MD624Z

MD624Z - Procedeu de obţinere a extractului liposolubil şi a produsului proteic din germeni de grâu

Info

Publication number: MD624Z
Application number: MDS20120161A
Authority: MD
Inventors: Вавил КАРАДЖИЯ; Виорел СИМАК; Дианна НИКОЛАЕВА; Марина ПОДОГОВА; Анна ДЖЕНАК; Марина ТЫРСЫНЭ
Original assignee: Общественное Учреждение Научно-Практический Институт Садоводства И Пищевых Технологий
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2013-11-30
Also published as: MD624Y

Abstract

Invenţia se referă la industria producătoare de uleiuri, şi anume la un procedeu de obţinere a extractului liposolubil şi produsului proteic din germeni de grâu, care pot fi utilizate în industria alimentară, medicină şi cosmetică.Procedeul, conform invenţiei, constă în aceea că materia primă se usucă la temperatura de cel mult 70°C până la umiditatea de 6…8%, timp de cel mult 10 min, se mărunţeşte până la diametrul de 2…3 mm, după care se efectuează extracţia cu dioxid de carbon la presiunea de 22…25 MPa şi temperatura de 45…60°C, timp de 55…60 min, apoi se separă dioxidul de carbon cu obţinerea extractului liposolubil şi a produsului proteic şi filtrarea ulterioară a extractului liposolubil.

Description

Invenţia se referă la industria producătoare de uleiuri, în particular la un procedeu de obţinere a extractului liposolubil şi produsului proteic din germeni de grâu, care pot fi utilizate în industria alimentară, medicină şi cosmetică.

Dintre produsele cerealiere, una din cele mai valoroase surse de vitamina E şi acizi graşi mono- şi polinesaturaţi sunt germenii de grâu. Germenii şi învelişul boabelor de grâu conţin carotenoizi, tocoferoli, acizi graşi polinesaturaţi (linoleic, linolenic etc.), vitaminele grupei B şi proteine similare după valoarea biologică proteinelor albuşului de ou. Conţinutul înalt de vitamine este caracteristica specifică a uleiului din germeni de grâu. De menţionat că în comparaţie cu alte uleiuri vegetale, uleiul din germeni de grâu conţine o cantitate importantă de vitamina E. Uleiul din germeni de grâu posedă proprietăţi antioxidante datorită conţinutului înalt de tocoferoli.

În prezent, în Republica Moldova nu există întreprinderi de separare a germenilor de grâu din tărâţă, aceştia fiind utilizaţi în special pentru hrana animalelor. În cele din urmă sunt utilizate necorespunzător până la 100 mii tone pe an de materie primă de calitate înaltă care ar putea fi folosită în industria alimentară.

Sunt cunoscute procedeele de extragere a uleiului din germeni de culturi cerealiere [1] şi de obţinere a uleiului din germeni de grâu [2], care includ mărunţirea materiei prime, hidroliza cu diferite enzime, extracţia cu solvenţi organici şi eliminarea acestora. Aceste procedee presupun tratarea termică în intervalul de temperaturi de la 88 la 100°C.

Dezavantajul acestor procedee constă în faptul că, în primul rând, se utilizează pentru extracţie solvenţi organici, care majorează preţul final al produsului, procesul este îndelungat incluzând mai multe etape şi nu permite obţinerea unui produs ecologic, din cauza reziduurilor de solvenţi organici. În al doilea rând, ridicarea temperaturii mai sus de 80°C, la orice etapă de prelucrare duce la denaturarea proteinelor, precum şi la schimbarea conţinutului acizilor graşi, mai ales dacă materia primă înainte de presare a fost supusă tratamentului mecanic. La temperaturi mai mari de 100°C se observă degradarea vitaminelor, diminuându-se calitatea produsului. În al treilea rând, aceste procedee presupun tratarea preventivă a materiei prime la mori cu valţuri sau concasoare, care provoacă deformarea şi mărunţirea, ca rezultat se măreşte aciditatea uleiului obţinut şi se formează legături de peroxid, ceea ce diminuează calitatea acestuia.

