Способ получения комплекса, обладающего общеукрепляющим действием

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности, а именно к способу получения комплекса биологически активных веществ из растительного сырья, содержащего биологически активные вещества (БАВ), из низкомасличного растительного сырья, преимущественно из зародышей пшеницы. Способ включает экстракцию зародышей пшеницы растительным маслом с одновременной дезинтеграцией зародышей пшеницы в роторном аппарате с модуляцией площади проходного сечения потока с коэффициентом модуляции объемного расхода не меньше 0,9 и коэффициентом модуляции объема не меньше 0,75 до получения тонкодисперсной суспензии с размером частиц твердой фазы меньше 15 мкм. Предварительно зародыши пшеницы сушат при температуре 55-65°С, готовят смесь зародышей пшеницы в растительном масле при соотношении твердой фазы к жидкой от 1:2 до 1:1., получают крупнодисперсную суспензию зародышей пшеницы в растительном масле в аппарате с мешалкой, которую затем обрабатывают в роторном аппарате. Полученная тонкодисперсная суспензия образует конечный продукт в виде растительно-жировой пасты, содержащей БАВ, с размерами дисперсных частиц, обеспечивающими необходимые органолептические качества пасты. Способ позволяет получать высококачественный жировой продукт, обеспечивает экономию дорогостоящего растительного сырья и снижение себестоимости готовой продукции. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности, а именно к способу получения комплекса биологически активных веществ растительного происхождения для нормализации жизнедеятельности организма.

В настоящее время зародыши пшеницы широко используются для повышения биологической ценности различных продуктов, и их комплексная переработка позволяет решить одну из важнейших задач - расширение сырьевой базы за счет переработки нетрадиционного сырья и применение его в составе жировых продуктов, обладающих оздоровительными свойствами.

Зародыши пшеницы являются биологически ценным природным продуктом, концентрирующим в себе: белки с незаменимыми аминокислотами и высокой степенью усвоения; жиры, жирнокислотный состав которых представлен, в основном (80-85%), ненасыщенными жирными кислотами, в особенности, линолевой кислотой (свыше 65%); витамины группы В, РР, токоферолы, а также макро- и микроэлементы. Исследованные образцы зародышей пшеницы имели следующий качественный состав: сырой жир, % - 11,0±0,7; сырой протеин, % - 37,5±1,0; клетчатка, % - 3,0±0,5; зольность (содержание минеральных элементов), % - 6,0±0,7; влажность, % - 10,0±1,0; безазотистые экстрактивные вещества, % - 35,0±0,5; общий Р₂О₅, % - 3,5±0,3; кислотное число, мг КОН - 5,0±0,5.

Известен способ получения масла и белкового продукта из зародышей пшеницы путем отжима, который включают сушку исходного сырья до влажности 6-8% при температуре не выше 80°С в псевдоожиженном слое и отжим сырья в зеерной камере с одновременным измельчением, нагревом и перемешиванием при добавлении в него масла (RU 2163922). В известном способе получают масло и белковый продукт (жмых) высокого качества.

Однако этот способ обеспечивает сравнительно невысокий выход масла при отжиме низкомасличного растительного сырья в виде зародышей пшеницы.

