способ получения растительного масла и пищевого белкового продукта

Формула изобретения

Способ получения растительного масла и пищевого белкового продукта, включающий очистку кедрового ореха от сорных примесей, калибровку по размерам на фракции и их обрушивание на установках обрушивания путем механического воздействия, отделение ядра от шелухи, отделение рубашки от ядра с последующим выделением масла и получением белкового продукта прессованием, при этом кедровые орехи используют без предварительного высушивания, очистку производят одновременно с калибровкой, отличающийся тем, что, орехи перед обрушиванием подвергают влаготепловой обработке путем воздействия на них водяного пара в течение 120-420 с и давлении 0-1,0 атм или путем замачивания ореха в горячей воде при температуре 60-100^oС в течение 600-1800 с, в качестве механического воздействия при обрушивании используют ударное воздействие с помощью конических поверхностей с регулируемым зазором между ними в зависимости от размера фракции ореха, подаваемого на установку обрушивания, отделение ядра от шелухи осуществляют в три этапа последовательно и непрерывно путем грубой пневматической очистки, механической очистки и тонкой пневматической очистки, очищенное ядро подвергают сушке при температуре 50-55^oС до остаточной влажности 2-7%, затем ядро бракеражируют и прессуют его до остаточного содержания масла в жмыхе 10-17%, при этом на каждой стадии процесса продукт параллельно подвергают магнитной сепарации, а выделенное кедровое масло подвергают очистке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения растительных масел и пищевого белкового продукта из высокомасличных семян, в частности кедрового масла и жмыха, которые могут использоваться в кондитерских изделиях, а также в качестве пищевой биологически активной добавки (БАД).

В технике известны различные способы получения растительного масла и пищевого белкового продукта.

Известен способ получения масла и кондитерской муки (Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров / Под редакцией Сергеева А.Г. Минпищепром, 1975, кн.1, с.620-628), в котором производят сушку ореха, очистку ореха от сорных примесей, калибровку его по размерам на фракции, обрушивание ореха, отделение ядра от шелухи, двукратное холодное прессование, измельчение жмыха холодного прессования, подготовку лузги к окончательному прессованию, окончательное (третье) горячее прессование, первичную очистку масла, дробление жмыха в дробилке, сортировку помола на ситовых устройствах, затаривание муки.

Недостатком данного способа является низкое качество получаемой продукции из-за отсутствия операции сушки ядра перед прессованием, что приводит к высокому содержанию влаги в жмыхе. Кроме того, необходимость трехкратного прессования делает процесс недостаточно эффективным.

Известен способ получения масла и пищевой муки из масличных семян по авт. св. СССР 701633, который включает сушку и калибровку семян, выделение крупной фракции, отжим из нее масла, выделение ядра и последующее его дробление, причем отжим масла производят до содержания его в ядре 18-20%, перед дроблением ядро охлаждают, а после дробления из него выделяют лузгу на ситовой поверхности при воздействии центробежных сил.

Недостатком данного способа является также низкое качество готового продукции из-за содержания влаги в готовой продукции вследствие отсутствия операции сушки и недостаточная эффективность процесса из-за наличия операции охлаждения ядра, а также его дробления.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения растительного масла и пищевого белкового продукта (жмыха) типа муки по патенту РФ 2057794, включающий очистку кедрового ореха от сорных примесей, калибровку по размерам на фракции и их обрушивание, отделение ядра от шелухи отвеиванием с последующим выделением масла прессованием и получением белкового продукта дроблением и фракционированием. При этом кедровые орехи используют без предварительного высушивания, очистку производят одновременно с калибровкой с помощью сепаратора предварительной очистки и калибруют на крупную, среднюю, мелкую и мельчайшую фракции так, что на первом этапе орехи очищают от крупных сорных примесей, на втором калибруют по поперечному размеру, на третьем очищают от мелких примесей, обрушивание крупной, средней и мелкой фракций осуществляют раздельно на установках для обрушивания крупной, средней и мелкой фракций соответственно путем периодического механического воздействия на оболочку ореха с помощью вращающихся цилиндрических поверхностей в клиновидном зазоре между ними при действии сил трения, а мельчайшую фракцию после ее предварительного накопления периодически подают порциями для переработки на установку для обрушивания крупной фракции, причем предварительно изменяют зазор между барабанами последней и на время переработки мельчайшей фракции подачу крупной фракции на эту установку временно прекращают, а отвеивание осуществляют непосредственно за процессом обрушивания раздельно по фракциям, чередуя этапы обработки крупной фракции с этапами обработки мельчайшей фракции в аспирационном устройстве для отвеивания крупной фракции, а перед прессованием отделяют рубашечку от ядра и прессуют ядра ореха до остаточного содержания масла в жмыхе 12-18%.

