RU2331478C1 - Способ гидратации биополимеров и продукт из гидратированной биомассы - Google Patents

Способ гидратации биополимеров и продукт из гидратированной биомассы Download PDF

Info

Publication number
RU2331478C1
RU2331478C1 RU2006137086/13A RU2006137086A RU2331478C1 RU 2331478 C1 RU2331478 C1 RU 2331478C1 RU 2006137086/13 A RU2006137086/13 A RU 2006137086/13A RU 2006137086 A RU2006137086 A RU 2006137086A RU 2331478 C1 RU2331478 C1 RU 2331478C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
biomass
solution
hydration
biopolymers
water
Prior art date
Application number
RU2006137086/13A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006137086A (ru
Inventor
Сергей Дмитриевич Шестаков (RU)
Сергей Дмитриевич Шестаков
Original Assignee
Сергей Дмитриевич Шестаков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Дмитриевич Шестаков filed Critical Сергей Дмитриевич Шестаков
Priority to RU2006137086/13A priority Critical patent/RU2331478C1/ru
Publication of RU2006137086A publication Critical patent/RU2006137086A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2331478C1 publication Critical patent/RU2331478C1/ru

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Meat, Egg Or Seafood Products (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области производства, хранения и переработки сельскохозяйственного и природного сырья растительного и животного происхождения и предназначено для гидратации биополимерной массы при ее увлажнении, консервации и смешивании с водными растворами пищевых ингредиентов. Способ характеризуется тем, что перед смешиванием с биомассой водного раствора солей его подвергают обработке ультразвуковой кавитацией с заданным отношением интенсивности ультразвука к квадрату гидростатического давления в растворе, являющемся критерием подобия процесса. Смешивание может быть осуществлено в ходе измельчения биомассы введением раствора в предварительно измельченную биомассу либо погружением биомассы в раствор. Способ обеспечивает одинаковую степень гидратации биополимеров водой, являющейся средой растворов солей органических и неорганических кислот, независимо от их состава и концентрации. Продукт из гидратированной биомассы, полученный в результате использования любого из методов смешивания, будет содержать не зависящее от концентрации и состава раствора количество связанной с биополимерами влаги. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Description

