CZ290966B6 - Způsob frakcionalizace amarantové mouky a zařízení k provedení tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

P°i zp sobu frakcionalizace amarantov mouky se amarantov mouka sm ch s vodou a nech sedimentovat, provede se odd len tuh a tekut f ze, tekut f ze se ochlad , m ch a neutralizuje pod izoelektrick² bod. Sra enina b lkovin se zahust a usu za teplotn ho re imu, nezp sobuj c ho denaturaci a naru en b lkovin. Amarantov mouka se p°ed sm ch n m s vodou podrob separaci tuku. Tuh f ze se po odseparov n b lkovin podrob mechanick mu p soben , p°i kter m se vytl z vl kniny krob a po zastaven mechanick ho p soben se nech sedimentovat vl knina, roztok krobu se odd l a vysr okyselen m. Zbyl odsedimentovan vl knina se propere a podrob opakovan sedimentaci a odst°ed p°es filtra n tkaninu (10). Za° zen k proveden zp sobu je tvo°eno reak n n dobou (1) na odd lov n b lkoviny, propojenou s reak n n dobou (2) na sr en b lkoviny, za kterou je za°azena odst°edivka (22) a rota n vakuov odparka (11). Reak n n doba (1) na odd lov n b lkoviny je propojena s reak n n dobou (3) na odd lov n krobu, opat°enou tlakov²m prvkem (7). Reak n n doba (3) na odd lov n krobu je napojena na reak n n dobu (4) na sr en krobu, za kterou je za°azena rota n vakuov odparka (11). Odseparovan vl knina je z reak n n doby (3) na odd lov n krobu vedena na odst°edivku (9), opat°enou filtra n tkaninou (10) a d le na horkovzdu nou su rnu (12).\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu frakcionalizace amarantové mouky při kterém amarantová mouka se smíchá s vodou a dále se týká zařízení k provedení tohoto způsobu, přičemž frakcionalizací se získávají bílkoviny, škrob a vláknina.

Dosavadní stav techniky

Průmyslová frakcionalizace amarantové mouky nebyla doposud prováděna, pouze byly laboratorně analyzovány jednotlivé frakce. Důkazem toho je například americký patentový spis US 4 911 943, který pojednává o různých výrobcích zamarantu a použité mouce pro jejich výrobu, pojednává o obsahu vody a oleje v amarantové mouce, avšak frakcionalizací této mouky se nezabývá. Další americký patent US 4 448 790 pojednává o frakcionalizací obilní mouky smícháním s vodou a následným odstředěním, při kterém jednou z frakcí je obilní škrob a zbylá frakce se vaří v páře a následně se přidávají enzymy, přičemž po další separaci se získává protein a po odpaření cukr. Frakcionalizace amarantové mouky' na odděleně získanou bílkovinu, škrob a vlákninu však tímto způsobem není možná. Totéž platí i o způsobu uváděném v patentu US 3 951 938, který pojednává o separaci glutenu z pšeničné mouky', kde tato mouka je míchána s vodou, homogenizována v kolíkovém mlýnu a odstředěna, přičemž je odseparován na jedné straně protein a na druhé straně škrobové mléko. Separací škrobu a bílkoviny z obilné mouky se zabývá také české CZ autorské osvědčení č. 250 459, kde je opět použito pro základní fázi separace smíchání s vodou a následné odstředění. Pro dokonalou frakcionalizací amarantové mouky tento způsob však použitelný není.

Cílem vynálezu je proto vyřešení způsobu provedení této frakcionalizace a zařízení k provedení tohoto způsobu, zejména za účelem získání bílkovin, oleje, škrobu a vlákniny, jako složek nutných pro zdravou výživu obyvatelstva.

