Способ получения высокобелковых растительных продуктов, преимущественно крупки, из шрота/жмыха подсолнечника и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способу получения высокобелкового продукта в виде крупки и муки и устройству для его осуществления. Способ заключается в том, что сначала в подготовительной системе производят измельчение шрота/жмыха ударными воздействиями мелющих тел на молотковой дробилке 1 с последующим фракционированием в сепараторе в виде мельничного рассева 2 со сменными ситами 3, имеющими ячейки различного размера. Затем формируют потоки крупной фракции и дополнительные потоки крупки, число фракций которой равно количеству сит. Затем поток крупной фракции подают в драную систему, где его подвергают не более чем трехкратным суммарным ударным воздействиям мелющих тел на молотковой дробилке 4 и сжимающе-сдвиговым воздействиям на двух вальцовых станках 5 с фракционированием в сепараторах в виде двух рассевов 6 с ситами 3 того же размера, что и в сепараторе 2. В результате обработки крупной фракции формируют потоки лузги 1, потоки муки, объединенные с ранее полученным потоком муки, и потоками (n-1) фракции крупки. Последние объединяют с ранее полученными соответствующими дополнительными потоками фракций крупки в сепараторе 2. Затем потоки фракций крупки подвергают воздушно-ситовому сепарированию раздельно на ситовеечных машинах 7, 8 с формированием потоков готовой продукции - фракции высокобелковой крупки из ситовеечных машин 7, 8. После воздушно-ситового сепарирования относы пневмоканалов 9 ситовеечных машин 7, 8 и сходы 10 с сит направляют на дальнейшую переработку в вымольную систему, в которой относы пневмоканалов ситовеечных машин и сходы с сит подвергают трех-, четырехкратным суммарным ударным воздействиям мелющих тел на молотковой дробилке и сжимающе-сдвиговым воздействия, преимущественно вальцами, с фракционированием в сепараторах с последующим формированием потоков готовой продукции - муки и лузги. Устройство содержит подготовительную, драную и вымольную системы, состоящие из узлов измельчения посредством ударного воздействия мелющих тел и сжимающе-сдвигового воздействия в виде вальцового станка, сепаратора для фракционирования продукции, ситовеечной машины и бункеров для приема шрота/жмыха подсолнечника и готовой продукции. При этом в подготовительной системе узел измельчения выполнен в виде молотковой дробилки и соединен с сепаратором в виде мельничного рассева со сменными ситами, имеющими ячейки различного размера в диапазоне от 160 мкм до 600 мкм. Мельничный рассев снабжен пневматическими продуктопроводами крупной фракции и муки. Пневматический продуктопровод крупной фракции соединен последовательно с двумя драными системами. Способ и устройство для получения высокобелкового продукта позволяют получить готовую продукцию различных фракций в диапазоне от 160 мкм до 600 мкм. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к получению высокобелкового продукта в виде крупки и муки с низким содержанием клетчатки из растительного сырья отечественного производства. Полученные продукты рекомендуется использовать в мясной, хлебопекарной, кондитерской и комбикормовой промышленности.

Известны способы химического получения пищевого белкового концентрата из семян подсолнечника (патент RU №2310335 С1), белкового изолята из подсолнечного шрота (патент RU №2340203, МКП A23J 3/14), белкового изолята из подсолнечного жмыха (патент RU №2483565 С2).

Недостатком данных способов является сложность и дороговизна процесса и использование ферментных препаратов.

Известен «Способ удаления оболочек семян из шрота/жмыха подсолнечника и установка для его осуществления» (патент RU 2268629 С2). Способ заключается в измельчении шрота/жмыха, просеивании с разделением на фракции, формировании потоков готовой продукции из фракции оболочек семян и фракции с высоким содержанием протеина. При этом проводят предварительное измельчение, а затем обработку осуществляют в m≥1 ступеней, а каждая ступень состоит из n≥1 блоков измельчения и разделения на фракции. Этот способ позволяет получить муку белковую размером ≤250 мкм из шрота подсолнечника в количестве от 46% до 52% с содержанием белка от 40% до 50% в зависимости от содержания белка в исходном шроте.

Однако предложенное техническое решение не позволяет получить высокобелковую крупку.

Наиболее близким решением является «Способ переработки экстракционного шрота из семян подсолнечника стандартного качества для кормления животных и установка для его осуществления (патент RU №2297155 С2) (прототип).

Предложенный способ включает в себя переработку шрота в подготовительной, драной и вымольной системах путем измельчения шрота ударными воздействиями мелющих тел и сжимающе-сдвиговыми воздействиями, преимущественно вальцами, с фракционированием в сепараторе, воздушно-ситового сепарирования и формирования потоков готовой продукции - муки и лузги.

Недостатком данного способа является невозможность получить высокобелковую крупку.

