RU2444908C1 - Method for complex processing of girasol tubers - Google Patents
Method for complex processing of girasol tubers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2444908C1 RU2444908C1 RU2010142651/13A RU2010142651A RU2444908C1 RU 2444908 C1 RU2444908 C1 RU 2444908C1 RU 2010142651/13 A RU2010142651/13 A RU 2010142651/13A RU 2010142651 A RU2010142651 A RU 2010142651A RU 2444908 C1 RU2444908 C1 RU 2444908C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- produced
- mixture
- juice
- pressing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пищевой, фармацевтической и биохимической промышленности и может быть использовано в производстве инулина с молекулярной массой 5500-6500 Да, фруктоолигосахаридов (ФОС), глюкозо-фруктозных сиропов из клубней топинамбура.The invention relates to food, pharmaceutical and biochemical industries and can be used in the production of inulin with a molecular weight of 5500-6500 Yes, fructooligosaccharides (FOS), glucose-fructose syrups from Jerusalem artichoke tubers.
Известен способ получения инулина из топинамбура, предусматривающий применение комплекса химических веществ: спирта, карбоната кальция, органических и неорганических кислот, что приводит к удорожанию процесса и потери его технологичности (патент RU 2121848 С1, 20.11.1998 г.).There is a method of producing inulin from Jerusalem artichoke, involving the use of a complex of chemicals: alcohol, calcium carbonate, organic and inorganic acids, which leads to a rise in the cost of the process and loss of processability (patent RU 2121848 C1, 11/20/1998).
Также известен способ получения инулина из инулинсодержащего сырья с использованием сложного аппаратурного оформления, предусматривающий работу по фильтрованию и концентрированию с большими объемами разбавленных растворов, что является очень энергозатратным процессом, и очистку концентрата на ионообменных колоннах, регенерация которых не является экологически оправданной (патент RU 2066965 С1, 27.09.1996 г.).There is also a known method of producing inulin from inulin-containing raw materials using sophisticated instrumentation, which involves filtering and concentrating with large volumes of dilute solutions, which is a very energy-intensive process, and purifying the concentrate on ion-exchange columns, the regeneration of which is not environmentally sound (patent RU 2066965 C1 September 27, 1996).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ комплексной переработки топинамбура (способ получения инулина из топинамбура), включающий его кристаллизацию и сушку, отличающийся тем, что из измельченных клубней топинамбура при помощи физико-механического отделения водорастворимых веществ от нерастворимых в воде волокнистых веществ клубней получают сок, из которого при помощи нагревания до 80-85°С в течение 1-3 мин и фильтрования удаляют белковые и окрашенные вещества, после чего сок очищают при помощи ультрафильтрации, диафильтрации и нанофильтрации, осветляют при помощи активированного угля, концентрируют и из полученного раствора кристаллизуют инулин, причем отделение водорастворимых веществ от нерастворимых в воде волокнистых веществ клубней осуществляют не позже, чем через 5-10 мин после измельчения последних (RU 2148588 С1, опубл. 10.05.2000).Closest to the technical nature of the claimed invention is a method for the integrated processing of Jerusalem artichoke (a method of producing inulin from Jerusalem artichoke), including its crystallization and drying, characterized in that from crushed tubers of Jerusalem artichoke using physico-mechanical separation of water-soluble substances from water-insoluble fibrous substances of tubers get juice, from which by heating to 80-85 ° C for 1-3 minutes and filtering remove protein and colored substances, after which the juice is purified using ultrafiltration, diafiltration and nanofiltration, clarified with activated carbon, concentrated and inulin crystallized from the resulting solution, and the separation of water-soluble substances from water-insoluble fibrous substances of tubers is carried out no later than 5-10 minutes after grinding the latter (RU 2148588 C1, publ. 10.05.2000).
