Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФРУКТОЗО-ГЛЮКОЗНОГО СИРОПА ИЗ КЛУБНЕЙ ТОПИНАМБУРА

Изобретение относится к пищевой промышленности, а конкретно к способу переработки клубней топинамбура с получением фруктозо-глюкозного сиропа.

Известен способ производства фруктозо-глюкозного сиропа из клубней топинамбура, который включает подготовку корнеплодов к переработке, их бланширование, измельчение в мезгу и прессование. Кислотный гидролиз инулина ведут ортофосфорной кислотой в течение 30-120 мин при pH раствора 0,5-5,0 и температуре 35-100°C. Гидролизат нейтрализуют известковым молоком. Затем проводят удаление нерастворимого осадка фосфата кальция из гидролизата центрифугированием. Нейтрализованный гидролизат очищают путем ультрафильтрации. Полученный фильтрат подвергают ионообменной очистке на катеоните и анионите до содержания в растворе не менее 80% редуцирующих веществ от сухих веществ раствора. Очищенный фруктозо-глюкозный раствор выпаривают до получения сиропа при температуре не более 80°C до содержания не менее 80% редуцирующих веществ от сухих веществ раствора [Патент №2224026 РФ, МПК C13K 11/00, 1/06; A23L 1/09. Способ производства фруктозо-глюкозного сиропа / Голубев B.Н., Беглов С.Ю.; заявители и патентообладатели Голубев В.Н., Беглов C.Ю. - №2002119735; заявл. 25.07.02; опубл. 20.02.2004].

К недостаткам способа следует отнести длительность и высокую температуру процесса гидролиза инулина, сложность и многоступенчатость очистки гидролизата.

Известен способ получения фруктозного сиропа из инулинсодержащего сырья, предусматривающий выделение сока из клубней топинамбура, его очистку, гидролиз инулина пищевой кислотой, осветление гидролизата и концентрирование его до сиропа, где гидролиз углеводного комплекса до фруктозы осуществляют в две стадии: при pH 5,0-5,2 ортофосфорной кислотой и при pH 4,0-4,2 в электродиализаторе с биполярными мембранами до образования фруктозы и глюкозы [Патент №1392105 SU, МПК C13K 11/00. Способ получения фруктозного сиропа из инулинсодержащего сырья / Бобровник Л.Д., Ремесло Н.В., Гулый И.С., Ефимов А.О. и др.; заявители и патентообладатели Киевский техн. ин-т пищ. пром., Киевский науч. - исслед. ин-т эндокринологии и обмена в-в. - №4004100; заявл. 14.10.1985; опубл. 30.04.1988].

Однако недостатком известного способа являются высокие материальные и энергетические затраты на стадии гидролиза углеводного комплекса с использованием специального оборудования.

Известен способ получения инулина и других фруктаносодержащих продуктов из топинамбура путем мойки клубней топинамбура, который включает выдерживание клубней в воде в течение 2,5-3 ч, резку клубней, сушку и измельчение высушенного продукта. Суспензию получают путем смешивания в реакторе с паровой рубашкой измельченного продукта и постепенно подаваемой воды температурой 85-90°C до получения соотношения компонентов суспензии 1:(5-6), затем в течение 1,5-2 ч проводят экстракцию фруктозанов, после отделяют мезгу и обесцвечивают инулинсодержащий раствор. Дополнительно в способе получения инулина и других фруктаносодержащих продуктов из топинамбура получают фруктозо-глюкозный сироп. Для этого упаренный инулинсодержащий раствор подвергают гидролизу органической или минеральной кислотой при pH 1,5-2,0 и температуре 60-70°C. После этого гидролизат упаривают до 5,5%-ного содержания сухих веществ, обесцвечивают через слой перлита на барабанном вакуум-фильтре, а затем полученный обесцвеченный раствор опять упаривают до показателя содержания сухих веществ не менее 70% в готовом продукте [Заявка WO 2012/141617 C08B 37/00, 37/18. Способ получения инулина и других фруктаносодержащих продуктов из топинамбура / Артемьев В.Д., Васильева Ю.П.; заявители Артемьев В.Д., Васильева Ю.П. - №000280; заявл. 12.04.12; опубл. 18.10.12].