Известны экстракционные способы получения масла из зародышей пшеницы (SU 1819288, RU 2149892), которые включают измельчение сырья и экстракцию растворителями в экстракторе с последующим удалением экстрагентов. Способы позволяют получать масла лечебно-профилактического назначения и обеспечивают достаточно высокий выход масла, однако они требуют использования специальных растворителей для экстракции, что усложняет процесс получения масла. При этом эффективность процесса экстракции в системе сырье-растворитель недостаточна и поэтому не обеспечивается высокая производительность процесса.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ выделения биологически активных веществ из растительного сырья, который включает замачивание растительного сырья, например, в виде измельченных травы, цветков или орехов в водном растворе этилового спирта до его полной пропитки и экстракцию жирорастворимых биологически активных веществ (БАВ) путем обработки сырья маслом в присутствии спирта. Экстракцию жирорастворимых БАВ проводят одновременно с механической дезинтеграцией растительного сырья в роторно-пульсационном аппарате. Полученную массу отстаивают и отделяют путем фильтрации экстракт в виде целевого жидкого продукта (RU 2141336). Известный способ позволяет значительно интенсифицировать процесс экстракции в системе сырье-растворитель, обеспечивает высокую производительность процесса и высокий выход продукта в виде жидкого экстракта, однако в известном способе с помощью обычного роторно-пульсационного аппарата невозможно обеспечить условия, необходимые для получения растительно-жировой пасты из зародышей пшеницы в виде тонкодисперсной суспензии с размерами дисперсных частиц меньше 15 мкм, обеспечивающими необходимые органолептические качества пасты.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения комплекса из зародышей пшеницы в виде растительно-жировой пасты, содержащей БАВ.

Указанная задача достигается тем, что в способе получения растительно-жировой пасты, содержащей биологически активные вещества из низкомасличного растительного сырья, преимущественно из зародышей пшеницы, включающем экстракцию биологически активных веществ из растительного сырья растительным маслом с одновременной дезинтеграцией растительного сырья в роторном аппарате, экстракцию биологически активных веществ из зародышей пшеницы растительным маслом с одновременной дезинтеграцией зародышей пшеницы проводят в роторном аппарате с модуляцией площади проходного сечения потока при коэффициенте модуляции объемного расхода не менее 0,9 и коэффициенте модуляции объема не менее 0,75 до получения тонкодисперсной суспензии с размером частиц твердой фазы меньше 15 мкм, при этом полученная тонкодисперсная суспензия образует конечный продукт в виде растительно-жировой пасты, содержащей БАВ, диспергированные зародыши пшеницы и экстрагированное масло с жиро- и водорастворимыми БАВ.

При этом предпочтительно используют зародыши пшеницы и растительное масло при соотношении от 1:2 до 1:1 соответственно.

Предпочтительно проводят предварительную сушку зародышей пшеницы при температуре 55-65°С.

Предпочтительно до подачи смеси в роторный аппарат с модуляцией площади проходного сечения потока предварительно получают крупнодисперсную суспензию зародышей пшеницы в растительном масле в непрерывном режиме с применением двух параллельно работающих аппаратов с мешалками, соединенных с роторным аппаратом.

Кроме того, при необходимости можно суспензию растительно-жировой пасты, содержащей БАВ, разделять на фильтре с получением растительно-жировой пасты, содержащей БАВ, с заданной масличностью и фильтрата в виде растительного масла, обогащенного жирорастворимыми БАВ.

Известно (Балабышко A.M., Юдаев В.Ф. Роторные аппараты с модуляцией потока и их применение в промышленности. М.: Недра, 1992, с.65), что для достижения заданной дисперсности твердой фазы в текучей среде в роторных аппаратах с модуляцией потока необходимо воздействие мощных импульсных акустических и гидродинамических типов кавитации, которая достигается при глубокой модуляции объемного расхода и объема, вытекающего за период перекрывания отверстий статора отверстиями ротора.

Коэффициент модуляции объемного расхода m определяется из соотношения

,

где Q_max, Q_min - максимальный и минимальный объемные расходы обрабатываемой текучей среды через отверстия ротора и статора за период перекрывания отверстий статора отверстиями ротора.

Коэффициент модуляции объема σ определяется из соотношения

,

где ,

где а_p а_с - ширина отверстий ротора и статора соответственно.

