способ переработки клубней топинамбура

Формула изобретения

1. Способ переработки клубней топинамбура, предусматривающий подготовку клубней к переработке, их измельчение, разделение измельченной массы на сок и жом, кислотный гидролиз инулина в отделенном соке, очистку сока активированным углем, его осветление и концентрирование до получения сиропа, отличающийся тем, что разделение измельченной массы на сок и жом проводят путем прессования, при этом перед прессованием измельченную массу подвергают электроплазмолизу в течение 3-5 с при силе тока 18-20 А и напряжении 210-230 В, кислотный гидролиз инулина ведут ортофосфорной кислотой в течение 60-90 мин при рН сока 1,5-3,5 и температуре 80-100С, активированный уголь вносят в количестве 1,5-3,0% от массы сухих веществ сока, осветление проводят в течение 20-40 мин известковым молочком, которое вносят в количестве, обеспечивающем концентрацию гидроксида кальция в осветляемом соке 5-10 г/л, после чего осветленный сок отделяют от образовавшегося в процессе осветления нерастворимого осадка фосфата кальция, концентрирование осуществляют при температуре не более 70С до получения сиропа, содержащего не менее 50% сухих веществ, при этом перед концентрированием сока проводят его сепарирование и/или центрифугирование.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что клубни топинамбура используют в свежем, свежеохлажденном или свежезамороженном виде.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что перед измельчением клубни подвергают термической обработке с последующей очисткой от кожицы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после концентрирования сироп направляют на розлив.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что после розлива сиропа проводят его стерилизацию.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный после прессования жом подвергают сушке при температуре 55-65С до влажности 6-14% и измельчают до получения порошка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способу переработки клубней топинамбура с получением фруктозо-глюкозного сиропа, который может быть использован в кондитерской, хлебопекарной и консервной промышленности, при производстве напитков, а также в качестве самостоятельного продукта питания.

Топинамбур богат полифруктанами, которые составляют основу его углеводного комплекса (75%). Благодаря высокому содержанию инулина, топинамбур применяют для лечения заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ, например, сахарного диабета. Наиболее простым и традиционным способом использования топинамбура является непосредственное применение его в пищу. Однако главной проблемой, связанной с использованием клубней топинамбура, является проблема их длительного хранения, поскольку клубни после уборки не отличаются лежкостью. Поэтому значительное развитие получило направление, связанное с переработкой топинамбура в продукты длительного хранения, в частности, фруктозо-глюкозных сиропов.

Известен способ переработки клубней топинамбура, в котором, подготовленные к переработке клубни измельчают, после чего из полученной массы прессованием отжимают сок (патент Франции 8106814, 1981).

К недостаткам способа следует отнести то, что полученный сок, а соответственно, и сироп, полученный из него, имеют темное окрашивание и специфический запах.

Известен также способ переработки топинамбура, в котором для предотвращения потемнения сока, в него вводят различные сорбенты, например, активированный уголь. При этом, количество вводимого сорбента составляет около 50% от количества сухих веществ сока (патент США 3551203, 1970).

К недостаткам данного способа следует отнести большой расход сорбента.

Известен также способ переработки топинамбура, в котором проводят гидролиз инулина растворами минеральных кислот, например, соляной, серной, фосфорной. При осуществлении кислотного гидролиза полифруктанов в условиях повышенной температуры возможно накопление значительного количества оксиметилфурфурола (Бобровник Л. Д., Гулый И.С., Лезенко Г.А. и др., "Использование высоко- и низкотемпературного гидролиза для получения фруктозы из топинамбура". Тезисы доклада II Всес. конф. "Топинамбур и типисолнечник - проблемы возделывания и использования", Иркутск, 1990, с. 22).

Наиболее близким является способ переработки клубней топинамбура, предусматривающий их подготовку к переработке, измельчение, отделение полученного сока от жома, кислотный гидролиз инулина в отделенном соке, очистку сока активированным углем, его осветление и концентрирование до получения сиропа (Голубев В. Н., Волкова И.В., Кушалаков Х.М., Топинамбур, состав, свойства, способы переработки, области применения, Москва, 1995, с. 52).

К недостаткам способа следует отнести значительные потери инулина в процессе технологической переработки топинамбура.

Техническим результатом заявленного способа является снижение потерь сахаров в процессе технологической переработки топинамбура, а также улучшение органолептических показателей полученного фруктозо-глюкозного сиропа.

