RU2059389C1

RU2059389C1 - Method for separating edible fibers from oil-containing seed cake

Info

Publication number: RU2059389C1
Application number: RU9393052065A
Authority: RU
Inventors: О.И. Квасенков; В.А. Ломачинский; Г.И. Касьянов
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 1996-05-10

Abstract

FIELD: production of edible fibers from oil-containing seed cake. SUBSTANCE: method involves extracting oil-containing seed cake by nonpolar solvent and applying simultaneously high-intensity electrostatic field and mechanical ultrasonic oscillations with frequency of 18-2000 KHz; separating fiber-containing solid phase from extract and drying solid phase. EFFECT: increased efficiency and simplified method.

Description

Изобретение относится к технологии производства практически неусваиваемых пищевых добавок для продуктов питания пониженной пищевой ценности, обладающих сорбционной способностью и выводящих из организма нежелательные вещества. The invention relates to a technology for the production of practically non-digestible food additives for food products of reduced nutritional value, having sorption ability and removing unwanted substances from the body.

Известен способ выделения пищевых волокон из жмыха маслосодержащих семян, предусматривающий экстракцию жмыха неполярным растворителем и отделение содержащей пищевые волокна твердой фазы от экстракта. A known method of separating dietary fiber from oilcake seed oil cake, involving the extraction of oilcake with a non-polar solvent and separation of the solid phase containing dietary fiber from the extract.

Недостатком этого способа является экстенсивность экстракции и неполнота извлечения сопутствующих веществ из пищевых волокон. The disadvantage of this method is the extent of extraction and the incompleteness of the extraction of related substances from dietary fiber.

Задачей изобретения является интенсификация экстракции и повышение степени очистки пищевых волокон от сопутствующих веществ. The objective of the invention is to intensify the extraction and increase the degree of purification of dietary fiber from related substances.

Поставленная задача решается тем, что в способе выделения пищевых волокон из жмыха маслосодержащих семян, предусматривающем экстракцию жмыха неполярным растворителем и отделение содержащей пищевые волокна твердой фазы от экстракта, согласно изобретению, экстракцию осуществляют с наложением одновременно электростатического поля высокой напряженности и механических ультразвуковых колебаний с частотой 18-2000 кГц, а отделенную от экстракта твердую фазу подвергают сушке. The problem is solved in that in the method of separating dietary fiber from oilcake seed oil cake, involving extraction of oilcake with a non-polar solvent and separating the solid phase containing dietary fiber from the extract, according to the invention, the extraction is carried out with the application of a high-voltage electrostatic field and mechanical ultrasonic vibrations with a frequency of 18 -2000 kHz, and the solid phase separated from the extract is dried.