Как показали исследования, для получения высококачественного комплекса в роторном аппарате с модуляцией площади проходного сечения потока необходимо выбрать коэффициент модуляции объемного расхода не меньше 0,9 и коэффициент модуляции объема не меньше 0,75. При обработке смеси зародыши пшеницы - растительное масло в роторном аппарате с выбранными коэффициентами модуляции получают тонкодисперсную суспензию с размерами частиц твердой фазы менее 15 мкм. За счет тонкого диспергирования происходит интенсификация физико-химическим процессов в системе растительное масло - зародыши пшеницы и уменьшение толщины гидродинамического, теплового и диффузионного пограничных слоев. При взаимодействии частиц дисперсной фазы с дисперсионной средой наряду с уменьшением толщины пограничного слоя уменьшается диаметр частиц, что важно не только с точки зрения увеличения площади межфазного взаимодействия, но и уменьшения внутреннего сопротивления, что позволяет эффективно экстрагировать биологически активные вещества из зародышей пшеницы: жиры, водо- и жирорастворимые витамины, белки, углеводы и тонкодиспергированные балластные вещества (пищевые волокна). При этом частицы измельченных зародышей достигают мелкодисперсного состояния меньше 15 мкм, а получаемый продукт имеет тонкодисперсную гомогенизированную структуру, что обеспечивает высокие органолептические качества растительно-жировой пасты.

Поскольку при воздействии различных технологических факторов на зародыш пшеницы происходят массообменные процессы, влияющие на биохимический состав, то проведено исследование по влиянию влажности и температуры на биологически активные вещества и, особенно, липидную фракцию зародыша пшеницы. Для этого зародыши с влажностью 14% досушивали на паровой ленточной сушилке «СПК» при температуре 55-65°С до влажности 6-8%. При подборе оптимальных параметров сушки было изучено влияние температуры воздуха на скорость сушки. Эксперимент проводился при следующих постоянных параметрах: степень наполнения 0,6; скорость воздуха 3,5 м/с; относительная влажность воздуха 5-20%. Математическая обработка полученных данных позволила установить зависимость влагосодержания (W°) от времени сушки (τ) при различных значениях (t):

W^C=10^1,34-0,018τ при t=55°C;

W^C=10^1,34-0,020τ при t=60°С;

W^C=10^1,34-0,025τ при=65°С.

В ходе экспериментов было выявлено функциональное влияние температуры воздушного агента (t) на скорость сушки (N) зародышей при различных значениях (W^C). Ниже приведены полученные зависимости:

N=2,3·10^-3 t^1,065+0,021 при W^C=8%;

N=9,2·10^-25 t^11,42+0,50 при W^C=12%;

N=7,3·10^-21 t^9,65+0,63 при W^C=16%;

N=1,1·10^-22 t^10,65+0,78 при W^C=20%.

На основании проведенных исследований установлено, что диапазон нагрева образцов 55-65°С оказывает влияние на свободные липиды образцов зародышей пшеницы и увеличивает их содержание на 40%, при этом количество связанных липидов уменьшается на 30%, в результате чего сумма липидов увеличивается на 25%. Кроме того, данный температурный диапазон не оказывает существенного влияния на аминокислотный состав и питательную ценность белка.

Для исследования была составлена смесь из высушенных семян зародышей пшеницы и рафинированного дезодорированного подсолнечного масла в соотношении 1:1 со следующими качественными показателями:

- физико-химические: кислотное число - 0,4 мг КОН/г; цветное число - 10 мг йода; содержание влаги - 0,1%; степень прозрачности - 25 фем; перекисное число - 10 ммоль О/кг; йодное число - 125 г I₂/100 г; содержание неомыляемых - 1%;

- органолептические: прозрачное без осадка; обезличенное без запаха и вкуса;

- жирнокислотный состав, %: пальмитиновая - 5,5; стеариновая - 6,7; олеиновая - 24,8; линолевая - 69,5; линоленовая - 0,5; арахиновая - 1,5.