Este cunoscut, de asemenea, procedeul de prelucrare a materiei prime cu conţinut redus de lipide de tipul germenilor de grâu, care sunt presaţi în camera de presare, fiind în acelaşi timp mărunţiţi, trataţi termic şi amestecaţi. Materia primă este amestecată la temperatura de cel mult 80°C. Până la presare, materia primă este supusă uscării în strat subţire sau strat plastifiat până la umiditatea de 6…8%, la temperatura de cel mult 80°C. În timpul presării, când în camera de presare se atinge temperatura tehnologică, materia primă este plastifiată adăugându-se ulei obţinut din aceeaşi materie primă sau apropiat după compoziţia fizico-chimică [3].

Dezavantajul acestui procedeu este faptul că presarea materiei prime se efectuează la temperaturi ridicate (80°C), ceea ce afectează calitatea uleiului, degradând vitaminele, denaturând proteinele din şrotul de germeni de grâu, precum şi randamentul mic în ulei, o cantitate însemnată rămânând în şrot.

Mai este cunoscut procedeul de extragere a uleiului şi de obţinere a produsului proteic din materie primă cu conţinut redus de lipide, în special din germeni de grâu, care prevede curăţarea materiei prime de impurităţi, uscarea acesteia până la umiditatea de 6…8%, presarea materiei prime şi tratarea termică.

Uscarea se efectuează la temperatura de cel mult 70°C, timp de 10 min, iar prelucrarea termică se efectuează în strat fierbinte la temperatura de cel mult 70°C, timp de 5 min. Presarea se efectuează în două etape: după prima presare materia primă se răceşte până la temperatura de cel mult 40°C, apoi este supusă celei de-a doua etape de presare. Uleiul obţinut este filtrat şi ambalat, iar produsul proteic este supus mărunţirii şi cernerii [4].

Dezavantajul acestui procedeu este faptul că nu permite extracţia totală a tocoferolilor din şrot, ulterior acest ulei nu poate fi utilizat ca sursă de vitamina E, de exemplu în scopuri profilactice.

Este cunoscut procedeul de pregătire a materiei prime care include mărunţirea materiei prime uscate, extracţia acesteia cu alcool etilic şi dioxid de carbon. În calitate de materie primă se utilizează culturi cerealiere care sunt mărunţite în aparatul de fărâmiţare până la dimensiunea particulelor de 0,5…2 mm, iar extracţia se realizează cu amestecul din alcool etilic şi dioxid de carbon, în proporţie de 10…20% alcool etilic şi 80…90% dioxid de carbon. Extracţia are loc la presiunea de 16…31 MPa şi temperatura de 31,5…32°C, timp de 20…60 min, apoi se efectuează separarea fracţionată a extractului la presiunea de 0,01…6,2 MPa şi temperatura de (-8)…(+5)°C cu regenerarea ulterioară a solventului [5].

Dezavantajul acestui procedeu este faptul că acest regim este stabilit pentru mai multe tipuri de materii prime, dar nu este concretizat anume pentru germenii de grâu. De asemenea în calitate de co-solvent se utilizează alcool etilic, care trebuie apoi eliminat din produs, iar produsul obţinut nu se recomandă pentru fabricarea produselor cu proprietăţi profilactice şi dietetice. Fărâmiţarea materiei prime până la dimensiunea particulelor de 0,5…2 mm duce la astuparea porilor membranei extractorului, îngreunând procesul de extracţie.

Problema pe care o soluţionează invenţia constă în elaborarea unui procedeu cu regimuri optime de prelucrare complexă a germenilor de grâu în scopul fabricării produselor cu proprietăţi profilactice şi dietetice.

Procedeul de obţinere a extractului liposolubil şi a produsului proteic din germeni de grâu constă în aceea că materia primă se usucă la temperatura de cel mult 70°C până la umiditatea de 6…8%, timp de cel mult 10 min, se mărunţeşte până la diametrul de 2…3 mm, după care se efectuează extracţia cu dioxid de carbon la presiunea de 22…25 MPa şi temperatura de 45…60°C, timp de 55…60 min, apoi se separă dioxidul de carbon cu obţinerea extractului liposolubil şi a produsului proteic şi filtrarea ulterioară a extractului liposolubil.

Rezultatul invenţiei constă în selectarea regimului optim de prelucrare complexă a germenilor de grâu, tratarea termică la temperaturi moderate în scopul creării produselor alimentare cu proprietăţi profilactice şi dietetice şi păstrarea valorii biologice a fracţiei proteice apropiată de valoarea biologică a materiei prime, care este apoi transformată în făină din germeni de grâu.

