RU2250670C2

RU2250670C2 - Method for manufacturing carbohydrate-containing gelling concentrate for confectionary products

Info

Publication number: RU2250670C2
Application number: RU2003114060/13A
Authority: RU
Inventors: О.И. Квасенков (RU); О.И. Квасенков
Original assignee: Квасенков Олег Иванович
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2005-04-27

Abstract

FIELD: food industry, confectionary industry.

SUBSTANCE: the present innovation deals with technology to obtain gelling concentrate containing structure-forming agents of vegetable and microbial origin. The suggested concentrate should be prepared due to pressing the juice out of sugar beet prepared, deodorated with carbon dioxide in supracritical state, extracting residues at mixing water and liquid hydrogen fluoride at extractional volume, mixing juice and extract and introducing liquid ammonia into the blend along with supracritical CO₂-extract out of Mortierella bainieri micromycete biomass further extracted according to the preset technique to obtain a solid residue treated with liquid ammonia followed by concentrating the blend, treatment of concentrate with liquid carbon dioxide, mixing Mortierella bainieri micromycete biomass with a treated solid residue and heating the mixture up to 60 C, not less. The innovation enables to obtain a concentrate of improved structure-forming properties and increased thermal stability.

EFFECT: higher efficiency of manufacturing.

Description

Изобретение относится к технологии получения желирующего концентрата, содержащего структурообразователи растительного и микробиального происхождения.The invention relates to a technology for the production of a gelling concentrate containing structure-forming agents of plant and microbial origin.

Известен способ получения углеводсодержащего желирующего концентрата для кондитерских изделий, предусматривающий подготовку корнеплодов сахарной свеклы, тепловую дезодорацию жидкой двуокисью углерода в поле СВЧ, отжим с получением сока и выжимок, гидролиз-экстрагирование выжимок в присутствии фермента пероксидазы в поле механических ультразвуковых колебаний, отделение экстракта, купажирование сока и экстракта, введение в купаж жидкого аммиака, концентрированно вакуум-выпариванием, обработку концентрата жидкой двуокисью углерода и нагрев до температуры не ниже 60°С (RU 2076485 С1, 27.03.1997).A known method of producing a carbohydrate-containing gelling concentrate for confectionery, involving the preparation of sugar beet root crops, thermal deodorization with liquid carbon dioxide in a microwave field, extraction to produce juice and squeezes, hydrolysis-extraction of squeezes in the presence of a peroxidase enzyme in the field of mechanical ultrasonic vibrations, separation of the extract, blending juice and extract, introduction of liquid ammonia into the blend, concentrated by vacuum evaporation, treatment of the concentrate with liquid carbon dioxide and heating to a temperature not lower than 60 ° C (RU 2076485 C1, 03/27/1997).

Недостатками этого способа являются низкий выход целевого продукта, высокий расход энергии и технологических добавок.The disadvantages of this method are the low yield of the target product, high energy consumption and technological additives.

Техническим результатом изобретения является увеличение выхода целевого продукта, улучшение его структурообразующих свойств и сокращение расхода ресурсов.The technical result of the invention is to increase the yield of the target product, improve its structure-forming properties and reduce resource consumption.