Способ осуществляют на технологической установке для получения растительно-жировой пасты путем смешения и гомогенизации зародышей пшеницы (далее сыпучий материал СМ) в растительном масле, схема которой приведена на чертеже. Установка содержит дозатор 1 сыпучего материала СМ, дозатор 2 растительного масла, аппараты 3, 4 с мешалкой, насос 10, роторно-пульсационный аппарат с модуляцией площади проходного сечения потока 11, трубопроводы 6, 6.1 линии рециркуляции, трубопровод 8 с трехходовым краном 9, вентили 6, 7, 12, накопительную емкость 13 растительно-жировой пасты, фильтр 14, приемную емкость 15 фильтрата, приемную емкость 17 растительно-жировой пасты с заданной масличностью, ленточный фильтр 16.

Способ осуществляют следующим образом. Через дозатор 1 сыпучего материала (СМ) зародышами пшеницы в количестве Х_Н и через дозатор 2 растительным маслом (подсолнечным) наполняем аппарат с мешалкой 3 в соотношении твердой фазы к жидкой (Т:Ж), равном от 1:2 до 1:1. В это время трубопровод линии рециркуляции 6 и вентиль 5 закрыты, а трубопровод линии рециркуляции 6.1 при открытом вентиле 7 работает. Гомогенизированная крупнодисперсная суспензия в аппарате 3 с мешалкой через трубопровод 8 и трехходовой кран 9 подается насосом 10 в роторный аппарат 11 при закрытом вентиле 12. Суспензия в роторном аппарате 11 с коэффициентом модуляции объемного расхода 0,9 и коэффициентом модуляции объема 0,75 подвергается многофакторному воздействию (импульсная, акустическая и гидродинамическая виды кавитаций, большие тангенциальные напряжения в зазоре между ротором и статором, тангенциальные пульсации и т.д.), в результате чего частицы СМ диспергируются, уменьшается толщина диффузионного пограничного слоя, процесс экстракции интенсифицируется. Из аппарата 11 суспензия самотеком через открытый вентиль 7 по линии рециркуляции 6.1 возвращается в аппарат 4 с мешалкой, выполняющий роль гомогенизатора. После 4-5-кратной рециркуляции через аппарат 11 открывается вентиль 12, а вентиль 7 закрывается. Тонкодиспергированная суспензия, образующая конечный продукт в виде растительно-жировой пасты, содержащей БАВ, диспергированные зародыши пшеницы и экстрагированное масло с жиро- и водорастворимыми БАВ, направляется в накопительную емкость 13. При опорожнении аппарата 4 закрывается вентиль 12 и открывается вентиль 5, трехходовой кран 9 закрывает трубопровод от аппарата 4 и открывает трубопровод от аппарата 3. Начинает работать линия рециркуляции с открытым вентилем 5 и аппаратом 3, а аппарат 4 заполняется через дозаторы. Из накопительной емкости 13 непрерывно независимо от положения вентиля 12 растительно-жировая паста подается при необходимости в фильтр 14, откуда фильтрат в виде растительного масла, обогащенного жирорастворимыми БАВ, поступает в приемную емкость 15, а осадок в виде растительно-жировой пасты с фильтра 14 поступает на ленточный фильтр 16, где растительно-жировую пасту доводят до заданной масличности, фильтрат подают в емкость 15, а растительно-жировая паста заданной масличности поступает в приемную емкость 17. Из приемных емкостей 15 и 17 полученные продукты фасуются в соответствующую тару и транспортируются на склад готовой продукции.

Полученная в накопительной емкости 13 гомогенная суспензия используется полностью как растительно-жировая паста для изготовления эмульсионных продуктов повышенной пищевой ценности (майонезы, соусы, кетчупы, дрессинги и т.п.).

После пропускания крупнодисперсной суспензии через роторный аппарат с коэффициентом модуляции объемного расхода 0,9 и коэффициентом модуляции объема 0,75 при нескольких циклах рециркуляции частицы зародышей пшеницы значительно уменьшились в размере (15 мкм), возросла стабильность тонкодисперсной суспензии и улучшилась органолептика продукта.