Недостаток этого способа заключается в необходимости очистки от красящих веществ, образующихся вследствие ферментативного окисления дубильных веществ сока топинамбура природным ферментом - полифенолоксидазой, что соответственно приводит к существенным затратам для осветления сока в процессе переработки. Также в вышеуказанном способе отсутствует дополнительная экстракция выжимок, оставшихся после извлечения «первичного сока», что приводит к потерям фруктозанов и уменьшению выхода конечных продуктов.The disadvantage of this method is the need for purification from dyes formed due to the enzymatic oxidation of the tannins of Jerusalem artichoke juice with a natural enzyme - polyphenol oxidase, which accordingly leads to significant costs for clarifying the juice during processing. Also, in the above method, there is no additional extraction of the pomace remaining after the extraction of the “primary juice”, which leads to losses of fructosans and a decrease in the yield of final products.
Таким образом, вышеуказанные способы являются многостадийными, энерго- и трудозатратными процессами, что приводит к потерям ценных продуктов и увеличению себестоимости конечных продуктов.Thus, the above methods are multi-stage, energy- and labor-intensive processes, which leads to the loss of valuable products and increase the cost of the final products.
Целью изобретения является создание безотходного экологически чистого способа переработки топинамбура с возможностью получения целого комплекса продуктов, умеренными энерго- и трудозатратами.The aim of the invention is the creation of a non-waste environmentally friendly method for processing Jerusalem artichoke with the possibility of obtaining a whole range of products, moderate energy and labor costs.
Техническим результатом изобретения является максимальное извлечение питательных и биологически активных веществ топинамбура с получением целого комплекса конечных продуктов.The technical result of the invention is the maximum extraction of nutrient and biologically active substances of Jerusalem artichoke with obtaining a whole complex of final products.
Технический результат достигается тем, что способ комплексной переработки топинамбура по настоящему изобретению предусматривает мойку и измельчение клубней топинамбура с последующим нагревом мезги до 100°С в течение 30-60 с, прессование, обработку полученных после прессования выжимок горячей водой с температурой 80-90°С при гидромодуле смеси 1:2-3 и добавление к полученному раствору фермента, обладающего целлюлазной и гемицеллюлазной активностью, объединение полученного сока с соком от первичного прессования, кратковременный нагрев смеси до температуры 100°С и обработку бентонитом и активированным углем при постоянном перемешивании в течение 30 мин, последующую грубую фильтрацию и ультрафильтрацию через полимерные мембраны размером 8 и 5 кДа, концентрирование полученного ретентата после проведения ультрафильтрации на мембранах 5 кДа и выделение из полученного раствора путем кристаллизации при температуре 5-10°С инулина или получение ферментативным методом глюкозо-фруктозных сиропов, при этом полученный после ультрафильтрации с порогом отделения 5 кДа пермеат, содержащий собственно фpyктoолигocaxapиды, концентрируют до содержания сухих растворимых веществ не менее 75 мас.% для получения сиропа либо направляют на распылительную сушку.The technical result is achieved by the fact that the method of complex processing of Jerusalem artichoke according to the present invention involves washing and grinding Jerusalem artichoke tubers, followed by heating the pulp to 100 ° C for 30-60 s, pressing, processing obtained after pressing the squeeze with hot water at a temperature of 80-90 ° C with a water module of the mixture 1: 2-3 and adding to the resulting solution an enzyme having cellulase and hemicellulase activity, combining the juice obtained with juice from primary pressing, short-term heating of the mixture about a temperature of 100 ° С and treatment with bentonite and activated carbon with constant stirring for 30 min, subsequent coarse filtration and ultrafiltration through polymer membranes of 8 and 5 kDa, concentration of the obtained retentate after ultrafiltration on 5 kDa membranes and isolation from the resulting solution by crystallization at a temperature of 5-10 ° C inulin or obtaining enzyme glucose-fructose syrups, while obtained after ultrafiltration with a separation threshold of 5 kDa permeate containing Your own fpyktooligocaxapidy, concentrated to a dry solubles of at least 75 wt.% to obtain a syrup or directed to spray drying.