Этот результат достигается тем, что в способе получения углеводсодержащего желирующего концентрата для кондитерских изделий, предусматривающем подготовку корнеплодов сахарной свеклы, тепловую дезодорацию двуокисью углерода, отжим с получением сока и выжимок, гидролиз-экстрагирование выжимок, отделение экстракта, купажирование сока и экстракта, введение в купаж жидкого аммиака, концентрирование вакуум-выпариванием, обработку концентрата жидкой двуокисью углерода и нагрев до температуры не ниже 60°С, согласно изобретению, при тепловой дезодорации используют двуокись углерода в надкритическом состоянии, гидролиз-экстрагирование осуществляют раствором плавиковой кислоты, получаемым непосредственно в экстракционном объеме при раздельной подаче в него воды и жидкого фтороводорода, одновременно с аммиаком в купаж вводят экстракт, полученный после экстрагирования биомассы микромицета Mortierella bainieri двуокисью углерода в надкритическом состоянии, в количестве около 2% по массе сухих веществ, при этом после экстрагирования двуокисью углерода в надкритическом состоянии биомассу микромицета Mortierella bainieri последовательно экстрагируют водой, щелочью, водой, кислотой, водой, щелочью и водой, полученный твердый остаток обрабатывают жидким аммиаком и вводят в концентрат, обработанный жидкой двуокисью углерода, в количестве, эквивалентном по расходу биомассы экстракту, вводимому в купаж одновременно с жидким аммиаком, а нагреванию до температуры не ниже 60°С подвергают полученную смесь.This result is achieved by the fact that in the method for producing a carbohydrate-containing gelling concentrate for confectionery products, which involves preparing sugar beet root crops, thermal deodorization with carbon dioxide, squeezing to obtain juice and squeezes, hydrolysis-extracting squeezes, separating the extract, blending the juice and extract, introducing into the blend liquid ammonia, concentration by vacuum evaporation, treatment of the concentrate with liquid carbon dioxide and heating to a temperature not lower than 60 ° C, according to the invention, at heat deodorization uses carbon dioxide in the supercritical state, hydrolysis-extraction is carried out with a hydrofluoric acid solution obtained directly in the extraction volume by separately supplying water and liquid hydrogen fluoride to it, simultaneously with ammonia, the extract obtained after the biomass of micromycete Mortierella bainieri is extracted with carbon dioxide in sodium state, in an amount of about 2% by weight of solids, while after extraction with carbon dioxide in a supercritical state bio the mass of micromycete Mortierella bainieri is sequentially extracted with water, alkali, water, acid, water, alkali and water, the resulting solid residue is treated with liquid ammonia and introduced into a concentrate treated with liquid carbon dioxide in an amount equivalent to the biomass consumption of the extract introduced into the blend simultaneously with liquid ammonia, and the mixture is subjected to heating to a temperature not lower than 60 ° C.

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

Корнеплоды сахарной свеклы подготавливают по общепринятой технологии путем мойки и инспекции, а затем нарезают и дезодорируют двуокисью углерода в надкритическом состоянии.Root crops of sugar beets are prepared according to generally accepted technology by washing and inspection, and then they are cut and deodorized with carbon dioxide in a supercritical state.

Следует отметить, что при одинаковом по сравнению с наиболее близким аналогом конечном результате и расходе двуокиси углерода переведение ее в надкритическое состояние путем нагрева и компремирования является менее энергоемким процессом по сравнению с сжижением в сочетании с облучением сырья полем СВЧ за счет низкого КПД СВЧ-излучателей и неполного поглощения СВЧ-энергии сахарной свеклой. Помимо того, отсутствие необходимости облучения сырья одновременно с его обработкой под высоким давлением упрощает аппаратурное оформление данной стадии технологического процесса.It should be noted that, with the end result being the same compared to the closest analogue and the consumption of carbon dioxide, its conversion to the supercritical state by heating and compression is a less energy-intensive process compared to liquefaction combined with irradiation of raw materials with a microwave field due to the low efficiency of microwave emitters and incomplete absorption of microwave energy by sugar beets. In addition, the absence of the need to irradiate raw materials simultaneously with their processing under high pressure simplifies the hardware design of this stage of the process.

Дезодорированную свеклу отжимают для разделения сока и выжимок, Сок содержит, в основном, растворимые углеводы, а пектин только в растворимой форме, в то время как в выжимках пектин находится, в основном, в связанном состоянии. Поэтому для его наиболее полного извлечения необходимо проведение процесса гидролиза-экстрагирования выжимок.Deodorized beets are squeezed to separate juice and squeezes, Juice contains mainly soluble carbohydrates, and pectin is only in a soluble form, while pectin is mainly in bound state in squeezes. Therefore, for its most complete extraction, it is necessary to carry out the process of hydrolysis-extraction of pomace.

Гидролиз-экстрагирование осуществляют раствором плавиковой кислоты, получаемым непосредственно в экстракционном объеме, Для этого воду и жидкий фтороводород подают в экстракционный объем раздельно. В экстракционном объеме жидкий фтороводород вскипает с образованием газовой фазы и растворяется в воде с выделением теплоты, приводящим к образованию и последующей конденсации паров в жидкой фазе. Все перечисленные процессы сопровождаются созданием в жидкой среде колебаний давления акустических частот, интенсифицирующих химические реакции и массообменные процессы, то есть ускоряющих накопление в жидкой фазе растворенных углеводов и пектиновых веществ.Hydrolysis-extraction is carried out with a solution of hydrofluoric acid obtained directly in the extraction volume. For this, water and liquid hydrogen fluoride are supplied to the extraction volume separately. In the extraction volume, liquid hydrogen fluoride boils to form a gas phase and dissolves in water with the release of heat, leading to the formation and subsequent condensation of vapors in the liquid phase. All of these processes are accompanied by the creation in the liquid medium of pressure oscillations of acoustic frequencies, intensifying chemical reactions and mass transfer processes, that is, accelerating the accumulation of dissolved carbohydrates and pectin substances in the liquid phase.