Изобретение относится к области производства, хранения и переработки сельхозсырья, а также хранения и переработки природного сырья растительного и животного происхождения и предназначено для гидратации биополимерной массы при ее увлажнении, консервации и смешивании с водными растворами пищевых ингредиентов.
Изобретение может быть использовано:
- для операций посола в процессах производства пищевых продуктов, включая консервы, из мяса животных и птицы, рыбы и морских животных, а также овощей и плодов;
- для получения водных суспензий из продуктов измельчения зерна и семян, например, хлебопекарного теста или жидких кормов для сельскохозяйственных животных, птицы и рыб;
- для кондиционирования зерна при переработке его в муку, в том числе с использованием растворов обеззараживающих средств, например, ацетата натрия для предотвращения «картофельной болезни»;
- для обработки зерна, семян, плодов, овощей и иной биомассы водными растворами обеззараживающих средств перед закладкой их на хранение;
- для предпосевной обработки зерна и семян;
- при обработке продуктов измельчения зерна, семян и плодов и другой биомассы в процессе экстрагирования из них полезных веществ, например, при производстве напитков, в том числе алкогольных, жидких специй или лекарственных препаратов;
- при восстановлении сухого молока и производстве молочных продуктов, в том числе консервированных, из сухого и цельного молока, в том числе с использованием растительных компонентов.
Известен способ увлажнения зерна при переработке его в муку водой комнатной температуры [1], либо подогретой водой, либо паром с давлением, близким к атмосферному [2].
Достижению указанного ниже технического результата при использовании этих способов препятствует то, что вода, обладающая при комнатной температуре кластерной структурой, образованной водородными связями ее молекул между собой, слабо вступает в реакцию гидратации биополимеров зерна [3], а горячая вода либо пар вызывают их необратимую термическую денатурацию, приводящую к ухудшению потребительских свойств производимых из зерна продуктов.
Известны способы:
- предпосевной обработки семян [RU №2170499, 1999];
- обработки зерна [4];
- обеззараживания кормов [RU №2164747, 1999];
- закладки силоса [RU №2168910, 1999];
- изготовления препарата для обработки мясного сырья [RU 2130267, 1999];
- посола мяса [5],
в процессе которых воду подвергают электролизу.
Здесь факторы, влияющие на интенсивность гидратации, не зависят от температуры, поэтому недостатки, связанные с влиянием тепла, отсутствуют. Однако у описанных способов существует общий недостаток, заключающийся в необходимости предварительной химической очистки воды. Растворы солей, которые называют также электролитами, являются хорошими проводниками электричества. Подвергаясь электролизу, растворы солей высоких концентраций вызовут в электролизере режим короткого замыкания, а низких - загрязнятся сами и загрязнят гидратируемую ими биомассу продуктами электродных реакций, которые могут быть даже ядовиты.
Известны способы приготовления хлебопекарного теста на основе жиро-водо-мучной суспензии, подвергнутой воздействию ультразвука [RU №2151783, 2000], и приготовления с помощью ультразвука мучной суспензии для активирования хлебопекарных дрожжей [RU №2184145, 2000].
Причины, препятствующие использованию этих способов для гидратации, следующие. Во-первых, при наличии в дисперсной системе с водной средой фазы с развитой площадью поверхности, кавитация сильно зависит от условий смачивания последней, что, как правило, снижает порог кавитации и ослабляет ее действие [6]. Поэтому процесс разрушения водородных связей, то есть увеличения гидратационной способности, протекает в этих условиях крайне медленно [7]. Во-вторых, при воздействии кавитации непосредственно на биополимеры возможна их денатурация аналогичная термической, о которой сказано выше.
Известны способы, объединенные общим характерным признаком - использованием акустической кавитации в качестве воздействующего фактора только на воду или водные растворы, используемые для гидратации, например:
- способ производства хлеба, в котором замес теста осуществляют с использованием воды, прошедшей кавитационную обработку [RU №2151782, 2000];
- способ обработки зерна подвергнутой кавитационной обработке водой перед закладкой его на хранение или переработкой в муку [RU №2171568, 2000];
- способ посола мяса обработанным в кавитационном реакторе рассолом [RU №2245624, 2004];
- способ гидратации биополимеров водой, обработанной ультразвуковой кавитацией [RU №2279918, 2004].
Наиболее близким к заявляемому способу из них является способ гидратации биополимеров водой, подвергнутой кавитационной обработке [RU №2279918, 2004], который и принят за прототип. Способ характеризуется тем, что режим кавитационной обработки воды перед ее смешиванием с биополимерной массой выбирают в зависимости от гидростатического давления в ней.
Известно, что возмущение давления, вызываемое в жидкости кавитацией, при прочих равных условиях увеличивается с ростом плотности жидкости [6], а у растворов солей плотность увеличивается с ростом концентрации растворенной соли и достигает максимума при насыщении. Поэтому при кавитационной обработке растворов произвольной концентрации нельзя не учитывать их физические свойства, такие как плотность и скорость звука в них. В противном случае в растворах солей различной концентрации степень разрушения кластерной структуры воды, а значит, и гидратационная способность окажутся разными. Это не позволяет достигнуть технического результата изобретения при использовании прототипа для гидратации биополимеров водой, являющейся средой растворов солей.
Техническим результатом изобретения и является обеспечение одинаковой степени гидратации биополимеров водой, являющейся средой растворов солей независимо от их концентрации.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Известно, что растворы солей используются в процессах гидратации биополимеров в основном для консервации и как вкусовые добавки. Кавитация усиливает диссоциирующее действие на растворенные в воде соли практически с любыми типами химических связей [7]. Количественный показатель этого эффекта пропорционален выходу отдельно существующих молекул воды в результате разрушения образованной водородными связями кластерной структуры воды энергией кавитации. Эти отдельно существующие полярные молекулы воды эффективно разделяют молекулы солей на ионы и иммобилизируют последние, в том числе в сольватных оболочках гидратируемых биополимеров. Известно также, что различия в акустических свойствах жидкостей обусловлены двумя характеристиками - их плотностью и скоростью звука в них [8]. Параметром ультразвука в жидкости, включающим ее плотность и скорость звука в ней является интенсивность ультразвука [9]. То есть, если процесс кавитационной обработки водных растворов солей и обладает подобием в диапазоне их концентраций, то критерием этого подобия является минимальная в диапазоне изменения произведения плотности на скорость звука величина интенсивности ультразвука, отнесенная к квадрату гидростатического давления в растворе. Экспериментально установлено, что для растворов солей различных органических и неорганических кислот, включая раствор нулевой концентрации, когда в воде нет растворенных солей, значение такого критерия подобия составляет 1,1 Вт·м-2·кПа-2.
