способ получения белкового концентрата из рыбных отходов

Формула изобретения

Способ получения белкового концентрата из рыбных отходов, включающий измельчение и гомогенизацию сырья, экстракцию белка, центрифугирование, изоэлектрическое осаждение, повторное центрифугирование и высушивание с получением белкового концентрата, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют вторичные отходы рыбоперерабатывающих предприятий, а экстракцию белка проводят в щелочной области при рН 9,0-11,0.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой и перерабатывающей промышленности и может быть использовано с целью получения обогащенной белком продукции широкого назначения.

Известен способ производства кормовой добавки из сырья морского происхождения (Патент RU 2086145 С1), сущность которого заключается в следующем: обрабатывают измельченное сырье (отходы от разделки трубача, мидии, гребешка приморского, морских ежей и обрастатели коллекторов) 2-12% раствором соляной кислоты при соотношении сырье:раствор кислоты 1:1-1:3 до достижения рН 5,0-5,2, после чего осадок отделяют, промывают водой, сушат при температуре 40-60°С до содержания влаги 10% и измельчают с получением белково-минерального продукта.

Недостатком способа является отсутствие стадии обезжиривания, что может затруднять процесс хранения получаемого продукта ввиду быстрого окисления липидной фракции, присутствующей в достаточном количестве в исходном сырье.

Известен способ получения рыбной кормовой муки из малоценного рыбного сырья (Патент RU 2197836 С2), который включает измельчение сырья, его обработкой уксусной или лимонной кислотой концентрацией 0,1-5,0%, варку сырья в две стадии при температуре 60-95°С. Далее массу центрифугируют и полученный осадок высушивают. Получаемая кормовая мука отличается повышенным содержанием протеина и уменьшенным жира.

Недостатками способа являются высокие энергозатраты при наличии двухстадийной варки сырья, возможность частичной денатурации ценных белков при повышенной температуре (60-95°С), а также недостаточное обезжиривание (остаточное содержание липидов 6% и более), которое может существенно сократить срок полезного хранения продукта.

Известен способ получения сухих кормов для сельскохозяйственных животных из сырья мясной и рыбной промышленности (Патент RU 2161891 С1). Отходы без предварительной сортировки измельчают до размера частиц 2-3 мм, осуществляют термообработку при давлении пара 0,4-0,5 МПа и температуре пара, направляемого на сырье, не более 130°С, центрифугируют, высушивают осадок при температуре 120°С в течение 40-45 мин.

Недостатком изобретения является вероятность денатурации белка при длительной высокотемпературной обработке, что может привести к снижению питательной ценности готового продукта и потере функциональных свойств.

Известен способ получения пищевых белковых продуктов из гидробионтов и отходов их переработки (Патент RU 2331202 С1), который включает гидролиз сырья ферментным препаратом Протамекс с активностью 400 ПЕ/г в количестве 0,1-0,2% от массы измельченного сырья в течение 2-3 ч при температуре 35-50°С, а затем фермент инактивируют путем выдерживания гидролизата при температуре 80-90°С. Для получения белкового концентрата после гидролиза белковый продукт концентрируют.

Недостатками способа являются повышение материальных затрат в связи с использование промышленного ферментного препарата, вероятность денатурации белковых продуктов на стадии инактивации.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является способ получения обогащенной белком композиции из мышечной ткани животных и обогащенная белком композиция (Патент RU 2252601 С2). Мышечная ткань рыбы, мало используемой в пищевой промышленности, или продукты переработки птицы смешивают с водным раствором кислоты с рН ниже 3,5 с получением обогащенного белком раствора, который отделяли центрифугированием. Выделение белка осуществляли путем доведения рН надосадочной жидкости до значения 5,0-5,5 и повторным центрифугированием.

Недостатками способа являются возможное частичное (или полное) разрушение триптофана, распад серина и треонина, а также окисление цистеина ввиду проведения белковой экстрации кислотами в области очень низких значений рН, а также отсутствие возможности использования несортированных отходов рыбоперерабатывающих предприятий в качестве основного сырья.

Задачей заявленного изобретения является получение высококонцентрированного белкового препарата животного происхождения из несортированных отходов рыбоперерабатывающих предприятий путем создания малоотходной технологии, обеспечивающей высокий выход готового продукта.