Podstata vynálezu

Vytyčeného cíle je dosaženo frakcionalizací amarantové mouky podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zahřátá směs amarantové mouky s vodou se nechá sedimentovat a provede se oddělení tuhé a tekuté fáze, tekutá fáze se zpětně ochladí, míchá a okyselí pod izoelektrický bod bílkovin, přičemž se získá sraženina bílkovin, která se zahustí a usuší za teplotního režimu, nezpůsobujícího denaturaci a narušení bílkovin, například odstředěním a odpařením. Před smícháním s vodou a sedimentací se amarantová mouka zpravidla podrobí separaci tuku, například působením oxidu uhličitého. Tuhá fáze se po odseparování bílkovin naředí vodou a podrobí mechanickému působení, kterým se vytláčí z vlákniny škrob a po zastavení mechanického působení se nechá sedimentovat vláknina, roztok škrobu se oddělí, vysráží okyselením a dále se zpravidla zahustí a usuší. Zbylá frakce - suspenze vlákniny se propere a podrobí opakované sedimentaci, odstředí přes filtrační tkaninu a zpravidla usuší. Všechny získané oddělené frakce se po usušení upravují mletím podle potřeby budoucího použití.

Podstata zařízení k provedení způsobu spočívá v tom, že je tvořeno reakční nádobou na oddělení bílkoviny, propojenou s reakční nádobou na srážení bílkoviny, přičemž mezi tyto nádoby je zpravidla umístěn chladič a reakční nádoba na oddělení bílkoviny i reakční nádoba na srážení bílkoviny jsou v duplikátorovém provedení, tudíž jsou opatřeny meziprostorem. Do reakční nádoby na oddělení bílkoviny se přivede amarantová mouka zpravidla zbavená tuku a současně voda. Následně se provede promíchání těchto komponentů. K tomuto účelu je reakční nádoba na

- 1 CZ 290966 B6 oddělení bílkoviny zpravidla opatřena míchadlem. Po provedeném míchání se promíchaná směs nechá sedimentovat a vytvoří se tak tuhá a tekutá fáze. Po provedené sedimentaci se tekutá fáze přepouští přes chladič do reakční nádoby na srážení bílkoviny, kde se provede rovněž promíchání a dále se zde provede okyselení pod izoelektrický bod bílkovin a tak se získá sraženina bílkovin. Tato sraženina se potom nechá usadit a přepustí se do nádob, ve kterých se umístí do odstředivky a po odstředění a odlití odstředěné vody se odstředěná bílkovina umístí do rotační vakuové odparky, kde se odstřeďuje a suší při teplotě do 65 °C. Pokud není vysušení dokonalé, provede se ještě dosušení horkým vzduchem. Získaná bílkovinná drť se potom mele na požadovanou hrubost. Reakční nádoba na oddělování bílkoviny je dále propojena s reakční nádobou na oddělování škrobu, opatřenou tlakovým prvkem, zpravidla zubovým čerpadlem, přičemž reakční nádoba na oddělení škrobu je propojena s reakční nádobou na srážení škrobu, která je zpravidla opatřena míchadlem a navazuje na ní rotační vakuová odparka. Tuhá fáze je z reakční nádoby na oddělování bílkoviny vedena po smíchání s vodou do reakční nádoby na oddělování škrobu, přičemž přivedená suspenze je podrobena mechanickému působení v mírně alkalickém prostředí přečerpáváním přes zubové čerpadlo, vytvářejícím tlakový prvek. Přitom je z částeček vlákniny vytlačován škrob. Po tomto procesuje roztok podroben usazení. Následně je vytlačený škrob přečerpán do reakční nádoby na srážení škrobu, kde se provede jeho promíchání, vysrážení okyselením a roztok se nechá usadit. Vzniklá sedlina se potom odvádí do rotační vakuové odparky, kde se provede její vysušení, případně může být před umístěním do rotační vakuové odparky zahuštěna odstředěním. Pokud je vzniklý produkt málo vysušen, provede se jeho dosušení horkým vzduchem. Podle potřeby použití škrobu se potom provede jeho namletí na příslušnou hrubost. Reakční nádoba na oddělování škrobu je napojena na odstředivku, opatřenou filtračním prostředkem, která je většinou dále napojena na horkovzdušnou sušárnu. Vláknina, odseparovaná od škrobu v reakční nádobě na oddělování škrobu se zavede do odstředivky, kde se oddělí od vody odstředěním a přefiltrováním přes filtrační prostředek. Odseparovaná vláknina se potom zavádí do horkovzdušné sušárny, kde se usuší a následně se rozemele na příslušnou hrubost.

