комплексного технического результата - улучшение вкуса белкового продукта при увеличении степени экстракции белков соевых бобов.

Изобретение поясняется описанием примера исполнения центробежного экстрактора-сепаратора со ссылками на сопровождающий чертеж, на котором изображен его общий вид в разрезе.

Для экстракции гидратированных белков и липидов из клетчатки соевых бобов может быть использован центробежный экстрактор-сепаратор любого типа, например устройство, изображенное на чертеже.

Центробежный экстрактор-сепаратор состоит из корпуса 1 с крышкой, в которой установлен с возможностью перемещения вверх и вниз посредством соединения винт-гайка приемный бункер 2 с направляющей, на конце которой закреплен стационарный верхний диск 3, имеющим сквозное отверстие. В корпусе 1 установлен с возможностью вращения тканевый конический фильтр 4, жестко закрепленный на приводном диске 5. Поверхность стационарного верхнего диска 3 со стороны, обращенной к поверхности приводного диска 5, выполнена конической в виде перевернутой воронки и имеет радиальные гребни 6, а поверхность приводного диска 5, обращенная к поверхности стационарного верхнего диска 3, имеет радиальные гребни 7.

Стационарный верхний диск 3 и приводной диск 5 установлены с зазором, величина которого регулируется с помощью соединения винт-гайка приемного бункера 2.

Стационарный верхний диск 3 и приводной диск 5 могут быть выполнены из абразивного материала, что позволяет измельчать соевые бобы не только гребнями 6 и 7, но перетирать их между дисками 3 и 5.

Расстояние между нитями тканевого фильтра 4 и угол его конуса подобраны так, что в сочетании с частотой вращения фильтра 4 при разделении фаз приготовленной суспензии белковый эмульсионный продукт проходит сквозь него и посредством патрубка 8 сливается в дополнительную емкость, а измельченная клетчатка соевых бобов, отделенная от белкового эмульсионного продукта, выносится наружу через верхний край конуса фильтра и через отверстие с отбойником 9 в крышке корпуса и собирается в другой дополнительной емкости.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

Промытые от механических примесей соевые бобы можно замочить в водной среде, температура которой 18-20^oС, в течение 8-12 ч при соотношении масс соевых бобов и воды 1:2,5-1:5.

По истечении 8 часов замачивания во избежание прокисания водную среду, в которой замачивались соевые бобы, сливают, а соевые бобы промывают холодной водой с температурой не выше 12^oС, например, либо проточным способом, либо путем многократной замены, а затем заливают водной средой с температурой не выше 12^oС для продолжения процесса замачивания.

Для приготовления суспензии в качестве водной среды используют воду или раствор нейтральных солей с содержанием растворенного в них кислорода ниже количества, необходимого для органолептически значимого окисления липидов в присутствии липоксидазы.

Для экстракции гидратированных белков и липидов из клетчатки соевых бобов замоченные соевые бобы и водная среда, температура которой 25-45^oС, в соотношении 1:4-1:5 параллельными потоками поступают в приемный бункер 2 уже включенного центробежного экстрактора-сепаратора, например, изображенного на чертеже (если приготовление суспензии осуществляется предварительно в отдельной емкости, соотношение измельченных бобов к водной среде также 1:4-1: 5). По направляющей из приемного бункера 2 через сквозное отверстие стационарного верхнего диска 3 соевые бобы и водная среда поступают в полость, образованную стационарным верхним диском 3 и приводным диском 5. Зазор между стационарным верхним диском 3 к приводным диском 5 отрегулирован так, что поддерживается заданная пропорция между соевыми бобами и водной средой.

Замоченные соевые бобы при вращении приводного диска 5 сначала разбиваются о коническую поверхность и гребни 6 и 7, а затем перетираются между дисками 3 и 5 на выходе из полости между ними. Кроме того, благодаря гребням при вращении с водой создается множественный гидродинамический удар, что усиливает массообмен между измельченной клетчаткой бобов (твердая фаза) и водной средой (жидкая фаза).

В результате таким образом организованного массообмена происходит экстракция внутриклеточных веществ (белков, жиров), и получают первую суспензию, содержащую устойчивую белково-липидную эмульсию и измельченную клетчатку соевых бобов.

Приготовленная первая суспензия, попадая на вращающийся центробежный тканевый конический фильтр 4, разделяется на фазы: белковый эмульсионный продукт проходит сквозь тканевый фильтр 4 и посредством патрубка 8 сливается в дополнительную емкость, а измельченная клетчатка соевых бобов, отделенная от белкового эмульсионного продукта, выносится наружу через верхний край конуса фильтра 4 и собирается в другой дополнительной емкости.

Таким образом, приготовление первой суспензии осуществляют с одновременной экстракцией и разделением фаз на белковый эмульсионный продукт и измельченную клетчатку соевых бобов, при этом белковый эмульсионный продукт и измельченную клетчатку соевых бобов непрерывно отводят из центробежного экстрактора-сепаратора параллельными потоками.