Способ реализуется следующим образом:The method is implemented as follows:
1. Стадия подготовки сырья:1. The stage of preparation of raw materials:
1.1 Приемка сырья;1.1 Acceptance of raw materials;
1.2 Мойка сырья и инспекция;1.2 Raw materials washing and inspection;
1.3 Дробление.1.3 Crushing.
2. Стадия изготовления мезги (тепловая обработка мезги).2. The stage of manufacture of the pulp (heat treatment of the pulp).
3. Стадии получения продуктов:3. The stages of obtaining products:
3.1 Извлечение сока прессованием с дополнительной экстракцией, тепловой и ферментативной обработкой мезги,3.1 Extraction of juice by pressing with additional extraction, heat and enzymatic treatment of the pulp,
3.2 Переработка сока с использованием мембранных технологий с целью получения:3.2 Processing of juice using membrane technology in order to obtain:
3.2.1 Получение товарного инулина;3.2.1 Receiving commodity inulin;
3.2.2 Получение глюкозо-фруктозных сиропов ГФС-55, ГФС-70, ГФС-90;3.2.2 Obtaining glucose-fructose syrups HFS-55, HFS-70, HFS-90;
3.2.3 Получение фруктоолигосахаридов (ФОС) в виде сиропа или сухого порошка.3.2.3 Obtaining fructooligosaccharides (FOS) in the form of a syrup or dry powder.
Ниже представлено подробное описание каждой стадии.Below is a detailed description of each stage.
1. Стадия подготовки сырья.1. The stage of preparation of raw materials.
Топинамбур, убранный механизированным способом, транспортируют в грузовиках навалом, в деревянных или пластиковых контейнерах. Клубни подвергают отмочке в бассейнах с водой. После отмочки, но не позднее чем через 24 часа, по гидравлическому транспортеру их направляют на предварительную мойку в моечную машину, где они очищаются от прилипшей земли и т.д. Затем клубни подают на щеточно-моечную машину. Окончательная мойка проводится на универсальной моечной машине. Клубни поступают на инспекционный конвейер для отбраковки непригодных для переработки экземпляров. Клубни поступают на дробилку с целью получения мезги с размерами частиц 0,3-1 мм.Jerusalem artichoke, cleaned mechanically, is transported in trucks in bulk, in wooden or plastic containers. Tubers are soaked in water pools. After soaking, but no later than 24 hours later, they are sent by hydraulic conveyor to a preliminary wash in a washing machine, where they are cleaned of adhering earth, etc. The tubers are then fed to a brush washer. Final washing is carried out on a universal washer. Tubers arrive at the inspection conveyor for rejecting unsuitable specimens. The tubers are fed to the crusher in order to obtain pulp with a particle size of 0.3-1 mm.
2. Стадия изготовления мезги.2. The stage of manufacture of the pulp.
Мезга клубней топинамбура подается в теплообменник, где подвергается высокотемпературному нагреву до 100°С в течение 30-60 с для предотвращения ее потемнения и микробиологической порчи в процессе дальнейшей переработки.The pulp of Jerusalem artichoke tubers is fed to a heat exchanger, where it is subjected to high-temperature heating to 100 ° C for 30-60 s to prevent its darkening and microbiological spoilage during further processing.
3. Стадии получения продуктов.3. The stage of obtaining products.
Извлечение сока прессованием с последующей экстракцией выжимок.Extraction of juice by pressing followed by extraction of pomace.