Výhody způsobu a zařízení podle vynálezu spočívají v tom, že umožňuje získání frakcí zvláštního složení, výrazně odlišného od obdobných frakcí, získaných z jiných plodin, s velmi širokou možností použití v lékařství, potravinářství a dalších oborech. Výtěžnost jednotlivých frakcí přitom odpovídá laboratorně analyzovanému poměru.

Přehled obrázku na výkrese

Zařízení pro frakcionalizaci amarantové mouky podle vynálezu je schematicky znázorněno na přiloženém výkrese.

Příklad provedení vynálezu

V daném příkladu provedení byla frakcionalizována amarantová mouka, která se nejdříve podrobila odstranění tuku působením oxidu uhličitého, přičemž separační proces využívá skutečnosti, že nad teplotou 31 °C plyn získá značnou rozpouštěcí schopnost, kterou lze ovlivňovat změnami tlaku a teploty. Snížením tlaku v separátoru se prudce sníží rozpouštěcí schopnost oxidu uhličitého a extrakt se oddělí. Odtučněná mouka je tudíž čistá, potravinářsky použitelná a obsahuje zhruba 1 % tuku. Do připraveného alkalického roztoku, tvořeného hydroxidem sodným (může být použito i uhličitanu sodného) se za stálého míchání přidávala amarantová mouka a po dokonalém promíchání se doplnila voda tak, že výsledná teplota byla 50 °C, přičemž se upravilo pH uhličitanem sodným a udržovala se teplota na stejné hodnotě. Roztok se nechal usadit po dobu zhruba 20 min a došlo tak ke vzniku kapalné a tuhé fáze. Kapalná fáze se ochladila na teplotu 25 °C, proces zahřátí, usazení a následného zchlazení se zopakoval a kapalná fáze se okyselila kyselinou citrónovou na pH pod 4,7. Následně se po dobu

-2CZ 290966 B6 h provedlo usazení vzniklého roztoku. Odseparovaná voda se odvedla do odpadu a získaná usazenina-bílkovina se odstředila a zahustila odpařením při teplotě do 65 °C. Získaná bílkovinná drť se namlela na požadovanou hrubost. Tuhá fáze, obsahující škrob a vlákninu se po odstranění bílkoviny naředila trojnásobným množstvím vody, upravila se alkalita roztoku na pH 8 roztokem uhličitanu sodného a po jednohodinovém vytláčení škrobu pomocí tlakového prvku zubového čerpadla - se tento roztok podrobil usazování. Ze vzniklé směsi se odčerpal škrob a provedlo se jeho okyselení kyselinou citrónovou, přičemž došlo k vysrážení roztoku, který se následně nechal sedimentovat. Vzniklá usazenina se zahustila a usušila. Vzniklý produkt se potom namlel na příslušnou hrubost. Odseparovaná vláknina se po oddělení škrobu přefiltrovala, odstředila, usušila a namlela na potřebnou hrubost.