Технический результат при использовании изобретения достигается тем, что при гидратации биополимеров используемый водный раствор солей произвольного состава и концентрации перед смешиванием с биомассой подвергают обработке ультразвуковой кавитацией с отношением интенсивности ультразвука к квадрату гидростатического давления в растворе, не меньшим 1,1 Вт·м-2·кПа-2.
Смешивание осуществляют в процессе измельчения биомассы, введением раствора в предварительно измельченную биомассу либо погружением биомассы в раствор. Продукт из гидратированной биомассы, полученный в результате использования любого из перечисленных методов смешивания, будет содержать не зависящее от концентрации и состава раствора количество связанной с биополимерами влаги.
Сравнение заявленного способа с прототипом, являющимся наиболее близким аналогом из технических решений, характеризующих известный заявителю уровень техники в области предмета изобретения, показывает, что отличительный признак заявленного способа являются существенными по отношению к указанному техническому результату.
При исследовании этих признаков описываемого способа заявителем не выявлено каких-либо известных решений, касающихся установления требований к соотношению интенсивности ультразвука и гидростатического давления в водных растворах солей, которые используются для гидратации биополимеров в связи с концентрацией растворов.
Способ может быть реализован, как показано в приведенных ниже примерах гидратации биополимеров растительного и животного происхождения.
Для кавитационной обработки воды и растворов солей может использоваться аппарат типа «СИРИНКС» [10]. У аппарата имеется возможность произвольно задавать потребляемую кавитационным реактором электрическую мощность и гидростатическое давление в нем. Это позволило воспроизвести прототип и заявленный способы. Использованная модель аппарата [11] предназначена для обработки концентрированного раствора натрия хлорида способом, который принят за прототип. Как было сказано выше, мощность кавитации выше в более плотных жидкостях. Плотность воды при температурах вблизи комнатной 1000 кг/м3, а скорость звука в воде составляет при давлениях вблизи атмосферного 1450 м/с. У насыщенного раствора NaCl эти параметры соответственно равны 1200 кг/м3 и 1720 м/с. Для реализации заявленного способа потребляемая реактором мощность, которой пропорциональна интенсивность ультразвука, увеличивалась в 1720·1200/(1450·1000)=1,4 раза, так как сама интенсивность обратно пропорциональна плотности жидкости и скорости звука в ней.
ПРИМЕР 1. Гидратация белков клейковины и полисахаридов крахмала зерна пшеницы, с целью увеличения массы сухого вещества в получаемой из него муке.
Увлажнялось 25 весовых частей сухого зерна пшеницы в первом случае 1 весовой частью воды, во втором - 1 весовой частью 5% раствора натрия ацетата, обработанными заявленным способом и способом-прототипом. Время выдержки после увлажнения составляло во всех случаях 24 часа. Средняя по пяти образцам влажность муки смолотой из цельного зерна, измеренная термогравиметрическим методом приведена в таблице 1.
Таблица 1
ОБЪЕКТ Прототип Заявленный способ Жидкость
ПАРАМЕТР
Влажность муки, % 16,04 15,53 Вода
15,71 15,62 Раствор NaC2H3O2
Разница, % 0,33 0,09
ПРИМЕР 2. Гидратация порошка зерен горчицы в процессе экстрагирования с целью увеличения выхода экстрагируемых веществ.
Порошок горчицы смешивали в первом случае с водой, во втором - с 5% раствором NaCl, обработанными заявленным способом и способом-прототипом. Полученные результаты измерения хроматографическим методом содержания валериановой кислоты в среде полученной суспензии приведены в таблице 2.
Таблица 2
ОБЪЕКТ Прототип Заявленный способ Жидкость
ПАРАМЕТР
Содержание валериановой кислоты, г/л 0,4 0,8 Вода
0,7 0,8 Раствор NaCl
Разница, г/л 0,3 0
ПРИМЕР 3. Гидратация протеинов мясного фарша в процессе его мокрого посола с целью увеличения сухой массы изготавливаемого из этого фарша мясопродукта.
При посоле фарша из равных частей мяса говядины и свинины в одном случае его смешивали в весовом соотношении 1000:21 с сухой посолочной смесью, содержащей хлорид и лактат натрия NaC3H5O3, затем посоленный фарш смешивали с водой, обработанной заявленным способом и способом-прототипом в весовом соотношении 1000:58. В другом случае концентрированный водный раствор посолочной смеси обрабатывали заявленным способом и способом-прототипом, затем смешивали с мясным фаршем в весовом соотношении 100:8. Усредненные по пяти образцам результаты термогравиметрического измерения сухого вещества в полученном фарше сведены в таблицу 3.
Таблица 3
ОБЪЕКТ Прототип Заявленный способ Жидкость
ПАРАМЕТР
Содержание сухого вещества г/л 22,75 24,62 Вода
24,29 24,78 Насыщенный раствор смеси солей
Разница, % 1,54 0,16
Вышеизложенное свидетельствует о возможности осуществления заявленного изобретения с помощью описанных и известных ранее средств и методов, а также о возможности достижения указанного выше технического результата при воплощении совокупности признаков изобретения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Егоров Г.А., Мартыненко Я.Ф., Петренко Т.П. Технология и оборудование мукомольной, крупяной и комбикормовой промышленности. - М.: Издательский комплекс МГУПП, 1996.
2. Айзикович Л.Е. Физико-химические основы технологии производства муки. - М.: Колос, 1975.
3. Шестаков С.Д. Энергетическое состояние воды и ее связываемость биополимерами пищевого сырья: Новые возможности. // Хранение и переработка сельхозсырья. 4, 2003. - с.35-37.
4. Егоров Г., Кочеткова А., Сушенкова О. Интенсификация гидротермической обработки зерна. // Мукомольно-элеваторная и комбикормовая промышленность, 1986, №5. - с.46-47.
5. Борисенко А.А. Термогравиметрический анализ форм связи влаги в соленой говядине. // Мясная индустрия, 2001, №7. - с.45-46.
6. Knapp R.T., Daily J.W., Hammitt F.G. Cavitation. - NY: McGraw Hill Book Company, 1970
7. Рогов И.А., Шестаков С.Д. Надтепловое изменение термодинамического равновесия воды и водных растворов: заблуждения и реальность. // Хранение и переработка сельхозсырья, №7, 2004. - с.24-28, №10, 2004. - с.24-28.
8. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. - М: ИИЛ, 1956.
9. Физический энциклопедический словарь. - М: Советская энциклопедия, 1984.
10. Аппарат «Сиринкс 4000» для кавитационной дезинтеграции жидких пищевых сред. Технические условия СИТБ.443146.002ТУ, 2002.
11. Шестаков С.Д., Подхомутов Н.В., Сучков В.Н. Аппараты для кавитационного активирования поселочного рассола в производстве продуктов здорового питания из мяса // Труды международного семинара "Технологии, оборудование и компоненты для производства мясных продуктов здорового питания". / Под ред. акад. И.А.Рогова. - Вологда: Изд. «Сад-огород», 2004. - с.33-37.