К недостаткам способа следует отнести большую затрату времени на весь процесс получения инулина и других фруктаносодержащих продуктов из топинамбура (сушка, измельчение в муку, обесцвечивание), большой расход воды и длительность процесса разрушения инулина.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ получения фруктозосодержащего раствора из топинамбура, предусматривающий мойку и измельчение топинамбура, например, на дробилке до размера частиц 1-2 мм, его экстрагирование подкисленной водой, отделение экстракта от твердой фазы (по любой известной технологии). При этом экстрагирование осуществляют при pH 5-6,5 в течение 15-20 мин при температуре 55-65°C при соотношении топинамбур - подкисленная вода, равном (1:2)÷ (1:2,5), из полученного экстракта ультрафильтрацией выделяют фракцию, содержащую низкомолекулярные соединения с молекулярной массой не более 1000 Да. Выделенную фракцию концентрируют обратным осмосом до содержания сухих веществ 25-30% с получением целевого продукта, целевой продукт подвергают фотостерилизации и расфасовывают.[Патент №2493261 РФ, МПК C13K 11/00. Способ получения фруктозосодержащего раствора из топинамбура / Шаззо Р.И., Екутеч Р.И., Кондратенко В.В., Купин Г.А.; заявитель и патентообладатель ГНУ КНИИХ Россельхозакадемии. - №2012109313; заявл. 12.03.12; опубл. 20.09.13].

Недостатками прототипа являются:

- низкое содержание (25-30%) сухих веществ (фруктозы) в фруктозосодержащем растворе;

- использование для получения фруктозосодержащего раствора только низкомолекулярных сахаров топинамбура, при этом высокомолекулярные сахара (например, инулин) в процессе ультрафильтрации задерживаются и не переходят в раствор;

- необходимость в приобретении дорогостоящего оборудования (установка обратного осмоса).

Задачей изобретения является создание способа получения фруктозо-глюкозного сиропа, позволяющего получить следующий технический результат:

- увеличение содержания сухих веществ во фруктозо-глюкозном сиропе (продукте) до 85-90%;

- удешевление процесса получения фруктозо-глюкозного сиропа из клубней топинамбура.

Указанный результат достигается тем, что в способе получения фруктозо-глюкозного сиропа из клубней топинамбура, заключающемся в мойке и измельчении топинамбура, экстрагировании в течение 15-20 мин, отделении экстракта от твердой фазы, концентрировании и расфасовке, согласно изобретению после измельчения из вымытых свежих клубней топинамбура отжимают сок, после отделения от твердой фазы (выжимок) постепенно добавляют к нему горячую воду с температурой 80-85°C до получения гидромодуля сок/вода (1:1)-(1:2), выжимки помещают в ультразвуковую ванну с нагревом, заливают водой и проводят экстрагирование сахаров при температуре 70-80°C, отделение экстракта от твердой фазы производят фильтрацией, отжимают в горячем виде, затем фильтрат смешивают с соком, разбавленным водой, далее проводят его гидролиз для получения фруктозо-глюкозного сиропа путем добавления раствора пищевой лимонной кислоты до pH 3,0-4,0 при температуре 80-85°C в течение 4-4,5 ч при постоянном перемешивании, концентрируют гидролизат в вакуум-выпарном аппарате при температуре 80-85°C до содержания в фруктозо-глюкозном сиропе не менее 85-90% сухих веществ, затем готовый сироп расфасовывают в тару или перед фасовкой фруктозо-глюкозный сироп подвергают распылительной сушке до получения порошка.

Технический результат достигается, т.к. увеличивается содержание сухих веществ во фруктозо-глюкозном сиропе до 85-90% за счет использования при его приготовлении не только низкомолекулярных, но и высокомолекулярных сахаров топинамбура в результате проведения операции гидролиза (при pH 3,0-4,0, температуре 80-85°C и времени 4-4,5 ч), а также применения ультразвуковой ванны; удешевляется процесс получения фруктозо-глюкозного сиропа из клубней топинамбура за счет замены дорогостоящего процесса обратного осмоса на дешевый процесс упаривания.

Для осуществления заявляемого способа получения фруктозо-глюкозного сиропа используют следующие реагенты:

- клубни топинамбура представляют собой подземную часть топинамбура. Они содержат растворимый полисахарид инулин (16-18%), азотистые вещества (2-3%), витамины С и группы В [Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия 1969-1978];

- карбонат кальция [ГОСТ 8253-79. Мел химически осажденный. Технические условия];

- пищевая лимонная кислота [ГОСТ 908-2004. Кислота лимонная моногидрат пищевая. Технические условия].

Изобретение осуществляют следующим образом.