Целью заявляемого изобретения является создание способа получения высокобелковых растительных продуктов, высокобелковой крупки различных фракций крупности (от 160 до 600 мкм) и муки белковой (менее 160 мкм), при повышении эффективности технологической схемы, и создание устройства для осуществления способа.

Указанная цель достигается тем, что заявляемый способ основывается на однократном измельчении шрота/жмыха подсолнечника на мукомольном оборудовании (молотковая дробилка - ударное воздействие мелющих тел, вальцовый станок - сжимающе-сдвиговое воздействие) и использовании мельничных рассевов в качестве сепараторов для фракционирования и ситовеечной машины для воздушно-ситового сепарирования.

Данный способ дает возможность более эффективно переработать шрот/жмых подсолнечника с увеличением выхода высокобелкового продукта в виде крупки и муки.

Отличием заявляемого способа от прототипа является получение готовой продукции в виде 2-х крупок размером от 250 мкм до 420 мкм в количестве 31% от исходного сырья со средним содержанием белка 48% при содержании белка в исходном шроте 37% или 3-х крупок размером от 160 мкм до 560 мкм в количестве 42% от исходного сырья со средним содержанием белка 53% при содержании белка в исходном шроте 43%.

Кроме этого, по разработанному способу получена белковая мука в количестве 38-43% с содержанием белка 42-48%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить из шрота подсолнечника от 74% до 80% готовой продукции со средним содержанием белка более 44% и остаточным содержанием клетчатки менее 10%.

Такое выполнение способа выработки высокобелковой крупки и муки из шрота/жмыха подсолнечника является новым и промышленно применимым, а выявленные отличия существенными, что может расширить ассортимент выпускаемого растительного высокобелкового сырья.

Способ иллюстрируется рисунками (рис. 1 и 2), на которых изображена схема основных этапов получения высокобелковых растительных продуктов, преимущественно крупок, из шрота/жмыха подсолнечника. Цифрами указаны потоки фракций в % весовых к исходному весу шрота.

Сначала в подготовительной системе происходит измельчение шрота/жмыха ударными воздействиями мелющих тел на молотковой дробилке 1, для которой подобраны оптимальные скорость вращения ротора и номер сита, с последующим фракционированием в сепараторе, выполненном в виде мельничного рассева 2 с n сменными ситами 3 с ячейками различного размера в диапазоне от 160 мкм до 600 мкм,

В результате проведенных технологических операций формируются потоки: крупной фракции не менее 50% от исходного количества шрота/жмыха; муки; и дополнительные потоки крупки, причем число фракций крупки равно (n-1) количеству сит.

Затем поток крупной фракции подают в драную систему, где его подвергают не более чем трехкратным суммарным ударным воздействиям мелющих тел на молотковой дробилке 4 и сжимающе-сдвиговыми воздействиям на двух вальцовых станках 5, с фракционированием в сепараторах, выполненных в виде двух рассевов 6 с n-ситами 3 того же размера, что и в сепараторе 2.

В результате обработки крупной фракции формируют потоки лузги 1; потоки муки, объединенные с ранее полученным потоком муки, и потоками (n-1) фракции крупки, последние объединяют с ранее полученными соответствующими дополнительными потоками (n-1) фракций крупки в сепараторе 2.

Затем потоки (n-1) фракций крупки подвергают воздушно-ситовому сепарированию раздельно на (n-1) ситовеечных машинах 7, 8 с формированием потоков готовой продукции - (n-1) фракции высокобелковой крупки из ситовеечных машин 7, 8.

После воздушно-ситового сепарирования относы пневмоканалов 9 ситовеечных машин 7, 8 и сходы 10 с сит направляют на дальнейшую переработку в вымольную систему.

В вымольной системе (Рис. 2) относы пневмоканалов ситовеечных машин и сходы с сит подвергают трех-, четырехкратным суммарным ударным воздействиям мелющих тел на молотковой дробилке 13 и сжимающе-сдвиговыми воздействиям, преимущественно вальцами 11, с фракционированием в сепараторах 12, с последующим формированием потоков готовой продукции - муки и лузги 2.

Для реализации способа предложено устройство для получения высокобелковых растительных продуктов, преимущественно крупки, из шрота/жмыха подсолнечника.

Устройство содержит подготовительную систему, состоящую из узла измельчения шрота/жмыха посредством ударного воздействия мелющих тел, представляющего собой молотковую дробилку 1, соединенную с сепаратором, выполненным в виде мельничного рассева 2 с n сменными ситами 3 с ячейками различного размера в диапазоне от 160 мкм до 600 мкм.

