Vynález se týká způsobů výroby inulinu ze surovin obsahujících inulin. Popisuje způsob získávání inulinu z hlíz topinamburu, včetně jeho krystalizace a sušení, vyznačující se tím, že šťáva se získává z rozdrcených hlíz topinamburu pomocí fyzikálního a mechanického oddělení ve vodě rozpustných látek od ve vodě nerozpustných vláknitých látek hlíz, z nichž šťáva se zahřeje na 80-85 o C po dobu 1-3 minut a zfiltruje se, odstraní se bílkoviny a barevné látky, poté se šťáva přečistí ultrafiltrací, diafiltrací a nanofiltrací, vyčeří aktivním uhlím, zahustí a ze vzniklého produktu vykrystalizuje inulin roztoku, s oddělením ve vodě rozpustných látek od ve vodě nerozpustných vláknitých látek hlízových látek se provádějí nejpozději 5-10 minut po rozemletí posledně jmenovaných. Navržené technické řešení umožňuje zvýšit produktivitu a efektivitu způsobu výroby inulinu z topinamburu.
Nárok
Způsob výroby inulinu z hlíz topinamburu, včetně jeho krystalizace a sušení, vyznačující se tím, že šťáva se získává z rozdrcených hlíz topinamburu pomocí fyzikálního a mechanického oddělení ve vodě rozpustných látek od ve vodě nerozpustných vláknitých látek hlíz, ze kterých se šťáva se zahřeje na 80 – 85 o C po dobu 1 – 3 minut a zfiltruje se, odstraní se bílkoviny a barevné látky, poté se šťáva přečistí ultrafiltrací, diafiltrací a nanofiltrací, vyčeří pomocí aktivního uhlí, zahustí a ze vzniklého roztoku vykrystalizuje inulin , se separací ve vodě rozpustných látek od ve vodě nerozpustných vláknitých látek se hlízy provádějí nejpozději 5 – 10 minut po jejich rozemletí.
Popis vynálezu k patentu
Vynález se týká způsobů výroby inulinu ze surovin obsahujících inulin.
Inulin je sacharid ze skupiny polysacharidů, který se nachází jako rezervní produkt v hlízách a kořenech rostlin z čeledi Asteraceae. Inulin – polymer D-fruktózy je nerozpustný ve studené vodě, ale rozpustný v horké vodě, molekulová hmotnost /mol.m./ je 5000-6000 Da s průměrnou mol.m. přibližně 5400 Ano.
Z inulinu lze získat sirup s vysokým obsahem fruktózy, krystalickou fruktózu, etanol a další potravinářské produkty a lze jej také použít jako potravinovou přísadu k regulaci metabolismu při cukrovce a obezitě.
Podle známého způsobu výroby inulinu se hlízy topinamburu rozdrtí, přidá se okyselená voda (pH 5,0) v poměru 1:2 obj./obj. a zpracovává se při 70 °C po dobu 30 minut. Směs se zfiltruje, k filtrátu se za míchání přidá CaC3 až do pH 8-10, potom se sraženina oddělí odstředěním. Supernatant obsahující 10-12 % inulinu se odbarví aktivním uhlím a odpaří při 40 °C ve vakuu na 50 % sušiny. Inulin se z tohoto roztoku izoluje ethylalkoholem /1:2 obj. /obj./ a suší se při 50-60 o C za podmínek vakua /1/.
Při použití této metody se však proces stává dražším kvůli použití vody, kyseliny a křídy pro extrakci inulinu. Kromě toho se chladicí kapalina spotřebovává k zahřátí reakční hmoty na 70 °C a udržování na této teplotě po dobu 30 minut, jakož i k odpaření vody použité pro extrakci inulinu v následujících fázích procesu. Při použití vody jako extrakčního činidla se koncentrace inulinu v roztoku sníží na 10-12 % a úprava roztoku obsahujícího inulin křídou na pH 8-10 způsobí zvýšení vybarvitelnosti roztoku.