Claims (5)

1. Способ гидратации биополимеров, характеризующийся тем, что используемый для гидратации водный раствор солей произвольного состава и концентрации перед его смешиванием с биомассой подвергают кавитационной обработке с отношением интенсивности вызывающего кавитацию ультразвука к квадрату гидростатического давления в растворе не меньшим 1,1 Вт·м-2·кПа-2.
2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что смешивание обработанного раствора с биомассой осуществляют в процессе измельчения биомассы.
3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что смешивание обработанного раствора с биомассой осуществляют введением раствора в предварительно измельченную биомассу.
4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что смешивание обработанного раствора с биомассой осуществляют погружением биомассы в раствор.
5. Продукт из гидратированной биомассы, полученный способом по любому из пп.1-4.
RU2006137086/13A 2006-10-19 2006-10-19 Способ гидратации биополимеров и продукт из гидратированной биомассы RU2331478C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006137086/13A RU2331478C1 (ru) 2006-10-19 2006-10-19 Способ гидратации биополимеров и продукт из гидратированной биомассы

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006137086/13A RU2331478C1 (ru) 2006-10-19 2006-10-19 Способ гидратации биополимеров и продукт из гидратированной биомассы

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006137086A RU2006137086A (ru) 2008-04-27
RU2331478C1 true RU2331478C1 (ru) 2008-08-20

Family

ID=39452698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006137086/13A RU2331478C1 (ru) 2006-10-19 2006-10-19 Способ гидратации биополимеров и продукт из гидратированной биомассы

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2331478C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2394419C1 (ru) * 2008-11-11 2010-07-20 Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ" Способ кондиционирования растительного сырья
RU2402909C1 (ru) * 2009-04-27 2010-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет технологий и управления" Способ сонохимической обработки рассола
RU2444201C1 (ru) * 2010-10-29 2012-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет технологий и управления" Способ повышения терморезистентности биологически активных компонентов пищевого и лекарственного сырья растительного и животного происхождения