Cercetările efectuate au demonstrat că tehnologia de extracţie cu dioxid de carbon în stare supercritică este de perspectivă pentru crearea produselor alimentare, cum ar fi extractul liposolubil şi produsul proteic, care pot fi utilizate în diferite ramuri ale industriei alimentare.

Se cunoaşte că dioxidul de carbon supercritic (la temperaturi şi presiuni ce depăşesc punctul critic) se utilizează în calitate de solvent nepolar în scopul obţinerii substanţelor biologic active în forma lor naturală, care se conţin în materia primă vegetală: şi anume a vitaminelor liposolubile şi provitaminelor, fitoncidelor, antioxidanţilor, substanţelor bactericide şi bacteriostatice.

Datorită coeficientului de difuzie mare, dioxidul de carbon în stare supercritică are capacitatea de a dizolva componentele liposolubile din materia primă vegetală (germeni de grâu).

Eficacitatea CO2-extracţiei depinde de alegerea parametrilor optimi la care aceasta este realizată.

Conform cercetărilor efectuate, în aceste extracte se găsesc cele mai active forme ale tocoferolului: α-tocoferol - până la 123,6 mg/100 g extract şi γ-tocoferol până la 67,55 mg/100 g extract. Conţinutul în vitamina A ajunge până la 2900…3300 UI/g extract.

Doza zilnică recomandată de vitamina E este de 10 mg/zi, iar de vitamina A - de 4000…5000 UI/zi, deci extractul din germeni de grâu este o sursă importantă de aceste vitamine. Conţinutul de vitamina E şi A în extractele cercetate este prezentat în tab. 1.

Tabelul 1

Durata extracţiei, min Randamentul, % Conţinutul de tocoferol, mg / 100 g Vitamina A, UI/g α -tocoferol γ-tocoferol Suma tocoferolilor 60 92 101,76 65,61 167,37 2900

A fost determinat conţinutul a 12 acizi graşi saturaţi şi nesaturaţi, care sunt componenţii majoritari ai uleiului cercetat, datele obţinute sunt prezentate în tab. 2.

Tabelul 2

Acidul Miristic 14:0 Palmitic 16:0 Palmitic oleic 16:1 Stearic 18:0 Oleic 18:1 Linoleic 18:2 omega-6 α-Linoleic 18:3 omega-3 Arahnic 20:0 Gadoleic 20:1 Erucic 22:1 Behenic 22:0 Lignoceric 24:0 0,09 16,69 0,18 0,71 15,80 57,23 7,61 0,10 1,39 0,24 0,12 0,10

Conform tab. 2, CO2-extractele din germeni de grâu conţin în cantităţi sporite acizi graşi polinesaturati. Cea mai mare parte dintre aceştia fiind constituită de acidul linoleic - până la 57,23% şi acidul linolenic 7,61%, iar acidul oleic până 15,80%. Raportul omega 3:omega 6 este de 1:7,5, această valoare fiind apropiată de raportul ideal considerat a fi 1:5.

S-a determinat conţinutul de aminoacizi în materia primă, CO2-extract şi şrot din germeni de grâu. Rezultatele obţinute sunt prezentate în tab. 3.

Tabelul 3

Denumirea aminoacizilor Germeni de grâu CO2-extract Şrot din germeni de grâu Ac.aspartic+asparagină 1,6669 0,0006 1,9521 Treonină 0,3676 0,0003 0,5642 Serină 0,8628 0,0010 0,7874 Ac.glutamic+glutamină 6,8691 0,0008 6,3885 Prolină 0,7795 0,0002 1,1123 Glicină 1,7398 0,0010 1,9513 Alanină 1,3926 0,0005 1,4040 Valină 0,8310 0,0005 0,9350 Cisteină 0,2821 0,0002 0,3464 Metionină 0,3736 0,0000 0,3978 Izoleucină 0,4745 0,0001 0,5350 Leucină 1,5527 0,0004 1,5954 Tirozină 0,4443 0,0004 0,4497 Fenilalanină 1,1872 0,0005 1,1822 Ac.gama-aminooleic 0,0791 0,0044 0,1485 Lizină 1,7924 0,0005 1,8454 Histidină 0,3651 0,0004 0,3473 Arginină 2,2071 0,0003 1,6283 Σ aminoacizilor 23,2674 0,0131 23,5708