Технический результат заявленного изобретения - улучшение технологического процесса, позволяющее максимально выделить белковую компоненту из отходов рыбной промышленности, расширение выбора используемого исходного сырья (от малоценных для пищевой промышленности видов рыб до отходов), получение белкового препарата животного происхождения с повышенным содержанием белка (70-90% по а.с.в.) и пониженным жира (менее 2%), способного заменить растительные соепродукты в рецептурах пищевых изделий, создание малоотходной технологии получения белкового препарата на основе вторичного рыбного сырья.

Технический результат достигается за счет применения щелочной экстракции белка. В случае использования в качестве исходного сырья отходов рыбной промышленности щелочная экстракция позволяет перевести в раствор до 70-75% белка, в то время как кислотная - 30-40%.

Вторичное сырье рыбоперерабатывающих предприятий измельчают до однородной гомогенной массы, имеющей консистенцию рыбного фарша. Все манипуляции проводят с не полностью размороженным сырьем для снижения количества дефростаций последнего и, как следствие, уменьшения микробной контаминации и порчи. Гомогенизированную массу обрабатывают раствором щелочи со значением рН 9,0-11,0 и гидромодулем, равным 9. Полученную суспензию фракционируют в поле центробежных сил в течение 15-30 мин при 7000-9000 об/мин. В результате центрифугирования получают три слоя: нижний - осадок, средний - супернатант, содержащий растворенные белки, верхний - жировая эмульсионная пленка. Липидную фракцию отделяют декантацией, а целевой продукт - супернатант - путем фильтрации. Образующиеся на данном этапе отходы могут быть также использованы, а именно осадок, после высушивания, может служить в качестве кормовой добавки, а липидная фракция, содержащая насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, может найти применение в фармацевтической промышленности. Из полученного целевого раствора белок регенерируют путем изоэлектрического осаждения при рН 4,8-5,2. Разделение взвеси проводят центрифужным методом в течение 15-30 мин при 7000-9000 об/мин. Белковый осадок высушивают конвективным методом с температурой теплоносителя-воздуха не выше 60°С. Полученный продукт дополнительно измельчают до степени дисперсности менее 0,5 мм.

Готовый продукт представляет собой мелкодисперсный порошок от светло-желтого до светло-коричневого цвета, обладающий приятным запахом, свойственным рыбному сухому белку. Остаточная влажность белкового концентрата составляет не более 8%, а выход по белку - не менее 70-75%. Готовый продукт может иметь широкое применение как в пищевой, так и в перерабатывающей промышленности.

Примеры осуществления изобретения.

Пример 1.

Отходы рыбоперерабатывающего предприятия (головы форели), имеющие следующий биохимический состав, содержание в %: влаги - 61,98, белка (сырого протеина) - 15,40, липидов - 16,20, золы - 6,12, - измельчают до однородной массы, обрабатывают раствором гидроксида натрия до достижения рН 10,8 в соотношении 1:9, тщательно перемешивают и проводят разделение центрифугированием при 8000 об/мин в течение 20 мин. Полученный супернатант, отделенный путем фильтрации, обрабатывают раствором хлороводородной кислоты до достижения рН 5,1 и вновь проводят разделение в поле центробежных сил в течение 20 мин при 8000 об/мин. Осадок после центрифугирования отделяют и высушивают конвективным методом при температуре теплоносителя-воздуха 60°С до остаточной влажности 8%. Выход по белку - 73,3%.

Пример 2.

Рыбные отходы (шкурки и хребты трески), имеющие следующий биохимический состав, содержание в %: влаги - 76,58, белка (сырого протеина) - 19,10, липидов - 1,00, золы - 3,03, - измельчают до однородной массы, обрабатывают раствором гидроксида натрия до достижения рН 11,0 в соотношении 1:9, тщательно перемешивают и проводят разделение центрифугированием при 8000 об/мин в течение 20 мин. Полученный супернатант, отделенный путем фильтрации, обрабатывают раствором хлороводородной кислоты до достижения рН 5,2 и вновь проводят разделение в поле центробежных сил в течение 15 мин при 8000 об/мин. Осадок после центрифугирования отделяют и высушивают конвективным методом при температуре теплоносителя-воздуха 60°С до остаточной влажности 8%. Содержание белка (сырого протеина) в готовом продукте составляет 83,5%, липидов - 1,2%. Выход по белку составляет более 72%.