Недостатками данного способа являются:

- повышенный показатель окислительной порчи - кислотное число больше 1,0, что ведет к прогорканию имеющихся в продукте жиров и соответственно к ухудшению органолептических свойств и снижению времени хранения готовой продукции;

- повышенное содержание влаги в жмыхе, способствующей активизации процесса нарастания показателей окислительной порчи, что также ведет к прогорканию продукции и, соответственно, ухудшению органолептики, а также снижает время хранения готового продукта;

- низкие микробиологические показатели из-за присутствия на орехах грязи, пыли;

- довольно большой процент сечки (0,8%), что ведет к снижению выхода готовой продукции;

- недостаточная пластичнось ядра, подаваемого на рушку, что способствует раскалыванию ядра, т.е. увеличению процента сечки и, как следствие, увеличению потерь.

Все эти недостатки в конечном итоге снижают качество и выход готовой продукции.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения растительного масла и пищевого белкового продукта, обладающих высоким качеством за счет улучшения микробиологических показателей, уменьшения показателей окислительной порчи и содержания влаги, а также повышение выхода готовой продукции за счет уменьшения потерь.

Поставленная задача решается предлагаемым способом получения растительного масла и пищевого белкового продукта, который включает очистку кедрового ореха от сорных примесей, калибровку по размерам на фракции и их обрушивание на установках обрушивания путем механического воздействия, отделение ядра от шелухи, отделение рубашки от ядра с последующим выделением масла и получением пищевого белкового продукта прессованием. При этом кедровые орехи используют без предварительного высушивания, очистку производят одновременно с калибровкой, причем орехи перед обрушиванием подвергают влаготепловой обработке путем воздействия на них водяного пара в течение 120-420 с и атмосферном давлении 0-1,0 атм или путем замачивания ореха в горячей воде при температуре 60-100^oС в течение 600-1800 с, в качестве механического воздействия при обрушивании используют ударное воздействие с помощью конических поверхностей с регулируемым зазором между ними в зависимости от размера фракции ореха, подаваемого на установку обрушивания, отделение ядра от шелухи осуществляют в три этапа последовательно и непрерывно путем грубой пневматической очистки, механической очистки и тонкой пневматической очистки. очищенное ядро подвергают сушке при температуре 50-55^oС до остаточной влажности 2-7%, затем ядро бракеражируют и прессуют его до остаточного содержания масла в жмыхе 10-17%, при этом на каждой стадии процесса продукт параллельно подвергают магнитной сепарации, а выделенное кедровое масло подвергают очистке.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показало, что хотя оно и имеет с ним ряд одинаковых операций, но отличается от него наличием операций влаготепловой обработки ореха, сушки очищенного ядра, бракеражирования ядра, магнитной сепарации и очистки кедрового масла, а также иным способом механического воздействия при обрушивании ореха и иным способом отделения ядра от шелухи, что дает основание считать данное техническое решение обладающим "новизной".

В технике известно использование влаготепловой обработки в процессе получения растительных масел (см. а.с. 810792). Однако влаготепловая обработка, используемая в нашем техническом решении, существенно отличается от известных в технике. В заявляемом техническом решении орех подвергают влаготепловой обработке перед его обрушиванием. Это позволяет очистить орех от грязи и пыли, что улучшает микробиологические показатели готовой продукции, а также делает ядро ореха более пластичным, в результате чего ядро не раскалывается, т.е. уменьшаются его потери, что приводит к увеличению выхода готовой продукции. В предложенном техническом решении влаготепловую обработку можно осуществлять двумя способами: либо путем воздействия на орех водяным паром в течение 120-400 с и давлении 0-1,0 атм, либо путем замачивания его в горячей воде при температуре 60-100^oС в течение 600-1800 с.

