Масличные семена являются источником получения белковых продуктов различного состава и назначения. Наиболее известна: белковая мука, получаемая из полуобезжиренных, тщательно очищенных и измельченных семян. Соевая мука обезжиривается прямой экстракцией, чаще всего гексаном. Растворитель отгоняется, мука высушивается при температуре до 120 0 С.
Вырабатываемая на одном из заводов нашей страны полуобезжиренная мука из семян подсолнечника соответствует требованиям стандартов: влажность не более 5 %, содержание липидов не более 20 %, содержание белка на сухое вещество не менее 30 %, проход сквозь сито с отверстиями диаметром 2 мм — 100 %.
Белковые концентраты представляют собой обезжиренную муку, из которой удалены почти полностью углеводы. Содержание белков в концентратах 56-66 %, липидов - не более 2 %. При получении белкового концентрата из семян подсолнечника необходимо из обезжиренной муки удалить хлорогеновую кислоту.
Белковые изоляты представляют собой предельно очищенный от белковых компонентов продукт с содержанием белка, превышающим 90 %. Вводимые в пищевые продукты, они увеличивают их биологическую ценность и усвояемость организмом человека.
За рубежом на основе белковых изолятов сои вырабатываются продукты, имеющие структуру мяса.
Процесс экстракции белков из шрота ведут водными растворами гидроксида натрия при рН 9 в аппаратах периодического действия (рис. 1). Растворитель готовят в одном из экстракторов 1, куда подают воду температурой 50—70 °С и раствор гидроксида натрия с массовой долей 20 %. Корректировка рН раствора в экстракторе достигается добавлением воды, гидроксида натрия или соляной кислоты из мерников 3, 4, 5, 6. Затем в экстрактор при работающей мешалке (130 об/мин) вводят взвешенное на весах 2 количество соевого шрота в соотношении раствор:шрот (гидромодуль) 8:1—10:1 и перемешивают в течение 30—60 мин при температуре 40—60 0 С, которая поддерживается греющим глухим паром. Шрот должен быть тщательно измельчен — остаток шрота на сите с отверстиями 0,25 мм не должен превышать 10 %. Экстракторы изготовлены из нержавеющей стали, имеют вместимость 10 м3 и снабжены двойной турбинной мешалкой.
Рис. 1. Схема экстракции белка из шрота
После экстрактора для получения белковой пасты суспензия шрот-экстракт белка (рис. 2) поступает в центрифугу 1 НОГШ-325. Здесь нерастворимый остаток шрота отделяется от экстракта и выводится шнеком 2 на дальнейшую обработку. Экстракт концентрацией белка 2,5—3 % подается через промежуточную емкость 3 на две другие центрифуги 4 для повторной очистки (осветления). Шлам из сепараторов поступает в сборник 5, а осветленный экстракт охлаждается в сборнике 6 водой до 20—25 °С и поступает в смеситель 7, В нем происходит смешивание экстракта с раствором НС1 при рН 4,2—4,5, а затем осаждение белков в реакторе-осадителе 8. Далее суспензия отстаивается в течение 30—40 мин в сепараторе-разделителе 9, раствор (сывороточные воды) сливается в сборник сыворотки 13 и направляется на очистку, а осажденный белок промывают водой в реакторах 10 и 11. Промытая белковая масса поступает в сепаратор-разделитель 12 для полного отделения промывных вод, нейтрализуется, а затем после гомогенизатора 14 паста влажностью 50—85 % поступает в сушилку.
Рис. 2. Схема получения белковой пасты:
1 — центрифуга НОГШ-325; 2 — шнек; 3 — емкость; 4 — центрифуги; 5,6 — сборники; 7 — смеситель; 8 — реактор-осадитель; 9, 12 — сепаратор-разделитель; 10, 11 — реакторы; 13 — сборник сыворотки; 14 - гомогенизатор
Высушивание белковой пасты ведут в распылительной сушилке или в сушилке с кипящим (псевдоожиженным) слоем горячим воздухом. В последнем случае белковый изолят получают в виде гранул (рис. 3). Белковую пасту из сборника 1 дозатором 2 подают в сушилку 4 с кипящим слоем. Воздух из атмосферы проходит бактерицидные фильтры 7, нагревается в калориферах 8. до температуры 140—160 °С, Подсушенные гранулы попадают в бункер 5, а отобранный воздух через циклоны 3 уходит в атмосферу. Из бункера 5 гранулы шнеком 6 и норией 9 поступают на калибрование в измельчитель 10 и сито 11, затем мелкая фракция возвращается в сушилку 4, а крупная — для размола в валковую мельницу 13 через питатель 12. Окончательное фракционирование белкового изолята идет в сепараторе 14. Готовый изолят с размерами частиц 0,1 мм норией 15 и шнеком 16 направляется в бункера 17, а оттуда шнеком 18 — в упаковочную машину 19. Влажность готового изолята 5—7 %. Нерастворимый остаток шрота в качестве кормового продукта после экстрактора и центрифуги, содержащий около 40 % белка, направляется на нейтрализацию и высушивание. Твердый остаток после сепараторов-осветлителей возвращается на повторную экстракцию, Последовательность операций аналогична первой экстракции. При экстракции белка из подсолнечного шрота применяют раствор хлорида натрия при рН 3—5. Осаждение белков подсолнечника из осветленного экстракта белка ведут при рН 3,5—4,5.