Cantitatea de aminoacizi esenţiali (histidina, izoleucina, leucina, lizina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofanul, valina) în germenii de grâu reprezintă 29,84% faţă de totalul de aminoacizi, iar în şrotul după CO2-extracţie această valoare se măreşte neînsemnat până la 31,4%. Dintre aminoacizii esenţiali în germenii de grâu în cea mai mare cantitate se conţine lizină - 27,24% şi leucină - 23,6% din conţinutul total de aminoacizi esenţiali, iar în cea mai mică cantitate: histidină - 5,5%, treonină - 5,6% şi metionină - 5,7% din conţinutul total de aminoacizi esenţiali. Cifre apropiate s-au constatat şi pentru aminoacizii esenţiali ai şrotului după CO2-extracţie: lizină - 24,9% şi leucină - 21,6% în cantităţile cele mai mari şi histidină - 4,7% şi metionină - 5,4% în cantităţile cele mai mici (spre deosebire de materia primă, cantitatea de treonină reprezintă 7,6% din conţinutul total de aminoacizi).

Conform datelor tab. 2, rezultă că şrotul din germeni de grâu prezintă un produs alimentar bogat în acizi graşi saturaţi şi nesaturaţi.

În gemenii de grâu şi în şrotul obţinut se observă cantităţi (în %) apropiate ca valoare pentru fiecare dintre aminoacizi, în special: alanina, leucina, tirozina, fenilalanina şi lizina. Acidul aspartic în combinaţie cu asparagina, treonina, prolina, glicina, valina, metionina, izoleucina şi acidul gama-aminooleic se conţin în cantităţi puţin mai mari în şrot, iar serina, acidul glutamic în combinaţie cu glutamina, histidina şi arginina în cantităţi mai mici.

Conform rezultatelor prezentate în tab. 3 se pot evidenţia următoarele: conţinutul de aminoacizi în şrotul din germenii de grâu practic nu se diferenţiază de datele obţinute pentru materia primă.

Şrotul din germeni de grâu poate servi drept sursă de proteine esenţiale în scopul creşterii valorii biologice a produselor alimentare.

Astfel, procedeul solicitat permite obţinerea randamentului de extracţie de 92%, extragerea acizilor graşi polinesaturaţi omega 3 şi omega 6 în raport de 1:7,5, ce se recomandă în alimentaţia cu destinaţie profilactică. Produsul proteic obţinut (şrotul) conţine 31,4% proteine şi doar 0,5% lipide, deci acest produs poate fi utilizat pentru fortificarea produselor alimentare cu substanţe proteice.

Exemple de realizare a invenţiei

Exemplul 1

Germenii de grâu sunt supuşi curăţării calitative de impurităţi mecanice şi organice. Se efectuează tratarea preventivă care include uscarea până la umiditatea de 6% şi temperatura maximă de 70°C, timp de maxim 10 min. Germenii de grâu mărunţiţi, cu masa de 360 g, se plasează în vasul pentru extracţie, după care instalaţia de laborator de tip HA 120…50…01C se include în regim de lucru, fiind racordată printr-un sistem de conducte şi robinete la recipientul care conţine CO2. Prin sistemul de conducte CO2 trece în sistemul de răcire, unde se răceşte până la 2…4°C, pentru a asigura starea lichefiată a acestuia, ulterior pătrunde în vasul pentru extracţie, unde presiunea programată este de 21,0 MPa şi temperatura de 48°C, antrenând cu sine moleculele componentelor lipidice. În vasul separator, cu presiunea şi temperatura mai mică decât în vasul de extracţie, se condensează extractul liposolubil şi apoi se colectează în recipiente curate şi uscate. Se obţin 23 g de extract liposolubil în primul separator şi 15 g de extract în separatorul doi.

În vasul de extracţie rămâne şrotul - produsul proteic, cu masa de 322 g. Durata procesului de CO2-extracţie constituie 57 min. Apoi extractul liposolubil se filtrează şi se transportă la ambalare. Produsul proteic (şrotul) de asemenea este supus ambalării.