Данные режимы влаготепловой обработки являются оптимальными. При воздействии на орех водяного пара менее, чем 120 с, орех не достигает достаточной пластичности, при воздействии водяного пара более 420 с происходит перегрев ядра, что ведет к разрушению биологически активных веществ. Увеличение давления свыше 1,0 атм нецелесообразно, т.к. требуемая пластичность достигается при заявляемом давлении и дальнейшее его увеличение ведет к дополнительным энергозатратам.

При замачивании ореха в воде, температура которой меньше 60^oС, также не достигается требуемая пластичность. Уменьшение времени замачивания менее 600 с также приводит к недостаточной пластичности, а увеличение времени замачивания более 1800 с нецелесообразно, т.к. приводит к лишним энергозатратам.

В предлагаемом способе в качестве механического воздействия при обрушивании используют ударное воздействие с помощью конических поверхностей с регулируемым зазором. Это позволяет исключить истирание скорлупы с образованием органической пыли, возникающей при воздействии сил трения, а также уменьшить процент недоруша.

Отделение ядра от шелухи осуществляют иным способом, чем в прототипе, а именно в три стадии последовательно и непрерывно путем грубой пневматической очистки, механической очистки, тонкой пневматической очистки.

При таком отделении ядра от шелухи повышается качество очистки ядра от лузги, а также не требуется повторная очистка для выделения сечки ядра.

В заявляемом техническом решении очищенное ядро подвергают сушке при температуре 50-55^oС до остаточной влажности 2-7%. Это позволяет получить готовый продукт с низкой массовой долей влаги, что увеличивает срок хранения готовой продукции, а также повышает его качество, т.к. такой продукт менее подвержен прогоркаемости.

При понижении температуры сушки ниже 50^oС сушка проходит с недостаточно эффективно. При повышении температуры выше 55^oС теряются биологически активные вещества.

Кроме того, в предлагаемом способе очищенное ядро бракеражируют, т.е. удаляют гнилое (испорченное) ядро, благодаря чему резко уменьшается показатель окислительной порчи - кислотное число (до 0,6-0,8), что также повышает качество готового продукта.

Следует также отметить, что параллельно, на каждой стадии способа продукт подвергают магнитной сепарации.

Это позволяет исключить попадание металлических примесей в готовый продукт, а также увеличить надежность работы механизмов.

Далее полученное кедровое масло подвергают очистке (осветлению) одним из трех способов: либо фильтрацией, либо отстаиванием, либо вымораживанием.

Таким образом, предлагаемый способ получения растительного масла и пищевого белкового продукта с заявляемой в нем совокупностью признаков позволяет решить поставленную задачу - повысить качество и выход готовой продукции. Такое выполнение способа непосредственно из уровня техники не вытекает и не было очевидным для специалистов, а имеющиеся отличия непосредственно влияют на решение поставленной задачи. Это дает основание считать данное техническое рещение обладающим изобретательским уровнем.