При этом мельничный рассев 2 снабжен пневматическими продуктопроводами крупной фракции 14 и муки 15, а число дополнительных пневмопроводов фракций крупки равно (n-1) количеству сменных сит, пневматический продуктопровод 14 крупной фракции соединен последовательно с двумя драными системами, состоящими из вальцового станка 5 и мельничного рассева 6 с n сменными ситами, причем во второй драной системе после вальцового станка 5 установлена дополнительно молотковая дробилка 4.

Пневматический продуктопровод муки 15 с обоих мельничных рассевов 6 драной системы объединен с ранее полученной мукой подготовительной системы, полученную лузгу собирают в бункер готовой продукции (лузга 1), а пневматические продуктопроводы (n-1) фракций крупки (Крупка 1, Крупка 2) с драной системы соединены с соответствующими дополнительными пневмопроводами (n-1) фракций крупки подготовительной системы, которые соединены с (n-1) ситовеечными машинами, соответствующими фракциям высокобелковой крупки.

Относы 17 пневмоканалов ситовеечных машин и сходы 16 с сит объединяют и направляют на вымольные системы, где подвергаются не менее чем четырехкратным суммарным сжимающе-сдвиговыми воздействиями вальцовых станков 11, которые отличаются от вальцовых станков драных систем механико-кинематическими параметрами (1, 3 и 4 вымольные системы), и ударным воздействием мелющих тел молотковой дробилки 13 (2 вымольная система) и просеиванию измельченных продуктов на мельничных рассевах 12. Сход с первой вымольной системы направляется на вторую вымольную, сход со второй системы направляют на третью вымольную систему, сход с третьей на четвертую вымольную, при этом проходы из мельничных рассевов всех четырех вымольных систем объединяют и направляют в бункер сбора муки, а сход мельничного рассева четвертой вымольной системы направляют в бункер сбора лузги.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1.

Результаты переработки шрота подсолнечника в высокобелковую крупку двух фракций, муку и лузгу представлены в Таблице 1.

Коэффициент обогащения определяется по формуле Е=(С конц. - С шрота)/С шрота, где С конц. - концентрация сырого протеина после обогащения, %; С конц. - концентрация сырого протеина в исходном шроте, %.

Сепаратор выполнен в виде мельничного рассева 2 с тремя ситами 3 с размером ячеек 420, 315, 250 мкм.

Получены две фракции крупки с размером частиц: крупка 1 от 315 мкм до 420 мкм, крупка 2 от 250 мкм до 315 мкм; мука с размером частиц менее 250 мкм, лузга 1 с размером частиц более 420 мкм и лузга 2 с размером частиц от 250 до 420 мкм.

Из Таблицы 1 следует, что коэффициент обогащения у крупок выше, чем у муки. Снижение обогащения у муки связано с многократным измельчением шрота, вследствие чего часть лузги соответствующей фракции попадает в муку.

Пример 2.

Результаты переработки жмыха подсолнечника в высокобелковую крупку двух фракций, муку и лузгу представлены в Таблице 2.

Остаточное содержание сырого жира в жмыхе - 12%.

Коэффициент обогащения определяется по формуле Е=(С конц. - С жмыха) / С жмыха, где С конц. - концентрация сырого протеина после обогащения, %; С конц. - концентрация сырого протеина в исходном жмыхе, %.

Сепаратор выполнен в виде мельничного рассева 2 с тремя ситами 3 с размером ячеек 420, 315, 250 мкм.

Получены две фракции крупки с размером частиц: крупка 1 от 315 мкм до 420 мкм, крупка 2 от 250 мкм до 315 мкм; мука с размером частиц менее 250 мкм, лузга 1 с размером частиц более 420 мкм и лузга 2 с размером частиц от 250 до 420 мкм.

Из Таблицы 2 следует, что коэффициент обогащения у муки выше, чем у крупок. Снижение обогащения у крупок связано с недостаточным измельчением жмыха, в связи с чем часть лузги не отделяется от ядер подсолнечника, а эффект обогащения муки белковой связан с многократным измельчением жмыха.

Пример 3.

Результаты переработки шрота подсолнечника в высокобелковую крупку трех фракций, муку и лузгу представлены в Таблице 3.

Коэффициент обогащения определяется по формуле Е=(С конц. - С шрота) / С шрота, где С конц. - концентрация сырого протеина после обогащения, %; С конц. - концентрация сырого протеина в исходном шроте, %.

Сепаратор выполнен в виде мельничного рассева 2 с четырьмя ситами 3 с размером ячеек 560, 420, 315, 160 мкм.

Получены три фракции крупки с размером частиц: крупка 1 от 420 мкм до 560 мкм, крупка 2 от 315 мкм до 420 мкм, крупка 3 от 160 мкм до 315 мкм; мука с размером частиц менее 160 мкм; две фракции лузги с размером частиц: лузга 1 - более 560 мкм и лузга 2 от 160 до 420 мкм.