Это позволяет интенсифицировать экстракцию сопутствующих веществ из пищевых волокон и расширить гамму экстрактивных веществ. This allows you to intensify the extraction of related substances from dietary fiber and expand the range of extractive substances.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Жмых маслосодержащих семян после прессового отделения масла загружают в экстрактор и экстрагируют неполярным растворителем в постоянном или переменном электростатическом поле высокой напряженности и в поле механических ультразвуковых колебаний. При этом электростатическое поле высокой напряженности, то есть поле, имеющее напряженность не менее 100 кВ/м, приводит к образованию конвективных потоков в межэлектродном пространстве и накоплению на поверхности шрота полярных компонентов масла. Дисперсный шрот поляризуется с распределением зарядов по его поверхности. В этом случае электроконвективное движение диэлектрической жидкости будет наблюдаться во внешней среде от жидкости к частицам материала, и внутри самой частицы от жидкости из капилляров к поверхности частицы. Это интенсифицирует процесс экстрагирования масла и других сопутствующих веществ из шрота в первое время, но в условиях электростатического поля поверхность поляризованного дисперсного материала после времени полного электроконвективного переноса полярных веществ оказывается блокированной этими веществами, что приводит к резкому увеличению диффузионного сопротивления сырья. В результате скорость экстрагирования под действием электростатического поля падает. Наложение на экстракционную смесь механических ультразвуковых колебаний независимо от их частоты в указанном диапазоне приводит к нарушению клеточной структуры и целостности клеточных оболочек в результате кавитационного процесса изменения давления в жидкой фазе неполярного растворителя. Изменение структуры сырья под действием ультразвука начинается постепенно с незначительных изменений, но их скорость наростает по мере накопления усталостных напряжений при деформации клеточных оболочек и межклеточных связей. Это приводит к постепенному увеличению с нарастающей скоростью поверхности контакта фаз и ускорению процесса экстрагирования. В итоге по мере нарастания диффузионного сопротивления клеточных оболочек в результате снижения их проницаемости при накоплении поляризованных веществ внутреннего содержимого, начинается и развивается процесс разрушения этих оболочек, что освобождает проход как полярным, так и неполярным растворимым веществами внутреннего содержимого клеток обрабатываемого сырья при снижении диффузионного сопротивления и развитии поверхности контакта фаз. По мере изменения структуры сырья снижается возможность затухания интенсивности экстракции в поле электростатических сил, а при полном разрушении клеточных оболочек и структуры обрабатываемого сырья в электростатическом поле высокой напряженности происходит экстракция из сырья полярных и других веществ, не извлекаемых из него при экстракции тем же экстрагентом и воздействии одного электростатического поля высокой напряженности или поля механических ультразвуковых колебаний, к которым, в частности, относятся фосфатиды, жирные кислоты, эфиры и соли жирных кислот, содержащие более 20 атомов углерода в молекуле. После завершения экстракции пищевые волокна отделяют от мисцеллы, а затем сушат их с получением целевого продукта. After oil press separation, oil-containing cake of seeds is loaded into the extractor and extracted with a non-polar solvent in a constant or variable electrostatic field of high tension and in the field of mechanical ultrasonic vibrations. In this case, an electrostatic field of high tension, that is, a field having a strength of at least 100 kV / m, leads to the formation of convective flows in the interelectrode space and the accumulation of polar oil components on the surface of the meal. Dispersed meal is polarized with the distribution of charges on its surface. In this case, the electroconvective motion of the dielectric fluid will be observed in the external environment from the fluid to the particles of the material, and inside the particle from the fluid from the capillaries to the surface of the particle. This intensifies the process of extraction of oil and other related substances from oil cake at first, but under the conditions of an electrostatic field, the surface of a polarized dispersed material after the time of complete electroconvective transfer of polar substances is blocked by these substances, which leads to a sharp increase in the diffusion resistance of raw materials. As a result, the rate of extraction under the influence of an electrostatic field decreases. The application of mechanical ultrasonic vibrations to the extraction mixture, regardless of their frequency in the indicated range, leads to disruption of the cell structure and integrity of the cell membranes as a result of the cavitation process of pressure changes in the liquid phase of a non-polar solvent. The change in the structure of raw materials under the action of ultrasound begins gradually with minor changes, but their speed increases with the accumulation of fatigue stresses during deformation of cell membranes and intercellular connections. This leads to a gradual increase with increasing speed of the contact surface of the phases and accelerate the extraction process. As a result, as the diffusion resistance of cell membranes increases as a result of a decrease in their permeability during the accumulation of polarized substances of internal content, the process of destruction of these membranes begins and develops, which frees up the passage of both the polar and nonpolar soluble substances of the internal contents of the cells of the processed raw materials with a decrease in diffusion resistance and the development of the contact surface of the phases. As the structure of the raw material changes, the possibility of attenuation of the extraction intensity in the field of electrostatic forces decreases, and when the cell membranes and the structure of the processed raw material are completely destroyed in the high-voltage electrostatic field, the extraction of polar and other substances from the raw materials that are not extracted from it by extraction with the same extractant and exposure one electrostatic field of high intensity or the field of mechanical ultrasonic vibrations, which, in particular, include phosphatides, fatty acids you, esters and salts of fatty acids containing more than 20 carbon atoms per molecule. After completion of the extraction, the dietary fiber is separated from the miscella, and then dried to obtain the desired product.

Сравнительный анализ полученных пищевых волокон показал, что предлагаемый способ при сокращенном времени экстракции позволяет снизить количество примесей в целевом продукте, а именно фосфатидов, жирных кислот, их эфиров и солей, содержащих более 20 атомов углерода в молекуле. A comparative analysis of the obtained dietary fiber showed that the proposed method with a reduced extraction time can reduce the amount of impurities in the target product, namely phosphatides, fatty acids, their esters and salts containing more than 20 carbon atoms in the molecule.

П р и м е р 1. Жмых семян хлопчатника экстрагируют бензином в постоянном электростатическом поле при напряженности 1,5 МВ/м и в поле механических ультразвуковых колебаний с частотой 18 кГц при температуре 50^оС и гидромодуле 1:1 в течение 50 мин. Мисцеллу сливают самотеком, твердую фазу прессуют для отжима остатков мисцеллы и сушат. По сравнению с контрольным образцом, полученным при экстрагировании того же сырья тем же экстрагентом, содержание примесей в целевом продукте снижено в 27,5 раза.EXAMPLE EXAMPLE 1. cotton seed oil cake is extracted with benzene in a constant electrostatic field at a voltage of 1.5 MV / m and in the field of ultrasonic mechanical vibrations with a frequency of 18 kHz at ⁵⁰ ° C and a liquor ratio of 1: 1 for 50 min. Miscella is drained by gravity, the solid phase is pressed to squeeze the remaining miscella and dried. Compared with the control sample obtained by extraction of the same raw material with the same extractant, the content of impurities in the target product is reduced by 27.5 times.