Сухой подсолнечный белок представляет собой порошок от белого до светло-кремового цвета. Пищевой белок в качестве добавки в количестве 1-2 % используют при производстве хлебобулочных изделий из муки высшего и I сортов. Добавление в производстве майонеза 1—2 % подсолнечного белка вместо яичного порошка повышает стойкость эмульсии и увеличивает белковую ценность майонеза.
Рис. 3. Схема сушки белковой пасты и получение сухого изолята белков:
1 - сборник; 2 - дозатор; 3 - циклоны; 4 - сушилка; 5, 17 - бункера; 6, 16, 18- шнеки; 7 - бактерицидные фильтры; 8 - калориферы; 9, 15 - нории; 10- измельчитель; 11 - сито; 12 - питатель; 13 - валковая мельница; 14 - сепаратор; 19 — упаковочная машина
В большом количестве подсолнечный белок используют в консервном производстве. В растительные концентраты добавляют до 11,5 % подсолнечного белка, в мясо-растительные — вместо входящих в рецептуру концентратов сухого мяса — до 30 % растительного белка.
Производство диетических сортов хлеба, в состав которого входит до 5 % подсолнечного белка, регламентировано временными техническими условиями.
Пищевой белок из подсолнечного шрота должен содержать (в % на сухое вещество): общего протеина не менее 85, растворимого протеина (к общему протеину) не менее 80, масла не более 1,5, золы не более 3, клетчатки не более 3. Суммарный выход подсолнечного белка составляет 20—22 % к массе шрота.
Влажность пищевого белка должна быть не более 8 %.
Одним из основных требований, предъявляемых к белковым изолятам подсолнечника, является требование не изменять окраску готового продукта, к которому добавлен подсолнечный белок. Особое значение это имеет при приготовлении пищевых продуктов, которые должны иметь белый цвет, так как фенольные соединения подсолнечника, в первую очередь хлорогеновая кислота, дают с белками темноокрашенные продукты. Это приводит к необходимости освобождать белок подсолнечника от хлорогеновой кислоты и других фенольных соединений.
Удаление фенольных соединений из подсолнечного шрота или осажденного белка после осадителей осуществляют с помощью различных растворителей — спиртового, солевого, кислотного или щелочного типа, а также комбинированных, например спиртового раствора кислоты. К сожалению, все растворители имеют недостатки, исключающие их широкое применение в промышленности. Поиски методов эффективного освобождения белков подсолнечника от хлорогеновой кислоты и получения таким образом не темнеющих при тепловой обработке обогащенных белком продуктов продолжаются,
Производство белковых продуктов из шротов масличных семян сопровождается получением большого, количества отходов, которые могут оказать отрицательное действие на окружающую среду. С целью уменьшения отходов, загрязняющих окружающую среду, необходимо организовать их переработку и использование в народном хозяйстве.
Схема обработки нерастворимого остатка соевого или подсолнечного шрота представлена на рис. 4. Остаток соевого шрота в нейтрализаторе 6 нейтрализуется 10 %-ным раствором НС1 из сборника 5 и транспортируется шнеком 7. Затем он освобождается от избыточной влаги в прессе 8 и поступает в сушилку для шрота 9, Пыль шрота, образующаяся при работе сушилки, улавливается пылеосадителем 11. Дальше обработка шрота происходит вместе с общим потоком шрота в экстракционном цехе завода, вместе с которым остаток шрота, пройдя по шнеку 10 и нории 12, через питатель 13 и охладитель шрота 14 поступает на склад (элеватор шрота).
Рис. 4. Схема обработки нерастворимого остатка шрота:
1, 4, 5 - сборники; 2 - декантатор; 3 - реактор-смеситель; 6 - нейтрализатор; 7, 10 — шнеки; 8 - пресс; 9 - сушилка для шрота; 11 - пылеосадитель; 12 - нория; 13 — питатель; 14 — охладитель шрота
Остаток подсолнечного шрота проходит без обработки нейтрализатор 6 и шнек 7, а затем отмывается промывным раствором из сборника 4 в реакторе-смесителе 3 от избытка хлорида натрия, а затем поступает в декантатор 2 для удаления избыточной влаги, далее в пресс 8 для отжима воды и в сушилку 9 для шрота. Вода из декантатора 2 и пресса 8 собирается в сборнике 1, откуда идет на выпаривание. Влажность остатка после сушилки шрота 9—12 %, температура 80—120 °С. Дальнейшая обработка аналогична обработке остатка соевого шрота.
Сывороточные воды после осаждения белка содержат в 100 мг раствора 0,5-0,6 г белков (сухой остаток 5-6 г). Упаренные до 50 % СВ воды могут быть использованы в качестве субстрата для выращивания кормовых дрожжей. Основными загрязнителями окружающей среды цехов по производству белковых изолятов являются сывороточные и промывные воды. Для их очистки наиболее перспективными являются полимерные полупроницаемые мембраны.