Je znám způsob výroby inulinu z hlíz topinamburu /prototyp/, kdy se inulin extrahuje z rozdrcených hlíz extrakčním činidlem – 25% vodným roztokem 96o ethanolu v poměru 1:1 a teplotě 1- 4 °C po dobu 10 dnů. Po oddělení sraženiny se supernatant zředí destilovanou vodou 1:1 a přečistí ultrafiltrací a iontoměničem /2/.
Při této metodě je proces extrakce inulinu z rozdrcených hlíz topinamburu dlouhý a složitý. Pro zajištění parametrů procesu odsávání jsou nutné dodatečné náklady na použití chladiva a dlouhý proces odsávání na 10 dní prodražuje technologii a snižuje měrný objem výroby na jednotku geometrického objemu zařízení. Použití vodného roztoku ethanolu jako extrakčního činidla vyžaduje dodatečné náklady na organizaci výroby odolné proti ohni a výbuchu. Použití vody ve fázi extrakce s sebou nese zvýšení nákladů na odpařování roztoku při čištění produktu.
Nárokovaný vynález řeší problém zjednodušení technologie výroby inulinu a umožňuje zvýšit produktivitu a účinnost způsobu výroby inulinu z topinamburu.
Toho je dosaženo tím, že při způsobu získávání inulinu z hlíz topinamburu, včetně jeho krystalizace a sušení, se z rozdrcených hlíz topinamburu získává šťáva pomocí fyzikálního a mechanického oddělování ve vodě rozpustných látek od ve vodě nerozpustných vláknitých látek. hlízy, ze kterých se získává šťáva zahřátím na teplotu 80-85 o C po dobu 1-3 minut a filtrací, odstraněním bílkovin a barevných látek, načež se šťáva čistí ultrafiltrací, diafiltrací a nanofiltrací, vyčeří aktivním uhlím , zahustí se a ze vzniklého roztoku se vykrystalizuje inulin, přičemž oddělení ve vodě rozpustných látek od nerozpustných se provádí voda z vláknitých látek hlíz nejpozději do 5-10 minut po rozemletí hlíz.
Příklad č. 1. Hlízy topinamburu se po důkladném promytí a kontrole v množství 10 kg rozdrtí drcením na velikost částic 0,3 – 1 mm. Ihned do 5 minut se ze vzniklé kaše začne samospádem oddělovat šťáva z pevných vláknitých látek drceného topinamburu. Po vyluhování šťávy /I/ se dužnina vymačká pomocí lisu. Výsledná šťáva /II/ se přidá do gravitační šťávy /I/. Zahřátím na teplotu 80-85 o C po dobu 1-2 minut se ze šťávy odstraní bílkovinné látky a barevné nečistoty. Objem šťávy /I+II/ je 7300 cm 3, obsah sušiny /DM/ je 21,5 %; optická hustota /OD/ – 0,41 s délkou kyvety 10 mm a vlnovou délkou světla 440 nm. Proteinové látky a barevné sloučeniny se koagulují, část koagulantu se tvoří na povrchu ve formě „čepice“. Oddělení koagulovaných pevných částic z kapaliny se provádí filtrací. Objem filtrátu je 5740 cm 3, obsah sušiny 19,5 %, OD 0,11, kvalita 76,15 %. Výsledný světle žlutý filtrát je purifikován od vysokomolekulárních látek inulinové povahy s molekulovou hmotností více než 6500 Da a koloidních dispergovaných látek pomocí ultrafiltrace z dutých vláken. Po ultrafiltraci roztoku se koncentrát zředí vodou v poměru 1:2 obj./obj. a podroben diafiltraci. Permeáty po ultrafiltraci a diafiltraci se spojí. Objem je 5580 cm 3, obsah sušiny 18,8 %, kvalita 87,4 %. Permeát je dále purifikován od anorganických nečistot a inulinů s molekulovou hmotností nižší než 4500 Da nanofiltrací, přičemž prochází přes polopropustnou membránu s retenčním prahem 4500 Da. Do ultrafiltrátu přecházejí nízkomolekulární a anorganické nečistoty a inulin se hromadí v koncentrátu, který obsahuje 26,8 % sušiny, dobrá kvalita je 94,3 %, hodnota pH je 6,7. Roztok obsahující inulin se čistí od barviv uhlíkem třídy OU-A, který se k roztoku přidává v množství 0,05 – 0,3 % a kontaktuje se při teplotě 50-60 o C po dobu 30-40 minut. Uhlí se odděluje odstředěním. Tento proces lze provádět v dynamickém režimu. Filtrát se zabarví o 70-80 %. Odbarvený roztok se odpaří na obsah sušiny 60-65 % při teplotě 55-60 °C a vakuu 150-180 mm Hg. Umění. Z koncentrovaného roztoku o objemu 1500 cm 3 obsahujícího 59,2 % sušiny krystalizuje při 4 oC inulin. Výtěžek je 740 g s přihlédnutím k vratnosti matečného louhu. Po rekrystalizaci z vodně-alkoholového roztoku a vysušení se získá 710 g inulinu.