Zařízení, na kterém je způsob pro frakcionalizaci amarantové mouky uplatněn, sestává z reakční nádoby J na oddělování bílkoviny, která je v duplikátorovém provedení, tudíž je opatřena meziprostorem 15 s přívodním potrubím 16 ohřívací vody a odváděcím potrubím 17 ohřívací vody. Reakční nádoba 1 na oddělování bílkoviny je dále opatřena míchadlem 6, násypkou 13. amarantové mouky, přívodním potrubím 14 vody a z této reakční nádoby 1 je dále vyústěno přívodní potrubí 18 bílkoviny do chladiče 5 a přívodní potrubí 33 tuhé fáze do reakční nádoby 3 na oddělování škrobu. Z chladiče 5 je vyvedeno přívodní potrubí 19 bílkoviny do reakční nádoby na srážení bílkoviny. Reakční nádoba 2 na srážení bílkoviny je rovněž v duplikátorovém provedení, tudíž je opatřená meziprostorem 15, na který je napojeno přívodní potrubí 20 chladicí vody a odváděči potrubí 21 chladicí vody. Kromě toho je reakční nádoba 2 na srážení bílkoviny opatřená míchadlem 6. Za reakční nádobu 2 na srážení bílkoviny je zařazena odstředivka 22 a dále rotační vakuová odparka 11, za kterou je možno zařadit ještě horkovzdušnou sušárnu, pro případ, kdy produkt není v rotační vakuové odparce 11 dostatečně usušen. Reakční nádoba 3 na oddělování škrobu je opatřena tlakovým prvkem 7, v daném případě zubovým čerpadlem, který je s touto reakční nádobou 3 propojen přívodním potrubím 23 k tlakovému prvku 7 a odváděcím potrubím 24 od tlakového prvku 7. Z reakční nádoby 3 na oddělování škrobu vychází přepouštěcí potrubí 27, opatřené odstředivým čerpadlem 8 a přivedené do reakční nádoby 4 na srážení škrobu. Za reakční nádobou 3 na oddělování škrobu je zařazena odstředivka 9, opatřená filtrační tkaninou 10. K reakční nádobě 3 pro oddělování škrobu je přivedeno rovněž přívodní potrubí 28 propírací vody a je zní vyústěno odváděči potrubí 29 propírací vody. Za odstředivkou 9 je zařazena horkovzdušná sušárna 12. Reakční nádoba 4 na srážení škrobu je opatřena míchadlem 6 a je za ní zařazena rotační vakuová odparka 11. Zařízení je doplněno rovněž zde neznázoměným mlecím zařízením, ve kterém se jednotlivé produkty - bílkovina, škrob a vláknina - rozemílají na potřebnou hrubost.

Amarantová mouka je do reakční nádoby 1 na oddělování bílkoviny přiváděna násypkou 13 na přivádění amarantové mouky a voda je do této reakční nádoby 1 přiváděna přívodním potrubím 14 vody. Ohřívací voda, nutná pro udržování teploty v reakční nádobě 1 na oddělování bílkoviny je přiváděna do meziprostoru 15 reakční nádoby 1 na oddělování bílkoviny přívodním potrubím 16 ohřívací vody a odváděcím potrubím 17 ohřívací vody je z meziprostoru 15 tato ohřívací voda odváděna nazpět k ohřívacímu zařízení. Po promíchání přivedené amarantové mouky s vodou prostřednictvím míchadla 6 a následném usazení je kapalná fáze vedena přívodním potrubím 18 bílkoviny do chladiče 5, ze kterého je vedena přívodním potrubím 19 bílkoviny do reakční nádoby 2 na srážení bílkoviny. V reakční nádobě 2 na srážení bílkoviny je odseparovaná a ochlazená bílkovina promíchána míchadlem 6 a po usazení jsou sražené bílkoviny přesazeny do nádob 25, se kterými jsou vloženy do odstředivky 22 pro odstředění bílkoviny a odstředěná bílkovina je přesazena do rotační vakuové odparky U. Zahuštěná a usušená bílkovina, pokud nemá dostatečnou suchost, je dána k dosušení do horkovzdušné sušárny a pokud je dostatečně vysušena, je prostřednictvím mlecího zařízení rozemleta na potřebnou hrubost. Pro udržování teploty v meziprostoru 15 reakční nádoby 2 na srážení bílkoviny je do tohoto meziprostoru 15 přiváděna chladicí voda přívodním potrubím 20 a odvádění chladicí vody z meziprostoru 15 do odpadu je provedeno odváděcím potrubím 21_. Tuhá fáze z reakční nádoby 1 se po zředění vodou vede přívodním potrubím 33 tuhé fáze do reakční nádoby 3 na oddělování škrobu, ze které je