Отведенный белковый эмульсионный продукт нагревают до температуры денатурации белка и выдерживают при этой температуре в течение времени, достаточного для денатурации белка сои и прекращения действия ее ферментов. Так полученный белковый эмульсионный продукт можно нагреть, например, до 95-110^oC и выдерживать при этой температуре в течение 15-25 мин. Нагрев же белкового эмульсионного продукта можно осуществлять путем, например, его барботирования острым паром.

Приготовление второй суспензии, а в нашем примере последней, осуществляют в отдельной емкости, для чего смешивают отведенную после разделения фаз первой суспензии измельченную клетчатку соевых бобов с водной средой при соотношении их масс 1:2-1:2,5. Температура водной среды для приготовления второй суспензии выше температуры водной среды, использованной для приготовления первой суспензии. Так, например, температура водной среды для приготовления второй суспензии может быть 55-65^oС.

Если в качестве водной среды используют раствор нейтральной соли, например хлорид натрия, возможна выдержка суспензии перед экстракцией не менее 7 минут.

Если производство состоит из нескольких центробежных экстракторов-сепараторов, далее назовем их каскадами, то для приготовления первой суспензии, например, при использовании второго центробежного экстрактора-сепаратора (второй каскад), в качестве водной среды можно использовать термически обработанный белковый эмульсионный продукт, отведенный после экстракции белка второй суспензии, приготовленной, например, на первом экстракторе-сепараторе (первый каскад), а для второй суспензии второго каскада - термически обработанный белковый эмульсионный продукт, отведенный после экстракции белка третьей суспензии первого каскада и т.д.

Измельченная клетчатка соевых бобов и водная среда по направляющей из приемного бункера 2 через сквозное отверстие стационарного верхнего диска 3 поступают в полость, образованную стационарным верхним диском 3 и приводным диском 5. Зазор между стационарным верхним диском 3 и приводным диском 5 отрегулирован посредством механизма винт-гайка так, что поддерживается заданная пропорция между измельченной клетчаткой соевых бобов и водной средой.

Измельченная клетчатка соевых бобов при вращении приводного диска 5 вновь разбивается о коническую поверхность диска 3 и гребни 6 и 7. Кроме того, благодаря гребням при вращении с водой создается множественный гидродинамический удар, что усиливает массообмен между измельченной клетчаткой бобов (твердая фаза) и водной средой (жидкая фаза).

В результате усиленного массообмена при повышенной температуре происходит более полная экстракция внутриклеточных веществ (белков, жиров), при этом экстрагируются белки с большей молекулярной массой, которые не были экстрагированы во время получения первой суспензии. Таким образом, получили вторую суспензию, содержащую устойчивую белково-липидную эмульсию и измельченную клетчатку соевых бобов.

Приготовленная вторая суспензия, попадая на вращающийся тканевый конический фильтр 4, вновь разделяется на фазы: белковый эмульсионный продукт проходит сквозь тканевый фильтр 4 и посредством патрубка 8 сливается в дополнительную емкость, а измельченная клетчатка соевых бобов, отделенная от белкового эмульсионного продукта, выносится наружу через верхний край конуса фильтра 4 и собирается в другой дополнительной емкости.

Таким образом, экстракцию белка при приготовлении каждой из суспензий осуществляют с одновременным разделением фаз на белковый эмульсионный продукт и измельченную клетчатку соевых бобов при непрерывном их отводе из центробежного экстрактора-сепаратора параллельными потоками, при этом для приготовления суспензии используют волную среду с содержанием растворенного в ней кислорода ниже количества, необходимого для органолептически значимого окисления липидов в присутствии липоксидазы.

Как было сказано выше, в нашем случае мы ограничились двумя ступенями экстракции, но в случае необходимости количество ступеней экстракции может быть и больше, так как измельченная клетчатка соевых бобов не подвергается воздействию температур, при которых идет денатурация белка. При увеличении ступеней экстракции следует рассчитывать дискретность повышения температуры водной среды от первой ступени к последней.

Пример 1. Соевые бобы очищают от механических примесей и промывают в холодной воде методом механического помешивания и многократного слива воды. Промытые бобы залили водой, температура которой 18^oС, в соотношении 1:3 и оставили на 8 ч. По истечении времени замачивания, т.е. 8 ч, соевые бобы промыли водой с температурой 12^oС. Для получения первой суспензии влажные предварительно замоченные соевые бобы пропустили через экстрактор-сепаратор, отрегулировав поступление воды, температура которой 45^oС, так что достигли соотношения масс соевых бобов и воды 1:5. По мере получения первой суспензии ее сразу же посредством экстрактора-сепаратора разделяли на белковый эмульсионный продукт и измельченную клетчатку соевых бобов с последующим их отводом в раздельные емкости.