Следует отметить, что отказ от использования пероксидазы на данной стадии технологического процесса приводит к некоторому снижению средней молекулярной массы растворимых пектиновых веществ за счет исключения возможности их сшивки в растворе, но одновременно исключает возможность соединения уже экстрагированных пектиновых веществ с непроэкстрагированными. Это ускоряет процесс гидролиза-экстрагирования и сокращает потери пектина из-за его глубокого гидролиза, что увеличивает удельный выход целевого продукта.It should be noted that the rejection of the use of peroxidase at this stage of the technological process leads to a certain decrease in the average molecular weight of soluble pectin substances by eliminating the possibility of crosslinking them in solution, but at the same time excludes the possibility of combining the already extracted pectin substances with unextracted ones. This accelerates the process of hydrolysis-extraction and reduces the loss of pectin due to its deep hydrolysis, which increases the specific yield of the target product.

Сухую биомассу микромицета Mortierella bainieri последовательно экстрагируют двуокисью углерода в надкритическом состоянии, водой, щелочью, водой, кислотой, водой, щелочью и водой, отделяя для дальнейшего использования экстракт, полученный на первой стадии экстрагирования, и твердый остаток, полученный после завершения всех перечисленных стадий экстрагирования.The dry biomass of micromycete Mortierella bainieri is sequentially extracted with supercritical carbon dioxide, water, alkali, water, acid, water, alkali and water, separating for later use the extract obtained in the first extraction stage and the solid residue obtained after completion of all the extraction stages listed .

Первый экстракт содержит, в основном, высшие полиненасыщенные жирные кислоты, а твердый остаток, в основном, основные белки. Для увеличения реакционной способности основных белков твердый остаток обрабатывают жидким аммиаком. Последний, реагируя с остаточным количеством воды, образует гидроокись аммония, отщепляющую связанные кислотные остатки и увеличивающую в основных белках количество свободных гидроксильных групп.The first extract contains mainly higher polyunsaturated fatty acids, and the solid residue is mainly basic proteins. To increase the reactivity of the main proteins, the solid residue is treated with liquid ammonia. The latter, reacting with the residual amount of water, forms ammonium hydroxide, which cleaves the bound acid residues and increases the amount of free hydroxyl groups in the main proteins.

Полученный экстракт и сок сахарной свеклы купажируют и вводят в купаж жидкий аммиак и экстракт, полученный после экстрагирования биомассы микромицета Mortierella bainieri двуокисью углерода в надкритическом состоянии. В воде, входящей в состав купажа, жидкий аммиак образует гидроокись аммония, которая нейтрализует свободные карбоксильные группы пектиновых веществ, органические кислоты, входящие в состав сока и экстрактов, и плавиковую кислоту. В итоге купаж имеет щелочную реакцию. Обработанный таким образом купаж подвергают концентрированию вакуум-выпариванием. Щелочная среда и равномерное распределение по объему купажа ненасыщенных соединений, переведенных в водорастворимое состояние за счет омыления высших жирных кислот гидроокисью аммония, препятствуют накоплению в концентрате оксиметилфурфурола и иных продуктов окисления углеводов.The obtained extract and sugar beet juice are blended and liquid ammonia and the extract obtained after extraction of the biomass of micromycete Mortierella bainieri with supercritical carbon dioxide are introduced into the blend. In the water, which is part of the blend, liquid ammonia forms ammonium hydroxide, which neutralizes the free carboxyl groups of pectin substances, organic acids that are part of the juice and extracts, and hydrofluoric acid. As a result, the blend has an alkaline reaction. The blend thus treated is concentrated by vacuum evaporation. Alkaline environment and uniform distribution of unsaturated compounds in the water-soluble state due to the saponification of higher fatty acids with ammonium hydroxide by volume of the blend prevent the accumulation of hydroxymethyl furfural and other carbohydrate oxidation products in the concentrate.