При разработанном способе в комплекс полностью переходят все полезные жирорастворимые биологически активные вещества. Физико-химические характеристики полученного комплекса имеют следующие показатели: содержание фосфолипидов - 0,9%; кислотное число - 1,8 мг КОН; содержание воскоподобных веществ - 0,1%; перекисное число - 12 ;

цветность - 30 мг I₂; плотность при 22°С г/см³ - 0,924.

Жирнокислотный состав растительно-жировой пасты приведен в таблице 1, белковый состав - в таблице 2. Витаминно-минеральный состав полученного модельного образца содержит: B₁ - 3,1 мг %; В₂ - 0,8 мг %; В₃ - 0,9 мг %; РР - 9,1 мг %; B₆ - 1,5 мг %; инозитол - 0,9 мг %; холин - 40,0 мг %; токоферол - 237,0 мг %; каротиноидов - 0,4 мг/100 г; фитостерины - 2,0 мг %; калий - 15,0 мг %; кальций - 7,2 мг %; магний - 8,9 мг %; марганец - 0,3 мг %; натрий - 5,0 мг %; фосфор - 20,0 мг %; цинк - 0,4 мг %.

Анализ полученных данных позволяет установить, что получен высококачественный комплекс из зародышей пшеницы, обогащенный легкоусваиваемыми организмом человека веществами, обладающими высокой активностью и специфичностью, необходимыми для нормальной жизнедеятельности организма.

Полученный данным способом комплекс может быть широко использован в качестве общеукрепляющего средства и биологически активной добавки.

Данный комплекс способствует восстановлению тканей кожи и слизистых оболочек, укрепляет иммунную систему, а также проявляет антиоксидантные свойства, регулирует процесс проникновения питательных веществ через клеточные мембраны.

Таблица 1 Жирнокислотный состав растительно-жировой пасты
Наименование жирных кислот	Содержание, %
Пальмитиновая C16:0	8,1
Стеариновая C18:0	6,7
Олеиновая C18:1	25,0
Линолевая С18:2 (ω-6)	55,4
Линоленовая C18:3 (ω-3)	10,1
Арахиновая C20:0	2,1
Соотношение ω-6:ω-3 ЖК	5,5:1

Таблица 2 Белковый состав растительно-жировой пасты
Наименование аминокислот белков (к общему азоту)	Содержание, %
Аргинин	7,5
Валин	3,8
Гистидин	6,7
Глутаминовая кислота	7,8
Изолейцин	8,2
Лизин	5,9
Метионин	2,5
Триптофан	1,5
Треонин	3,0
Цистеин	2,0

1. Способ получения комплекса, обладающего общеукрепляющим действием, включающий экстракцию зародышей пшеницы растительным маслом с одновременной дезинтеграцией растительного сырья в роторном аппарате, с модуляцией площади проходного сечения потока с коэффициентом модуляции объемного расхода не меньше 0,9 и коэффициентом модуляции объема не меньше 0,75 до получения тонкодисперсной суспензии с размером частиц твердой фазы меньше 15 мкм, при этом полученная тонкодисперсная суспензия образует конечный продукт в виде растительно-жировой пасты, содержащей биологически активные вещества, диспергированные зародыши пшеницы и экстрагированное масло с жиро- и водорастворимыми биологически активными веществами (БАВ).

2. Способ по п.1, где зародыши пшеницы и растительное масло берут в соотношении от 1:2 до 1:1 соответственно.

3. Способ по п.1, где предварительно сушат зародыши пшеницы при температуре 55-65°С.

4. Способ по п.1, где предварительно получают крупнодисперсную суспензию зародышей пшеницы в растительном масле в непрерывном режиме с применением двух параллельно работающих аппаратов с мешалками, соединенных с роторным аппаратом.

5. Способ по любому из пп.1-4, где тонкодисперсную суспензию растительно-жировой пасты, содержащую БАВ, разделяют на фильтре с получением растительно-жировой пасты, содержащей БАВ заданной масличности, и фильтрата в виде растительного масла, обогащенного жирорастворимыми БАВ.