Ve výsledném produktu bylo analyticky stanoveno 96,4 % hlavní látky (inulin), úhel natočení [] 2 D 0 je 37,2 o, vlhkost 5,8 %, obsah síranového popela 0,3 %. Permeát je chromatograficky homogenní, na chromatogramu je na začátku jedna hnědá skvrna. Nebyly zjištěny žádné uhlovodíkové nečistoty ve formě monosacharidů; pH 6,7; obsah olova 0,06 mg/kg; kadmium 0,02 mg/kg; Cs-137 méně než 4,5 bq/kg; Sr-90 21,3 bq/kg; neobsahuje arsen, rtuť a měď.
Příklad č. 2. Hlízy topinamburu se důkladně omyjí, zkontrolují a rozdrtí v množství 10 kg při pokojové teplotě na struhadle mletím, dokud nevznikne „kaše“, která se nejpozději do 10 minut podrobí odstředění s oddělováním faktorem alespoň 6600. Výsledná šťáva je odeslána k čištění od bílkovin a koloidních částic a dužina k likvidaci. Jako výsledek centrifugace bylo získáno 7100 cm 3 šťávy s obsahem sušiny 21,2 %, s optickou hustotou 0,39 s délkou kyvety 10 mm a vlnovou délkou 440 nm. Šťáva se zahřeje na 85 o C a udržuje se na této teplotě po dobu až 3 minut. Koagulované bílkovinné látky a koloidní dispergované částice se z kapaliny oddělují odstředěním se separačním faktorem minimálně 6600. Objem centra je 5700 cm 3, obsah sušiny 19,3 %, OD 0,09 %, dobrá jakost je 76,3 %. Čištění vzniklého centratu se provádí podle schématu popsaného v příkladu č. 1. Z koncentrovaného roztoku o objemu 1750 cm 3 obsahujícího 56,5 % sušiny krystalizuje inulin při teplotě 8 o C po dobu 12 – 18 hodin a poté se inulin oddělí od matečného louhu odstředěním při faktorové separaci rovné 6600. Získá se 710 g vlhkého inulinu, vezmeme-li v úvahu výtěžky matečného louhu. Výtěžek inulinu po vysušení je 450 g. Výsledný produkt má následující fyzikální a chemické parametry: obsah inulinu 97,2 %, úhel natočení 38,5 o, vlhkost 5,9 %, obsah síranového popela 0,3 %. Lék je chromatograficky homogenní, nebyly detekovány žádné sacharidové nečistoty.
Zdroje informací:
1. Abelyan V.A. Příprava a použití imobilizovaných enzymů a mikrobiálních buněk. Nakladatelství Akademie věd Arménské SSR, Jerevan, 1989 – 319 s. /str.348/.
2. RF patent N 2001621, A 61 K 35/78, 1993, BI N 39-40.