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU186890A1 (ru) * И. Л. Ковальский Ультразвуковое устройство для обеззараживания воды
SU1717063A1 (ru) * 1988-04-11 1992-03-07 Предприятие П/Я А-3724 Способ посола м сопродуктов
RU2171568C1 (ru) * 2000-03-01 2001-08-10 Шестаков Сергей Дмитриевич Способ обработки зерна перед его закладкой на хранение либо при переработке зерна в муку
RU2245624C1 (ru) * 2004-01-22 2005-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Астор-С" Способ производства мясопродуктов
RU2279918C2 (ru) * 2004-10-13 2006-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Астор-С" Способ гидратации биополимеров
RU2283584C1 (ru) * 2005-03-30 2006-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Астор-С" Способ гомогенизации молока и молоко гомогенизированное

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU186890A1 (ru) * И. Л. Ковальский Ультразвуковое устройство для обеззараживания воды
SU1717063A1 (ru) * 1988-04-11 1992-03-07 Предприятие П/Я А-3724 Способ посола м сопродуктов
RU2171568C1 (ru) * 2000-03-01 2001-08-10 Шестаков Сергей Дмитриевич Способ обработки зерна перед его закладкой на хранение либо при переработке зерна в муку
RU2245624C1 (ru) * 2004-01-22 2005-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Астор-С" Способ производства мясопродуктов
RU2279918C2 (ru) * 2004-10-13 2006-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Астор-С" Способ гидратации биополимеров
RU2283584C1 (ru) * 2005-03-30 2006-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Астор-С" Способ гомогенизации молока и молоко гомогенизированное

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2394419C1 (ru) * 2008-11-11 2010-07-20 Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ" Способ кондиционирования растительного сырья
RU2402909C1 (ru) * 2009-04-27 2010-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет технологий и управления" Способ сонохимической обработки рассола
RU2444201C1 (ru) * 2010-10-29 2012-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет технологий и управления" Способ повышения терморезистентности биологически активных компонентов пищевого и лекарственного сырья растительного и животного происхождения

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006137086A (ru) 2008-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liao et al. Plasma-activated water (PAW) and slightly acidic electrolyzed water (SAEW) as beef thawing media for enhancing microbiological safety
Cho et al. Extracting optimization and physical properties of yellowfin tuna (Thunnus albacares) skin gelatin compared to mammalian gelatins
US7846487B2 (en) Biologically active products
Kobayashi et al. Biochemical and physical characterizations of fish protein isolate and surimi prepared from fresh and frozen whole fish
JP2008532542A (ja) 水産養殖種用飼料の製造プロセス
Venugopal et al. Spray dried protein powder from Threadfin bream: preparation, properties and comparison with FPC type‐B
Arason Production of fish silage
JP5727082B1 (ja) 水畜産肉製品用食感改良剤、該水畜産肉製品用食感改良剤を用いた、水畜産肉製品、水畜産肉製品の製造方法、及び水畜産肉製品の食感改良方法
CN102180945A (zh) 一种鱿鱼内脏提取的小肽及其制备方法、组合物和作为海洋水产饲料蛋白源的用途
RU2331478C1 (ru) Способ гидратации биополимеров и продукт из гидратированной биомассы
Mrázek et al. Chicken skin gelatine as an alternative to pork and beef gelatines
RU2241347C2 (ru) Способ получения пищевой добавки
RU2279918C2 (ru) Способ гидратации биополимеров
RU2323578C1 (ru) Способ посола мяса при производстве мясопродуктов
CN104489757B (zh) 一种鲶鱼鱼糜漂洗脱腥处理方法
Wazir et al. Evaluation of physico-chemical characteristics of meat and edible offals of cattle
Almy The Role of the Proteolytic Enzymes in the Decomposition of the HERRING1
WO2010063045A4 (en) Whole fish products and methods of making and using them
DE2345013A1 (de) Verfahren zur herstellung von funktionellen nahrungsmittelproteinen
Peshuk et al. Improving the technology of cooked sausages using protein-mineralhydrocarbon additive
de Medeiros et al. Spray dried protein concentrates from white button and oyster mushrooms produced by ultrasound‐assisted alkaline extraction and isoelectric precipitation
RU2444201C1 (ru) Способ повышения терморезистентности биологически активных компонентов пищевого и лекарственного сырья растительного и животного происхождения
RU2566675C1 (ru) Способ получения комбинированного рыбного фарша
WO1988000439A1 (en) Method for producing fodder
RU2286204C1 (ru) Способ приготовления водных растворов электролитов под воздействием ультразвуковой кавитации

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20091126

QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20100217

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111020