Способ не вызовет затруднений при его промышленной реализации, т.к. описанные приемы и устройства для его осуществления легко воспроизвести из стандартных материалов с применением известных технологических приемов. Необходимость же в использовании высокопроизводительного способа получения растительного масла и пищевого белкового продукта, обладающих высоким качеством, не вызывает сомнений, а значит, предложение обладает промышленной применимостью.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Сырье (кедровые орехи) для переработки берут без предварительного высушивания (влажность 0-25%). Производят одновременно очистку кедрового ореха от сорных примесей и калибровку его по размерам на пять фракций (крупную, среднюю, мелкую и две промежуточные: среднекрупную и среднемелкую) при помощи барабана классификации и очистки, имеющего шесть зон, каждая из которых снабжена ситом с круглыми отверстиями, размер которых увеличивается при переходе от первой зоны к последующей на 0,5-1,0 мм, причем таким образом, что сырье перемещается вдоль оси барабана, начиная с первой зоны, имеющей сито с наименьшими размерами отверстий, и проходит все зоны. При этом первая зона служит для отделения мелких сорных прмесей, последущие пять зон - для калибрования ореха по размерам, а крупные сорные примеси сходят с барабана после шестой зоны. В результате сорность составляет не более 1,0%, а при дальнейшем обрушивании, благодаря более тщательному фракционированию значительно увеличивается процент обрушенного ореха (уменьшается недоруш), уменьшается повреждение ядра, уменьшается процент сечки. Подготовка к обрушиванию заключается в том, что орех подвергают влаготепловой обработке, воздействуя на него водяным паром в течение 120-420 с и давлении 0-1,0 атм или путем замачивания ореха в горячей воде при температуре 60-100^oC в течение 600-1800 с, после чего орех приобретает пластические свойства, что увеличивает выход неповрежденных ядер после рушки до 99% и, очищая орех от грязи и пыли, улучшает микробиологические показатели готовой продукции. Обрушивание осуществляют раздельно и последовательно по фракциям на установке для обрушивания путем ударного механического воздействия на оболочку ореха в кольцевом клине, образуемым двумя коническими поверхностями (конус в конусе), имеющими различную конусность, причем наружный конус неподвижен и имеет ряд канавок по внутренним образующим, а внутренний, вращающийся конус имеет спиральные канавки по наружной поверхности. Зазор кольцевого клина регулируется осевым перемещением наружного конуса в зависимости от размера фракции ореха, подаваемого на рушку.

Такой способ обрушивания исключает истирание скорлупы с образованием органической пыли. В результате получают рушанку с содержанием недоруша не более 2% и сечки - не более 0,5%. Отделение ядра от лузги (шелухи) осуществляют непосредственно за процессом обрушивания в три этапа последовательно и непрерывно путем грубой пневматической очистки, механической очистки и тонкой пневматической очистки. При этом аппараты для очистки ядра от шелухи не требуют какой-либо перенастройки или регулировки при переходе переработки с одной фракции ореха на другую. В результате из рушанки получают чистое ядро, сечку ядра (не менее 1/3 ядра) с лужистостью не более 0,2% и недоруш. Такой способ не требует повторного отвеивания для выделения сечки ядра, обмасливание минимально, а пыль отсутствует полностью. Недоруш направляется на повторное обрушивание. Полученное ядро и сечку ядра подвергают сушке горячим воздухом при температуре 50-55^oС до остаточной влажности 2-7%. Для получения пищевого белкового продукта с повышенной пищевой ценностью ядро освобождают от "рубашечки" (околоплодной пленки) до ее остаточного содержания не более 0,5%. Очищенное ядро ореха направляют на бракераж (инспектируют ядро), где ядра с признаками плесени, гнили и другими признаками недоброкачественности удаляются, что позволяет значительно снизить показатели окислительной порчи (кислотное и перекисное числа) в готовой продукции и, тем самым, улучшить качество и продолжительность хранения готовой продукции. Прессование осуществляют валковым прессом непрерывного действия в режиме, обеспечивающим остаточное содержание масла в жмыхе 10-17%. На каждой стадии процесса, от калибровки кедрового ореха до прессования ядра, продукт параллельно подвергают магнитной сепарации, что исключает попадание металлических примесей в готовый продукт.

Пример конкретного выполнения.

Кедровый орех с влажностью 15% очищают от сорных примесей и калибруют. В результате сорность составляет 0,8%. Каждую из пяти полученных фракций поочередно подвергают влаготепловой обработки, обрушивают и очищают от шелухи. Недоруш, составляющий 1,7%, подвергают повторному обрушению. Ядро сушат до остаточной влажности 3% и отделяют от "рубашечки". В результате получают очищенное ядро и сечку с лужистостью 0,14%, которые подвергают бракеражу и прессованию до остаточного содержания масла в жмыхе 10%. Полученное масло имеет следующие показатели окислительной порчи: кислотное число 0,8 мг КОН/г, перекисное число 2,7 ммоль/кг 1/2 О. Жмых также имеет низкие показатели окислительной порчи (кислотное число 0,8 мг КОН/г, перекисное число 2,7 ммоль/кг 1/2 О), масличностью 11% и содержанием влаги 5,2%.