Пример 1

500 г сырых клубней топинамбура моют водой в емкости с барботажем при периодическом перемешивании, выдерживают клубни в воде в течение 2,5 ч для отделения прилипшего грунта. Вымытые свежие клубни топинамбура измельчают, отжимают из них сок с помощью соковыжималки, отделяют от твердой фазы (выжимок) и постепенно добавляют к нему горячую воду с температурой 80°C до получения гидромодуля сок/вода 1:1, а выжимки помещают в ультразвуковую ванну с нагревом, заливают водой и проводят экстрагирование сахаров при температуре 70°C в течение 20 мин, фильтруют и отжимают в горячем виде через слой бязи. Затем фильтрат смешивают с соком, разбавленным водой. Для получения фруктозо-глюкозного сиропа раствор подвергают гидролизу путем добавления пищевой лимонной кислоты (18 г в 100 мл воды) до pH 3,0 и температуре 80°C в течение 4 ч при постоянном перемешивании. При этом получается светлый гидролизат с хорошими вкусовыми качествами, который концентрируют в вакуум-выпарном аппарате при температуре 85°C до содержания в фруктозо-глюкозном сиропе 86,3% сухих веществ. Затем готовый сироп расфасовывают в тару. Лимонная кислота является консервантом, поэтому продукт может храниться в течение 90 суток.

Пример 2

500 г сырых клубней топинамбура моют водой в емкости с барботажем при периодическом перемешивании, выдерживают клубни в воде в течение 3 ч для отделения прилипшего грунта. Вымытые свежие клубни топинамбура измельчают, отжимают из них сок с помощью соковыжималки, отделяют от твердой фазы (выжимок) и постепенно добавляют к нему горячую воду с температурой 83°C до получения гидромодуля сок/вода 1:1,5, а выжимки помещают в ультразвуковую ванну с нагревом, заливают водой и проводят экстрагирование сахаров при температуре 75°C в течение 18 мин, фильтруют и отжимают в горячем виде через слой бязи. Затем фильтрат смешивают с соком, разбавленным водой. Для получения фруктозо-глюкозного сиропа раствор подвергают гидролизу путем добавления пищевой лимонной кислоты (18 г в 100 мл воды) до pH 3,5 и температуре 83°C в течение 4 ч при постоянном перемешивании. При этом получается светлый гидролизат с хорошими вкусовыми качествами, который концентрируют в вакуум-выпарном аппарате при температуре 80°C до содержания в фруктозо-глюкозном сиропе 90,7% сухих веществ. Затем готовый сироп расфасовывают в тару. Лимонная кислота является консервантом, поэтому продукт может храниться в течение 90 суток.

Пример 3

500 г сырых клубней топинамбура моют водой в емкости с барботажем при периодическом перемешивании, выдерживают клубни в воде в течение 2 ч 40 мин для отделения прилипшего грунта. Вымытые свежие клубни топинамбура измельчают, отжимают из них сок с помощью соковыжималки, отделяют от твердой фазы (выжимок) и постепенно добавляют к нему горячую воду с температурой 85°C до получения гидромодуля сок/вода 1:2, а выжимки помещают в ультразвуковую ванну с нагревом, заливают водой и проводят экстрагирование сахаров при температуре 80°C в течение 15 мин, фильтруют и отжимают в горячем виде через слой бязи. Затем фильтрат смешивают с соком, разбавленным водой. Для получения фруктозо-глюкозного сиропа раствор подвергают гидролизу путем добавления пищевой лимонной кислоты (18 г в 100 мл воды) до pH 4,0 и температуре 85°C в течение 4,5 ч при постоянном перемешивании. Далее гидролизат подвергают распылительной сушке до получения порошка. Затем готовый порошок расфасовывают в тару.

Результаты опытов в сравнении с прототипом представлены в таблице.

Таким образом, из приведенных в таблице данных следует, что предлагаемый способ позволяет решить поставленные задачи и достичь ожидаемого технического результата, а именно: увеличить содержание сухих веществ во фруктозо-глюкозном сиропе до 86,3-90,7% за счет использования при его приготовлении не только низкомолекулярных, но и высокомолекулярных сахаров топинамбура в результате проведения операции гидролиза (при pH 3,0-4,0, температуре 80-85°C и времени 4-4,5 ч), а также применения ультразвуковой ванны; удешевить процесс получения фруктозо-глюкозного сиропа из клубней топинамбура за счет замены дорогостоящего процесса обратного осмоса на дешевый процесс упаривания.