Извлечение сока из мезги осуществляют путем прессования на горизонтальном корзиночном пневматическом прессе. Полученные выжимки экстрагируют горячей водой с температурой 80-90°С при гидромодуле смеси 1:2-3. Смесь охлаждают до температуры 50-55°С и добавляют в нее фермент, обладающий целлюлазной и гемицеллюлазной активностью (например, фермент немецкой компании «Эрбсле Гайзенхайм» Vegazym НС) в количестве минимум 0,1 мл/100 л смеси, выдерживают в течение 1 часа при постоянном перемешивании. Полученную массу отправляют на прессование с целью отделения сока. Полученный сок объединяют с соком от первичного прессования.The extraction of juice from the pulp is carried out by pressing on a horizontal basket pneumatic press. The resulting pomace is extracted with hot water at a temperature of 80-90 ° C with a hydraulic module of the mixture 1: 2-3. The mixture is cooled to a temperature of 50-55 ° C and an enzyme with cellulase and hemicellulase activity (for example, an enzyme of the German company Erbsle Geisenheim Vegazym NS) is added to it in an amount of at least 0.1 ml / 100 l of the mixture, incubated for 1 hour with constant stirring. The resulting mass is sent for pressing in order to separate the juice. The resulting juice is combined with the juice from the primary pressing.
3.1 Переработка сока с использованием мембранных технологий;3.1 Processing juice using membrane technology;
3.2.1 Получение инулина.3.2.1 Inulin production.
Предварительно для коагуляции белковых и других высокомолекулярных примесей сок подвергают кратковременному нагреву до температуры 100°С.Прогретый сок обрабатывают раствором бентонита и активированным углем в течение 30 минут при постоянном перемешивании. Дозировка бентонита может варьироваться в пределах от 30 до 150 г/100 л сока в зависимости от количества и состава белков в сырье, дозировка угля составляет максимально 5 кг/100 л сока.Previously, for coagulation of protein and other high molecular weight impurities, the juice is subjected to short-term heating to a temperature of 100 ° C. The heated juice is treated with a solution of bentonite and activated carbon for 30 minutes with constant stirring. The dosage of bentonite can vary from 30 to 150 g / 100 l of juice, depending on the amount and composition of proteins in the feed, the dosage of coal is a maximum of 5 kg / 100 l of juice.
Обработанный сок поступает на грубую фильтрацию. Отфильтрованный инулин-содержащий раствор при температуре 50°С поступает на ультрафильтрацию с границей отделения 8 кДа для отделения высокомолекулярных и коллоидно-дисперсных веществ. Ретентат подвергается диафильтрации. Пермеат с ультра- и диафильтрации объединяется и направляется на мембранный модуль с границей отделения 5 кДа для выделения низкомолекулярных продуктов при температуре 50°С. В пермеат переходят фруктоолигосахариды, ретентат содержит собственно инулин.The processed juice goes to a coarse filtration. The filtered inulin-containing solution at a temperature of 50 ° C is fed to ultrafiltration with a separation border of 8 kDa to separate high molecular weight and colloidal dispersed substances. Retentate undergoes diafiltration. Permeate with ultrafiltration and diafiltration is combined and sent to the membrane module with a separation border of 5 kDa to isolate low molecular weight products at a temperature of 50 ° C. Fructooligosaccharides go into permeate, the retentate contains inulin itself.
Часть ретентата, содержащего молекулы размером 5-8 кДа, концентрируется на вакуумно-выпарной установке до содержания сухих растворимых веществ 30-50 мас.%. Полученный концентрат охлаждается до температуры 5-10°С. Инулин, который практически не растворим в холодной воде, выпадает в осадок. Осадок отделяют центрифугированием, промывают холодной водой и направляют на сушку при температуре 50-60°С.A portion of the retentate containing molecules of 5-8 kDa in size is concentrated on a vacuum evaporator to a soluble solids content of 30-50 wt.%. The resulting concentrate is cooled to a temperature of 5-10 ° C. Inulin, which is practically insoluble in cold water, precipitates. The precipitate is separated by centrifugation, washed with cold water and sent for drying at a temperature of 50-60 ° C.
Полученный продукт имеет следующие физико-химические показатели: содержание инулина не менее 97%, моносахаридов не более 0,3%, дисахаридов не более 0,2%, содержание влаги не более 1,9%, содержание сульфатной золы не более 0,6%. Препарат хроматографически однороден, примесей углеводов не обнаружено.The resulting product has the following physicochemical parameters: inulin content of not less than 97%, monosaccharides not more than 0.3%, disaccharides not more than 0.2%, moisture content not more than 1.9%, sulfate ash content not more than 0.6% . The preparation is chromatographically homogeneous; no carbohydrate impurities were found.