Отведенную измельченную клетчатку соевых бобов смешивают с раствором нейтральной соли, например с 5% раствором NaCl, в соотношении масс 1:2 для получения второй суспензии. Температура раствора NaCl в данном случае 65^oС. Полученную вторую суспензию выдерживают в течение 15 минут, после чего пропускают через экстрактор-сепаратор. В результате сепарирования полученный белковый эмульсионный продукт отводят в емкость, где уже находится белковый эмульсионный продукт, полученный после разделения первой суспензии. Для получения однородного продукта весь белковый эмульсионный продукт перемешивают и барботированием острым паром полученный белковый эмульсионный продукт нагревают до 105^oС, выдерживая при этой температуре в течение времени 15 мин. Полученный эмульсионный продукт типа соевого молока имеет приятный вкус и запах, при этом экстрагируется до 85% содержащегося в соевых бобах белка.

Пример 2. Способ осуществляли по примеру 1, только при приготовлении второй суспензии измельченную клетчатку соевых бобов смешивали с 0,5% раствором двууглекислого натрия. Вторую суспензию нагревали до 110^oС, выдерживая при этой температуре 10 мин. Полученный эмульсионный продукт типа соевого молока имеет приятный вкус и запах, при этом экстрагируется до 75% содержащегося в соевых бобах белка.

Таким образом, создан способ производства белкового продукта, позволяющий получить белковый продукт с улучшенным вкусом при увеличении степени экстракции белков соевых бобов, что в свою очередь позволяет из одного и то же количества сырья получить большее количество белкового продукта.

Формула изобретения

1. Способ производства белкового продукта, предусматривающий приготовление из предварительно замоченных соевых бобов первой суспензии путем смешивания их с водной средой предварительно измельченными или измельчаемыми в процессе смешивания и разделение суспензии на белковый эмульсионный продукт и измельченную клетчатку соевых бобов с последующим их отводом, отличающийся тем, что из отведенной измельченной клетчатки соевых бобов и водной среды путем их смешивания в заданном соотношении приготавливают по крайней мере вторую суспензию, а отведенный белковый эмульсионный продукт нагревают до температуры денатурации белка 95-110^oС и выдерживают при этой температуре 15-25 мин, причем экстракцию белка из каждой суспензии осуществляют с одновременным разделением суспензии на белковый эмульсионный продукт и измельченную клетчатку соевых бобов при непрерывном их отводе параллельными потоками.

2. Способ производства белкового продукта по п. 1, отличающийся тем, что для усиления массообмена между частицами соевых бобов и водной средой приготовление суспензии ведут под воздействием множественного гидродинамического удара.

3. Способ производства белкового продукта по п. 1, отличающийся тем, что температуру водной среды, используемой для приготовления суспензии, повышают от первой суспензии к заданной последней.

4. Способ производства белкового продукта по п. 1, отличающийся тем, что перед измельчением соевые бобы замачивают в течение 8-12 ч в водной среде с температурой 18-20^oС при соотношении масс соевых бобов и водной среды 1: 2,5-1: 5.

5. Способ производства белкового продукта по п. 4, отличающийся тем, что по истечении замачивания водную среду, в которой замачивались соевые бобы, сливают, а замоченные соевые бобы сначала промывают водой с температурой не выше 12^oС, а затем заливают водной средой с температурой не выше 12^oС для продолжения процесса замачивания.

6. Способ производства белкового продукта по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водной среды для приготовления суспензии используют воду или раствор нейтральной соли.

7. Способ производства белкового продукта по п. 1, отличающийся тем, что для приготовления первой суспензии в качестве водной среды используют термически обработанный белковый эмульсионный продукт, отведенный после экстракции белка второй суспензии, для второй суспензии - термически обработанный белковый эмульсионный продукт, отведенный после экстракции белка третьей суспензии.

8. Способ производства белкового продукта по любому из пп. 1, 6 и 7, отличающийся тем, что измельчение соевых бобов и их перемешивание с водной средой при приготовлении первой суспензии осуществляют при температуре водной среды 20-45^oС.

9. Способ производства белкового продукта по п. 1 или 8, отличающийся тем, что приготовление первой суспензии осуществляют при соотношении масс соевых бобов и водной среды 1: 4-1: 5.

10. Способ производства белкового продукта по любому из пп. 1, 6 или 7, отличающийся тем, что для приготовления второй суспензии используют водную среду с температурой 55-65^oС при соотношении масс соевых бобов и водной среды 1: 2-1: 2,5.

11. Способ производства белкового продукта по п. 1 или 10, отличающийся тем, что полученную вторую суспензию выдерживают в течение 5-20 мин.

12. Способ производства белкового продукта по п. 1, отличающийся тем, что нагрев белкового эмульсионного продукта осуществляют путем барботирования острым паром.

13. Способ производства белкового продукта по п. 1, отличающийся тем, что приготовление суспензии ведут в центробежном экстракторе-сепараторе со стационарным верхним диском, имеющим сквозное отверстие, соединенное с приемным бункером, и с тканевым коническим фильтром, жестко закрепленным на приводном диске, причем поверхности стационарного верхнего диска и приводного диска, обращенные друг к другу, имеют соответствующие радиальные гребни.

РИСУНКИ

Рисунок 1