Технический результат достигается за счет того, что в способе переработки клубней топинамбура, предусматривающем подготовку клубней к переработке, их измельчение, разделение измельченной массы на сок и жом, кислотный гидролиз инулина в отделенном соке, очистку сока активированным углем, его осветление и концентрирование до получения сиропа предусматривают то, что разделение измельченной массы на сок и жом проводят путем прессования, при этом перед прессованием измельченную массу подвергают электроплазмолизу в течение 3-5 сек при силе тока 18-20 А и напряжении 210-230 В, кислотный гидролиз инулина ведут ортофосфорной кислотой в течение 60-90 минут при рН сока 1,5-3,5 и температуре 80-100^oС, активированный уголь вносят в количестве 1,5-3,0% от массы сухих веществ сока, осветление проводят в течение 20-40 минут известковым молочком, которое вносят в количестве, обеспечивающем концентрацию гидроксида кальция в осветляемом соке 5-10 г/л, после чего осветленный сок отделяют от образовавшегося в процессе осветления нерастворимого осадка фосфата кальция, концентрирование осуществляют при температуре не более 70^oС до получения сиропа, содержащего не менее 50% сухих веществ, при этом перед концентрированием сока проводят его сепарирование и/или центрифугирование.

Способом предусмотрено то, что клубни топинамбура используют в свежем, свежеохлажденном или свежезамороженном виде. При этом, перед измельчением клубни дополнительно могут подвергать термической обработке с последующей очисткой от кожицы.

Способом также предусмотрено то, что после концентрирования сироп направляют на розлив. При этом, после розлива сироп могут подвергать стерилизации.

Способом может быть также предусмотрено то, что полученный после прессования жом, подвергают сушке при температуре 55-65^oС до влажности 6-14% и измельчают до получения порошка.

Оптимально подобранные технологические режимы извлечения сока, содержащего инулин, очистки полученного сока, его гидролиза и концентрирования, позволяют избежать темного окрашивания и специфического запаха готового сиропа, при общем снижении потерь сахаров при их извлечении из исходного сырья.

Способ осуществляют следующим образом.

Клубни топинамбура, которые могут быть использованы в свежем, свежеохлажденном или свежезамороженном виде, перевозят из хранилища в приемный бункер, оборудованный защитным клапаном от контакта с наружным воздухом. Через нижний донный выпуск клубни топинамбура с помощью донного транспортера, который выступает одновременно и в роли сортировочного конвейера, поступают в моечные машины. Клубни топинамбура подвергают мойке чистой проточной водой последовательно в двух моечных машинах до полного удаления с них загрязнений. Назначение первичной мойки - предварительное отмывание клубней и удаление легких и тяжелых примесей, назначение вторичной - собственно отмывание клубней. После мойки клубни сортируют, инспектируют и направляют на очистку от кожицы. Очистку клубней от кожицы производят в аппарате термической очистки АПО, А9-КЧЯ или любом другом аналогичной конструкции. Клубни проходят зону термической обработки паром, очищаются от кожицы. При этом, также происходит процесс инактивации ферментов, содержащихся во внешнем слое клубней. Очищенные клубни поступают в зону охлаждения и душирования, а затем их измельчают до максимально возможного гомогенного состояния на гомогенизаторах любого типа. Измельченная масса поступает на электроплазмолиз, который проводят в течение 3-5 сек при силе тока 18-20 А и напряжении 210-230 В. После этого, обработанную массу прессуют с отделением жома и сока. Отжатый сок самотеком или с помощью насоса подают на гидролиз полифруктозанов (в том числе инулина) до фруктозы. Гидролиз проводят ортофосфорной кислотой в течение 60-90 минут при рН сока 1,5-3,5 и температуре 80-100^oС. По окончании процесса в сок вносят активированный уголь в количестве 1,5-3,0% от массы сухих веществ сока для очистки сока от фенольных соединений и веществ белковой природы. После завершения процесса очистки сока осуществляют его осветление. Для этого в сок вносят известковое молочко в количестве, обеспечивающем концентрацию гидроксида кальция в осветляемом соке 5-10 г/л. Длительность процесса составляет 20-40 минут. Затем осветленный сок отделяют от образовавшегося в процессе осветления нерастворимого осадка фосфата кальция.

Обработанный таким образом сок направляют на сепарирование и/или на центрифугирование. С помощью сепарирования происходит отделение грубых примесей, содержащихся в гидролизате, а центрифугирование позволяет провести более тонкую окончательную очистку сока практически от всех тонкодисперсных примесей. Очищенный гидролизат направляют на концентрирование, которое осуществляют при температуре не более 70^oС до получения сиропа, содержащего не менее 50% сухих веществ. Концентрирование фруктозосодержащего раствора осуществляют в вакуум-выпарном аппарате периодического или непрерывного действия. Из вакуум-выпарного аппарата фруктозо-глюкозный сироп направляют на фасование. При этом перед фасованием в сироп могут вносить сорбиновую кислоту для его более длительного хранения, в среднем до 90 суток. Предусмотрен также способ горячего разлива в крупную тару вместимостью от 3,0 л и более. Для этого сироп разливают горячим при температуре 90-95^oС, что обеспечивает срок хранения до 120 суток. Для увеличения срока хранения до 180 суток расфасованный сироп стерилизуют. Полученный после прессования жом с влажностью 15-30% раскладывают на мелкоячеистых сетках или перфорированных поддонах и подвергают сушке при температуре 55-65^oС до влажности 6-14%. Затем высушенный жом измельчают на мельницах молоткового или роторного типа до получения порошка с размером частиц 50-800 мкм. Полученный порошок фасуют.