Таким образом, предлагаемое техническое решение отвечает критериям патентоспособности «Новизна», «Изобретательский уровень» и «Промышленная применимость», т.к. в результате использования разработанного способа можно получить несколько различных продуктов, в т.ч. 2-3 типоразмера высокобелковой крупки различной фракции, муку белковую, лузгу крупную и лузгу мелкую, при этом, что не мало важно, можно использовать серийно выпускаемое технологическое оборудование как отечественного, так и импортного производства.

1. Способ получения высокобелковых растительных продуктов, преимущественно крупки, из шрота/жмыха подсолнечника, включающий измельчение шрота/жмыха ударными воздействиями мелющих тел и сжимающе-сдвиговыми воздействиями, преимущественно вальцами, с последующим фракционированием в сепараторе, воздушно-ситовое сепарирование и формирование потоков готовой продукции - муки и лузги, отличающийся тем, что после однократного измельчения шрота/жмыха ударными воздействиями мелющих тел с последующим фракционированием в сепараторе формируют поток крупной фракции не менее 50% от исходного количества шрота/жмыха, поток муки и дополнительные потоки крупки, причем число фракций крупки равно (n-1) количеству сит с ячейками различного размера в диапазоне от 160 мкм до 600 мкм в сепараторе, поток крупной фракции подвергают не более чем трехкратным суммарным ударным воздействиям мелющих тел и сжимающе-сдвиговым воздействиям, преимущественно вальцами, с фракционированием в сепараторах, формируют потоки лузги, муки и (n-1) фракций крупки, последние объединяют с ранее полученными соответствующими дополнительными потоками (n-1) фракций крупки, которые затем подвергают воздушно-ситовому сепарированию с формированием потоков готовой продукции - муки и (n-1) фракций высокобелковой крупки, а после воздушно-ситового сепарирования относы пневмоканалов ситовеечных машин и сходы с сит направляют на дальнейшую переработку.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что относы пневмоканалов ситовеечных машин и сходы с сит подвергают не менее чем четырехкратным суммарным ударным воздействиям мелющих тел и сжимающе-сдвиговым воздействиям, преимущественно вальцами, с фракционированием в сепараторах, с последующим формированием потоков готовой продукции - муки и лузги.

3. Устройство для получения высокобелковых растительных продуктов, преимущественно крупки, из шрота/жмыха подсолнечника, включающее подготовительную, драную и вымольную системы, состоящие из узлов измельчения посредством ударного воздействия мелющих тел и сжимающе-сдвигового воздействия в виде вальцового станка, сепаратора для фракционирования продукции, ситовеечной машины и бункеров для приема шрота/жмыха подсолнечника и готовой продукции, соединенные между собой пневматическими продуктопроводами для транспортировки различных фракций обрабатываемой и готовой продукции - крупки, муки и лузги, отличающееся тем, что в подготовительной системе узел измельчения посредством ударного воздействия мелющих тел представляет собой молотковую дробилку и соединен с сепаратором, выполненным в виде мельничного рассева с n сменными ситами с ячейками различного размера в диапазоне от 160 мкм до 600 мкм, при этом мельничный рассев снабжен пневматическими продуктопроводами крупной фракции и муки, а число дополнительных пневмопроводов фракций крупки равно (n-1) количеству сменных сит, пневматический продуктопровод крупной фракции соединен последовательно с двумя драными системами, состоящими из вальцового станка и мельничного рассева с n сменными ситами, причем во второй драной системе после вальцового станка установлена дополнительно молотковая дробилка, пневматический продуктопровод муки с обоих мельничных рассевов драной системы соединен с ранее полученной мукой подготовительной системы, полученную лузгу собирают в бункер готовой продукции, а пневматические продуктопроводы (n-1) фракций крупки драной системы соединены с соответствующими дополнительными пневмопроводами (n-1) фракций крупки подготовительной системы, которые соединены с (n-1) ситовеечными машинами для каждой фракции высокобелковой крупки.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что относы пневмоканалов ситовеечных машин и сходы с сит объединены и направлены на вымольные системы, где подвергаются не менее чем четырехкратным суммарным сжимающе-сдвиговым воздействиям вальцовых станков первой, третьей и четвертой вымольных систем, которые отличаются от вальцовых станков драных систем механико-кинематическими параметрами и ударным воздействием мелющих тел молотковой дробилки второй вымольной системы, и просеиванию измельченных продуктов на мельничных рассевах, при этом сход с первой вымольной системы направлен на вторую вымольную систему, сход со второй вымольной системы направлен на третью вымольную систему, сход с третьей вымольной системы направлен на четвертую вымольную систему, проходы из мельничных рассевов всех четырех вымольных систем объединены и направлены в бункер сбора муки, а сход мельничного рассева четвертой вымольной системы направлен в бункер сбора лузги.