Exemplul 2

Germenii de grâu sunt supuşi curăţării calitative de impurităţi mecanice şi organice. Se efectuează tratarea preventivă care include uscarea până la umiditatea de 7% la temperatura maximă de 70°C, timp de maxim 10 min. Germenii de grâu mărunţiţi, cu masa de 360 g, se plasează în vasul pentru extracţie, după care instalaţia de laborator de tip HA 120…50…01ºC se include în regim de lucru, fiind racordată printr-un sistem de conducte şi robinete la recipientul care conţine CO2.

Prin sistemul de conducte CO2 trece în sistemul de răcire, unde se răceşte până la 2…4°C, ulterior pătrunde în vasul pentru extracţie, unde presiunea programată este de 22,0 MPa şi temperatura de 45°C, antrenând cu sine moleculele componentelor lipidice, în vasul separator, cu presiunea şi temperatura mai mică decât în vasul de extracţie, se condensează extractul liposolubil, apoi se colectează în recipiente curate şi uscate. Se obţin 24 g de extract liposolubil în primul separator şi 16 g de extract în separatorul doi. În vasul de extracţie rămâne şrotul - produsul proteic, cu masa de 320 g. Durata procesului de CO2-extracţie constituie 55 min. Apoi extractul liposolubil se filtrează şi se transportă la ambalare. Produsul proteic (şrot) de asemenea este supus ambalării.

Exemplul 3

Germenii de grâu sunt supuşi curăţării calitative de impurităţi mecanice şi organice. Se efectuează tratarea preventivă care include uscarea până la umiditatea de 8% şi temperatura maximă de 70°C, timp de maxim 10 min. Germenii de grâu mărunţiţi, cu masa de 360 g, se plasează în vasul pentru extracţie, după care instalaţia de laborator de tip HA 120…50…01ºC se include în regim de lucru, fiind racordată printr-un sistem de conducte şi robinete la recipientul care conţine CO2. Prin sistemul de conducte CO2 trece în sistemul de răcire, unde se răceşte până la 2…4°C, ulterior pătrunde în vasul pentru extracţie, unde presiunea programată este de 22,0 MPa şi temperatura de 50°C, antrenând cu sine moleculele componentelor lipidice. În vasul separator, cu presiunea şi temperatura mai mică decât în vasul de extracţie, se condensează extractul liposolubil, apoi se colectează în recipiente curate şi uscate. Se obţin 22 g de extract în primul separator şi 14 g de extract în separatorul doi. În vasul de extracţie rămâne şrotul - produsul proteic, cu masa de 324 g. Durata procesului de CO2-extracţie constituie 60 min. Apoi extractul liposolubil se filtrează şi se transportă la ambalare. Produsul proteic (şrotul) de asemenea este supus ambalării.

O astfel de prelucrare permite păstrarea maximală a conţinutului biochimic al produsului finit, evitarea efectelor nedorite, formarea noilor complexe proteico-lipidice şi extracţia fracţiei lipidice din membranele celulelor materiei prime. Valoarea indicilor de aciditate şi de peroxid ai extractului lipidic obţinut este joasă. Produsul proteic (şrotul) obţinut are practic aceeaşi valoare biologică ca şi cea a materiei prime.

Produsele obţinute pot fi utilizate ca produs finit sau în calitate de adaos pentru preparatele medicinale şi cosmetice, precum şi în industria alimentară.

1. RU 2092529 C1 1997.10.10

2. SU 1833410 A3 1993.08.07

3. RU 2163922 C1 2001.03.10

4. RU 2281319 C2 2006.08.10

5. RU 2323962 C1 2008.05.10

Claims

Procedeu de obţinere a extractului liposolubil şi a produsului proteic din germeni de grâu care constă în aceea că materia primă se usucă la temperatura de cel mult 70°C până la umiditatea de 6…8%, timp de cel mult 10 min, se mărunţeşte până la diametrul de 2…3 mm, după care se efectuează extracţia cu dioxid de carbon la presiunea de 22…25 MPa şi temperatura de 45…60°C, timp de 55…60 min, apoi se separă dioxidul de carbon cu obţinerea extractului liposolubil şi a produsului proteic şi filtrarea ulterioară a extractului liposolubil.