Заявленный способ подтверждается следующим примером его осуществления.

Пример 1.

Свежие клубни топинамбура, предназначенные для переработки, перевозят из хранилища в контейнерах трактором с фронтально навешенным погрузчиком. Контейнер устанавливают в контейнероопрокидыватель и клубни выгружают в приемный бункер, оборудованный защитным клапаном от контакта с наружным воздухом. Через нижний донный выпуск клубни топинамбура с помощью донного транспортера, который выступает одновременно и в роли сортировочного конвейера, поступают в моечные машины. Клубни топинамбура подвергают мойке чистой проточной водой последовательно в двух моечных машинах до полного удаления с них загрязнений. Назначение первичной мойки - предварительное отмывание клубней и удаление легких и тяжелых примесей, назначение вторичной - собственно отмывание клубней. Накапливаемые в емкостях-отстойниках моечных машин грязь и твердые включения по мере накопления удаляются тележкой в зону расположения тракторного прицепа для отходов. После мойки клубни сортируют, инспектируют и направляют на очистку от кожицы. Очистку клубней от кожицы проводят в аппарате термической очистки АПО. Загрузка клубней в ковш бланширователя производится с помощью элеватора. При этом, также происходит процесс инактивации ферментов, содержащихся во внешнем слое клубней. Очищенные клубни поступают в зону охлаждения и по лотку отводятся на ленточный транспортер, которым, через область душирования, транспортируют в резательную машину, молотковую дробилку и протирочную машину. Измельченная до гомогенного состояния масса поступает на электроплазмолиз, который проводят в течение 4 сек при силе тока 20 А и напряжении 230 В. После этого, обработанную массу прессуют с отделением жома и сока. Отжатый сок с помощью насоса подают на гидролиз полифруктозанов (в том числе инулина) до фруктозы. Гидролиз проводят ортофосфорной кислотой в течение 70 минут при рН сока 2,0 и температуре 80^oС. По окончании процесса в тот же реактор загружают активированный уголь в количестве 2,0% от массы сухих веществ сока для очистки сока от фенольных соединений и веществ белковой природы. После проводят осветление. Для этого в тот же реактор с гидролизатом вносят известковое молоко в количестве, обеспечивающем концентрацию гидроксида кальция в осветляемом соке 6 г/л. Длительность процесса составляет 30 минут. Затем осветленный сок отделяют от образовавшегося в процессе осветления нерастворимого осадка фосфата кальция.

Обработанный таким образом сок насосом перекачивают на центрифугирование и сепарирование. С помощью сепарирования происходит отделение грубых примесей, содержащихся в гидролизате, а центрифугирование позволяет провести более тонкую окончательную очистку сока практически от всех конкодисперсных примесей. Очищенный гидролизат подают в промежуточную емкость, откуда его направляют на концентрирование, которое осуществляют при температуре 68^oС до получения сиропа, содержащего 50% сухих веществ. Концентрирование фруктозосодержащего раствора осуществляют в вакуум-выпарном аппарате периодического действия. Из вакуум-выпарного аппарата фруктозо-глюкозный сироп направляют на фасование. При этом перед фасованием в сироп вносят сорбиновую кислоту в концентрации 0,03% для его хранения до 90 суток.

В результате осуществления заявленного способа получают фруктозо-глюкозный сироп, представляющий собой прозрачную вязкую жидкость без осадка, помутнения и посторонних включений. Цвет - от бесцветного до янтарного различной интенсивности. Вкус - сладкий без горечи. Запах, как правило, отсутствует, при этом допускается легкий фруктовый или карамельный аромат.

По физико-химическим показателям фруктозо-глюкозный сироп соответствует следующим нормам:

Массовая доля сухих веществ, % не менее: - 50

Массовая доля редуцирующих веществ в пересчете на абсолютно сухие вещества, в %, не менее: - 70

Массовая доля фруктозы в пересчете на редуцирующие вещества, % не менее: - 70

Массовая доля общей золы в пересчете на абсолютно сухое вещество, % не более: - 0,5

Массовая доля сорбиновой кислоты, %, не более: - 0,06

Кислотность в виде расхода 1 н. NaOH, пошедшего на нейтрализацию 100 г сухих веществ, см³, не менее: - 2,2

Примеси растительного происхождения: - Не допускаются

Минеральные примеси: - не допускаются

Содержание углеводов в 100 г 70%-ного фруктозо-глюкозного сиропа составляет 64,8 г, а его энергетическая ценность - 298 ккал/100 г.