П р и м е р 2. Жмых семян томатов экстрагируют петролейным эфиром в переменном электростатическом поле при напряженности 2 МВ/м и частоте смены потенциалов 1/7 Гц и поле механических ультразвуковых колебаний с частотой 22 кГц при температуре 41^оС и гидромодуле 1:3 в течение 30 мин. Затем целевой продукт выделяют аналогично примеру 1. По сравнению с контрольным образцом, полученным аналогично, но без наложения на экстракционную смесь ультразвуковых колебаний и электростатического поля высокой напряженности, содержание примесей в пищевых волокнах снижено в 11,2 раза.EXAMPLE 2. EXAMPLE tomato seed oil cake was extracted with petroleum ether in an alternating electrostatic field intensity at 2 MV / m and a frequency of 7.1 Hz and a potential change of the field of ultrasonic mechanical vibrations with a frequency of 22 kHz at a temperature of 41 ^C and a liquor ratio 1: 3 for 30 minutes Then, the target product is isolated analogously to example 1. Compared to the control sample obtained in the same way, but without applying ultrasonic vibrations and high-intensity electrostatic fields to the extraction mixture, the content of impurities in dietary fibers is reduced by 11.2 times.

П р и м е р 3. Жмых семян винограда экстрагируют сжиженной двуокисью углерода в переменном электростатическом поле при напряженности 30 МВ/м и частоте смены потенциалов 1 Гц и поле механических ультразвуковых колебаний с частотой 120 кГц при температуре 18^оС, давлении 6,3 МПа и гидромодуле 2:3 в течение 15 мин. Затем мисцеллу сливают самотеком и сбрасывают давление до атмосферного для сушки целевого продукта. По сравнению с контрольным образцом, полученным из того же сырья при экстракции тем же экстрагентом по способу-прототипу, содержание примесей в пищевых волокнах снижено в 31,3 раза.EXAMPLE 3. EXAMPLE grape seed oil cake extracted with liquefied carbon dioxide in an alternating electrostatic field at an intensity of 30 MV / m and a frequency shift of 1 Hz and the field potentials of ultrasonic mechanical vibrations with a frequency of 120 kHz at a temperature of 18 ^{° C,} pressure 6.3 MPa and a water ratio of 2: 3 for 15 minutes Then the miscella is drained by gravity and depressurized to atmospheric pressure to dry the desired product. Compared with the control sample obtained from the same raw material during extraction with the same extractant according to the prototype method, the content of impurities in dietary fiber is reduced by 31.3 times.

П р и м е р 4. Жмых семян шиповника экстрагируют сжиженным бутаном в постоянном электростатическом поле при напряженности 100 кВ/м и в поле механических ультразвуковых колебаний с частотой 1 МГц при 14^оС, давлении 3,5 МПа и гидромодуле 1:4 в течение 20 мин. Мисцеллу сливают самотеком после окончания экстракции, а давление затем сбрасывают до атмосферного для сушки целевого продукта. По сравнению с контрольным образцом, полученным из того же сырья при экстракции тем же экстрагентом по способу-прототипу, содержание примесей в пищевых волокнах снижено в 30 раз.PRI me R 4. Cake rosehip seeds are extracted with liquefied butane in a constant electrostatic field at a voltage of 100 kV / m and in the field of mechanical ultrasonic vibrations with a frequency of 1 MHz at 14 ^about C, a pressure of 3.5 MPa and a hydraulic module of 1: 4 in within 20 minutes Miscella is drained by gravity after the extraction is completed, and the pressure is then released to atmospheric pressure to dry the desired product. Compared with the control sample obtained from the same raw material during extraction with the same extractant according to the prototype method, the content of impurities in dietary fiber is reduced by 30 times.

П р и м е р 5. Жмых семян облепихи экстрагируют сжиженным азотом при напряженности постоянного электростатического поля 30 МВ/м и в поле механических ультразвуковых колебаний с частотой 2 МГц при температуре 10^оС, давлении 15 МПа и гидромодуле 1:6 в течение 10 мин. Мисцеллу по окончании экстракции сливают, а затем давление сбрасывают до атмосферного для сушки целевого продукта. По сравнению с контрольным образцом, полученным из того же сырья при экстракции тем же экстрагентом по способу-прототипу, содержание примесей в пищевых волокнах снижено в 28,9 раза.EXAMPLE 5. EXAMPLE buckthorn seed oil cake extracted with liquefied nitrogen at a constant electrostatic field intensity of 30 MV / m and in the field of ultrasonic mechanical vibrations with a frequency of 2 MHz at a temperature of 10 ^{° C,} a pressure of 15 MPa and a liquor ratio 1: 6 for 10 min Miscella at the end of the extraction is drained, and then the pressure is released to atmospheric for drying the target product. Compared with the control sample obtained from the same raw material during extraction with the same extractant according to the prototype method, the content of impurities in dietary fiber is reduced by 28.9 times.

Таким образом предлагаемый способ позволяет интенсифицировать экстрагирование сопутствующих веществ из пищевых волокон и повысить степень их очистки. Thus, the proposed method allows to intensify the extraction of related substances from dietary fiber and to increase the degree of purification.

Claims

METHOD FOR ISOLATING FOOD FIBERS FROM OIL CAKE OIL-CONTAINING SEEDS, involving extraction of oilcake by a non-polar solvent and separation of solid phase containing dietary fiber from the extract, characterized in that the extraction is carried out with the application of a high-intensity electrostatic field and mechanical ultrasonic vibrations with a frequency of 18
2000 kHz, and after separation from the extract, the solid phase is dried.