Кедровое масло представляет собой прозрачную маслянистую жидкость от светло-желтого до желтого цвета с запахом и вкусом, свойственным кедровому ореху. Оно обладает большой биологической ценностью за счет содержания в нем витаминов А, В, Д,Е, аминокислот, микро- и макроэлементов, жидких и твердых жирных кислот, лецитина и фитостерина.

Кедровый жмых, получаемый данным способом, имеет вид гранул толщиной до 1 мм и в поперечнике 10-18 мм и уже в таком виде пригоден для дальнейшего использования. При необходимости жмых можно измельчить и разделить на фракции. Кедровый жмых применяется в кондитерской промышленности. Он повышает биологическую ценность готового продукта за счет обогащения его витаминами группы В, которые необходимы для нормальной деятельности нервной системы, а также аминокислотами. В белках кедрового жмыха содержится 14 аминокислот, 7 из которых относятся к незаменимым. По своим питательным свойствам жмых превосходит молоко и мясо.

Пример 1.

Кедровый орех с исходной влажностью 10% очищают от сорных примесей и калибруют. В результате сорность составляет 0,7%. Каждую из полученных фракций поочередно подвергают влаготепловой обработке, воздействуя на орех водяным паром при давлении пара 0,4 атм в течение 300 с, обрушивают и очищают от шелухи. Недоруш, составляющий 1,6%, подвергают повторному обрушиванию. Ядро сушат при температуре 50^oС до остаточной влажности 3% и отделяют от рубашки. В результате получают очищенное ядро с содержанием рубашечки 0,3% и сечку с лужистостью 0,14%. Ядро и сечку подвергают бракеражу и прессованию до остаточного содержания масла в жмыхе 10%.

Полученное масло имеет следующие показатели окислительной порчи:

- кислотное число 0,7 мг КОН/г;

- перекисное число 0,8 ммоль/кг 1/2 О.

Жмых также имеет низкие показатели окислительной порчи:

- кислотное число 0,7 мг КОН/г;

- перекисное число 0,9 ммоль/кг 1/2 О;

- масличность 10%;

- содержание влаги 5,3%.

Пример 2.

Последовательность операций аналогична примеру 1, при этом орех имеет исходную влажность 18%. Влаготепловую обработку ореха проводят водяным паром при давлении пара 0,2 атм в течение 180 с, ядро сушат при температуре 53^oС до остаточной влажности 4,0%, остаточное содержание масла в жмыхе после прессования - 12%.

Полученное масло имеет следующие показатели окислительной порчи:

- кислотное число 0,9 мг КОН/г;

- перекисное число 1,0 ммоль/кг 1/2 О.

Жмых также имеет низкие показатели окислительной порчи:

- кислотное число 0,8 мг КОН/г;

- перекисное число 1,1 ммоль/кг 1/2 О;

- масличность 12%;

- содержание влаги 6,4%.

Пример 3.

Последовательность операций аналогична примеру 1, при этом орех имеет исходную влажность 18%. Влаготепловую обработку проводят путем замачивания ореха в горячей воде при температуре 80^oС в течение 900 с, ядро сушат при температуре 50^oС до остаточной влажности 3,5%.

Полученное масло имеет следующие показатели окислительной порчи:

- кислотное число 0,6 мг КОН/г;

- перекисное число 0,9 ммоль/кг 1/2 О.

Жмых также имеет низкие показатели окислительной порчи:

- кислотное число 0,6 мг КОН/г;

- перекисное число 0,9 ммоль/кг 1/2 О;

- масличность 11%;

- содержание влаги 6,0%.

Таким образом, благодаря предлагаемому способу улучшаются два показателя по отношению к прототипу: повышены выход и качество готовой продукции.