Полученный таким образом концентрат обрабатывают жидкой двуокисью углерода. Последняя, взаимодействуя с водой, образует угольную кислоту, которая, в свою очередь, связывает в концентрате ионы аммония, образуя термолабильные соли, и увеличивает содержание в пектиновых веществах свободных карбоксильных групп. Содержание в концентрате экстракта из биомассы микромицета Mortierella bainieri в количестве более 2,1-2,5% по массе сухих веществ в этом случае приводит к синерезису жирных кислот. Поэтому введение этого экстракта в количестве более 2% по массе сухих веществ не рекомендуется.The concentrate thus obtained is treated with liquid carbon dioxide. The latter, interacting with water, forms carbonic acid, which, in turn, binds ammonium ions in the concentrate, forming thermolabile salts, and increases the content of free carboxyl groups in pectin substances. The content in the concentrate of the extract from the biomass of micromycete Mortierella bainieri in an amount of more than 2.1-2.5% by weight of solids in this case leads to a syneresis of fatty acids. Therefore, the introduction of this extract in an amount of more than 2% by weight of solids is not recommended.

Далее в концентрат вводят обработанный жидким аммиаком твердый остаток, полученный из биомассы микромицета Mortierella bainieri по описанной выше технологии. Это приводит ко взаимодействию свободных карбоксильных групп пектиновых веществ и свободных гидроксильных групп основных белков с образованием воды и структурирующих веществ смешанного состава высокой молекулярной массы. Приготовленную таким образом смесь нагревают до температуры не ниже 60°С. Это приводит к термодеструкции всех аммонийных солей угольной кислоты и выделению из смеси аммиака и двуокиси углерода в газообразном виде, то есть освобождению получаемого целевого продукта от примесных веществ. Нагрев выше названной температуры не приводит к достижению иного результата, поэтому нецелесообразен.Next, a solid residue treated with liquid ammonia, obtained from the biomass of micromycete Mortierella bainieri, is introduced into the concentrate according to the technology described above. This leads to the interaction of free carboxyl groups of pectin substances and free hydroxyl groups of basic proteins with the formation of water and structural substances of mixed composition of high molecular weight. The mixture thus prepared is heated to a temperature not lower than 60 ° C. This leads to thermal degradation of all ammonium salts of carbonic acid and the release of ammonia and carbon dioxide from the mixture in gaseous form, that is, the liberation of the resulting target product from impurities. Heating above the mentioned temperature does not lead to the achievement of a different result, therefore, it is impractical.

Опытная проверка показала, что выход целевого продукта за счет сокращения потерь пектиновых веществ увеличивается на 8-10% по сравнению с наиболее близким аналогом. Прочность студня при одинаковой температуре для опытного образца выше, чем для контрольного на 6-8 мм рт. ст. Помимо того, опытный образец по сравнению с контрольным имеет гораздо более высокую термостойкость, достаточную для его использования в составе выпечки, что невозможно для продукта, полученного по наиболее близкому аналогу.An experimental verification showed that the yield of the target product by reducing the loss of pectin substances increases by 8-10% compared with the closest analogue. The strength of the jelly at the same temperature for the prototype is higher than for the control at 6-8 mm RT. Art. In addition, the prototype compared with the control has a much higher heat resistance, sufficient for its use in baking, which is impossible for the product obtained by the closest analogue.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет при сокращении расхода ресурсов увеличить удельный выход целевого продукта, обладающего улучшенной структурообразующей способностью и повышенной термостойкостью.Thus, the proposed method allows to reduce the consumption of resources to increase the specific yield of the target product with improved structure-forming ability and high heat resistance.

Claims

A method for producing a carbohydrate-containing gelling concentrate for confectionery, involving the preparation of sugar beet root crops, thermal deodorization with carbon dioxide, squeezing to obtain juice and squeezes, hydrolysis-extraction of squeezes, separation of the extract, blending of juice and extract, introduction of liquid ammonia into the blend, concentration by vacuum evaporation treatment of the concentrate with liquid carbon dioxide and heating to a temperature of at least 60 ° C, characterized in that carbon dioxide is used for thermal deodorization ode in the supercritical state, hydrolysis-extraction is carried out with a solution of hydrofluoric acid, obtained directly in the extraction volume by separately supplying water and liquid hydrogen fluoride to it, simultaneously with ammonia, the extract obtained after extraction of the biomass of micromycete Mortierella bainieri with carbon dioxide in the supercritical state is introduced into the blend the amount of about 2% by weight of solids, while after extraction with carbon dioxide in a supercritical state, the biomass of micromycete Mortierella bainieri They are thoroughly extracted with water, alkali, water, acid, water, alkali and water, the resulting solid residue is treated with liquid ammonia and introduced into a concentrate treated with liquid carbon dioxide in an amount equivalent to the biomass consumption of the extract introduced into the blend simultaneously with liquid ammonia, and heating the mixture to a temperature not lower than 60 ° C.