-3CZ 290966 B6 vedena přes tlakový prvek 7 nazpět do této reakční nádoby 3 na oddělování škrobu, kde po usazení dojde k odseparování vytlačeného škrobu tlakovým prvkem 7 a vlákniny. Odseparovaný škrob je odstředivým čerpadlem 8 přečerpán přepouštěcím potrubím 27 do reakční nádoby 4 na srážení škrobu, kde je škrob promíchán, vysrážen, usazen a vytvořená usazenina je přivedena do rotační vakuové odparky 11. kde je zahuštěna a usušena. V případě potřeby je možno před přivedením do rotační vakuové odparky 11 vytvořenou usazeninu odstředit. Zahuštěný a usušený produkt v rotační vakuové odparce 11 je potom přesazen na dosušení do horkovzdušné sušárny neboje přímo rozmělněn mlecím zařízením na příslušnou potřebnou velikost. Usazená vláknina v reakční nádobě 3 na oddělování škrobu je proprána vodou přivedenou přívodním potrubím 28 propírací vody a odvedenou odváděcím potrubím 29 propírací vody. Odseparovaná vláknina je z reakční nádoby 3 na oddělování škrobu přemístěna do odstředivky 9, kde je tato vláknina odstředěna a současně přefiltrována přes filtrační tkaninu JO. Z odstředivky 9 je odstředěná a přefiltrovaná vláknina přemístěna do horkovzdušné sušárny 12, kde je usušena a následně přivedena k mlecímu zařízení, kde je rozmělněna na potřebnou velikost.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob frakcionalizace amarantové mouky, při kterém amarantová mouka se smíchá svodou, vyznačující se tím, že zahřátá směs amarantové mouky svodou se nechá sedimentovat a provede se oddělení tuhé a tekuté fáze, tekutá fáze se zpětně ochladí, míchá a okyselí pod izoelektrický bod bílkovin, přičemž se získá sraženina bílkovin, která se zahustí a usuší za teplotního režimu, nezpůsobujícího denaturaci a narušení bílkovin.
2. 2. Způsob frakcionalizace podle nároku 1,vyznačující se tím, že amarantová mouka se před smícháním s vodou a sedimentací podrobí separaci tuku.
3. 3. Způsob frakcionalizace podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že tuhá fáze se po odseparování bílkovin podrobí mechanickému působení, při kterém se vytláčí z vlákniny škrob a po zastavení mechanického působení se nechá sedimentovat vláknina, roztok škrobu se oddělí a vysráží okyselením.
4. 4. Způsob frakcionalizace podle nároku 3, vyznačující se tím, že sražený roztok škrobu se zahustí a usuší.
5. 5. Způsob frakcionalizace podle nároku 3, vyznačující se tím, že zbylá frakce odsedimentovaná vláknina se propere a podrobí sedimentaci, odstředí přes filtrační tkaninu a usuší.
6. 6. Způsob frakcionalizace podle nároků 1,4a 5, vyznačující se tím, že usušená bílkovina, škrob a vláknina se rozemelou.
7. 7. Zařízení k provedení způsobu podle nároku 1,vyznačující se tím, že je tvořeno reakční nádobou (1) na oddělení bílkoviny, propojenou s reakční nádobou (2) na srážení bílkoviny, za kterou je zařazena odstředivka (22), za kterou je zařazena rotační vakuová odparka (11).

   -4CZ 290966 B6
8. 8. Zařízení podle nároku 7, v y z n a č u j í c í se t í m , že reakční nádoba (l) na oddělování bílkoviny je propojena s reakční nádobou (3) na oddělování škrobu, opatřenou tlakovým prvkem (7), přičemž reakční nádoba (3) na oddělování škrobu je propojena s reakční nádobou (4) na

   5 srážení škrobu, za kterou je zařazena rotační vakuová odparka (11).
9. 9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že za reakční nádobu (3) na oddělování škrobu je zařazena odstředivka (9), opatřená filtrační tkaninou (10) a za odstředivkou (9) je zařazena horkovzdušná sušárna (12).
10. 10. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že mezi reakční nádobu (1) na oddělování bílkoviny a reakční nádobu (2) na srážení bílkoviny je vložen chladič (5) přepouštěné bílkoviny.