3.2.2 Получение глюкозо-фруктозных сиропов ГФС-55, ГФС-70, ГФС-90.3.2.2 Obtaining glucose-fructose syrups HFS-55, HFS-70, HFS-90.
Другую часть ретентата смешивают с маточным раствором, полученным после выделения инулина. В полученный раствор добавляют фермент инулиназа. Гидролиз проводят при температуре 50-70°С и рН раствора 3,5-4,5, который регулируют добавлением лимонной кислоты в течение 60-120 мин. При полном прохождении гидролиза и концентрировании раствора до содержания сухих растворимых веществ не менее 70 мас.% образуется глюкозо-фруктозный сироп с содержанием фруктозы в сухом веществе более 90 мас.% (ГФС-90).Another part of the retentate is mixed with the mother liquor obtained after isolation of inulin. The inulinase enzyme is added to the resulting solution. Hydrolysis is carried out at a temperature of 50-70 ° C and a pH of a solution of 3.5-4.5, which is regulated by the addition of citric acid for 60-120 minutes. With complete hydrolysis and concentration of the solution to a soluble solids content of not less than 70 wt.%, Glucose-fructose syrup is formed with fructose content in the dry matter of more than 90 wt.% (HFS-90).
Продукт содержит, мас.%:The product contains, wt.%:
Сухие вещества, не менее 70,Solids, not less than 70,
в т.ч. (к сухим веществам)including (to solids)
Моносахариды (фруктоза, глюкоза), не менее 93,Monosaccharides (fructose, glucose), not less than 93,
в том числе фруктоза, не менее 90including fructose, not less than 90
Дисахара не более 0,3Disahara no more than 0.3
Пектиновые вещества 0Pectin substances 0
Инулин 0Inulin 0
Белки 0Squirrels 0
Жиры 0Fats 0
Зола следыAsh traces
Полученный фруктозосодержащий раствор нагревают до температуры 50-70°С и подвергают гидролизу с применением фермента инвертаза. В зависимости от продукта, который необходимо получить ГФС-70 или ГФС-55, рассчитывается необходимое количество фермента, время проведения реакции, рН раствора.The resulting fructose-containing solution is heated to a temperature of 50-70 ° C and subjected to hydrolysis using the invertase enzyme. Depending on the product to be obtained HFS-70 or HFS-55, the required amount of enzyme, reaction time, and pH of the solution are calculated.
3.2.3 Получение фруктоолигосахаридов в виде сиропа или сухого продукта. Пермеат, полученный после ультрафильтрации и содержащий фруктоолигосахариды, подают на вакуум-выпарную установку, где он упаривается до содержания сухих растворимых веществ не менее 75 мас.%. Полученный сироп является товарным продуктом. Дополнительно сироп может быть подвергнут сушке распылительного типа для получения сухого порошка фруктоолигосахаридов, который также представляет собой товарный продукт. Фруктоолигосахариды в полученном продукте представлены смесью три-, тетра- и пентасахаридов глюкозы и фруктозы.3.2.3 Obtaining fructooligosaccharides in the form of a syrup or dry product. Permeate obtained after ultrafiltration and containing fructooligosaccharides is fed to a vacuum evaporator, where it is evaporated to a soluble solids content of at least 75 wt.%. The resulting syrup is a commercial product. Additionally, the syrup can be spray dried to obtain a dry fructooligosaccharide powder, which is also a commercial product. The fructooligosaccharides in the resulting product are represented by a mixture of tri-, tetra- and pentasaccharides of glucose and fructose.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010142651/13A RU2444908C1 (en) | 2010-10-19 | 2010-10-19 | Method for complex processing of girasol tubers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010142651/13A RU2444908C1 (en) | 2010-10-19 | 2010-10-19 | Method for complex processing of girasol tubers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2444908C1 true RU2444908C1 (en) | 2012-03-20 |
Family
ID=46029925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010142651/13A RU2444908C1 (en) | 2010-10-19 | 2010-10-19 | Method for complex processing of girasol tubers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2444908C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2489037C1 (en) * | 2012-08-27 | 2013-08-10 | Олег Иванович Квасенков | Girasol food product production method |
CN108783306A (en) * | 2018-06-29 | 2018-11-13 | 福建农林大学 | A kind of processing method of ginger inspissated juice |
RU2771983C1 (en) * | 2021-03-19 | 2022-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью «ИСТАГРО ДОН» | Method and process line for producing syrup from jerusalem artichoke |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2148588C1 (en) * | 1998-08-20 | 2000-05-10 | ООО "Фабрика Биотехнология" | Method of preparing inulin from jerusalem artichoke tuber |
-
2010
- 2010-10-19 RU RU2010142651/13A patent/RU2444908C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2148588C1 (en) * | 1998-08-20 | 2000-05-10 | ООО "Фабрика Биотехнология" | Method of preparing inulin from jerusalem artichoke tuber |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2489037C1 (en) * | 2012-08-27 | 2013-08-10 | Олег Иванович Квасенков | Girasol food product production method |
CN108783306A (en) * | 2018-06-29 | 2018-11-13 | 福建农林大学 | A kind of processing method of ginger inspissated juice |
CN108783306B (en) * | 2018-06-29 | 2021-11-09 | 福建农林大学 | Processing method of ginger concentrated juice |
RU2771983C1 (en) * | 2021-03-19 | 2022-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью «ИСТАГРО ДОН» | Method and process line for producing syrup from jerusalem artichoke |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6513640B2 (en) | Optimized extraction method of pretreated ferulic acid | |
CN105821095A (en) | Optimization method for crystallization of glucose | |
MX2011001387A (en) | Process for the production of sugars from biomass. | |
CN111004827B (en) | Preparation method of xylo-oligosaccharide | |
Jacquemin et al. | Comparison of different twin-screw extraction conditions for the production of arabinoxylans | |
Krawczyk et al. | Impact of prefiltration on membrane performance during isolation of hemicelluloses extracted from wheat bran | |
CN101628922B (en) | Oligosaccharide ferulic acid ester preparation method | |
RU2444908C1 (en) | Method for complex processing of girasol tubers | |
CN111334542B (en) | Method for preparing xylo-oligosaccharide from cornstalk cores | |
CN109369731B (en) | Method for removing glucose in xylose production process | |
CA2604328C (en) | Purification method and production method for cellobiose | |
CN103080330A (en) | Cellobiose production from biomass | |
CN104830927A (en) | Method for preparing ferulic acid oligosaccharide syrup by using wheat bran | |
RU2444915C1 (en) | Method for complex processing of concentrated unclarified and clarified girasol juice | |
CN1410451A (en) | Method of producing carboxy methyl cellulose and xylose using straw | |
KR101584208B1 (en) | Manufacturing method of xylose-rich xylan utilizing corn bran | |
CN113754704A (en) | Preparation method for efficiently preparing glucose powder by using ionic resin | |
JP5842757B2 (en) | Method for producing furfurals from biomass | |
Lipnizki | Membrane processes for sugar and starch processing | |
EP3253805B1 (en) | Process for obtaining inulin from roots of the cardoon plant. | |
RU2444914C1 (en) | Method for production of concentrated unclarified and clarified girasol juice | |
RU2309607C2 (en) | Method for production of pectin and other products from pectin-containing raw materials | |
RU2798564C1 (en) | Method for producing pectin from sugar production waste | |
CN110303024B (en) | Comprehensive utilization method of plant straws | |
EP3356563B1 (en) | Methods of enriching arabinose fractions |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121020 |