WO2021080450A1 - Белковая суспензия из пивной дробины, способ и установка для ее получения - Google Patents

Белковая суспензия из пивной дробины, способ и установка для ее получения Download PDF

Info

Publication number
WO2021080450A1
WO2021080450A1 PCT/RU2019/000766 RU2019000766W WO2021080450A1 WO 2021080450 A1 WO2021080450 A1 WO 2021080450A1 RU 2019000766 W RU2019000766 W RU 2019000766W WO 2021080450 A1 WO2021080450 A1 WO 2021080450A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
suspension
brewer
grains
protein
bsg
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2019/000766
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Олег Григорьевич ГОРДИЛОВ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Biobo GmbH
Original Assignee
Biobo GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Biobo GmbH filed Critical Biobo GmbH
Priority to US17/049,013 priority Critical patent/US11576401B2/en
Priority to AU2019449032A priority patent/AU2019449032B2/en
Priority to EP19927575.1A priority patent/EP3831212A4/en
Priority to DE112019007829.1T priority patent/DE112019007829T5/de
Publication of WO2021080450A1 publication Critical patent/WO2021080450A1/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to ZA2022/05542A priority patent/ZA202205542B/en
Priority to US18/109,237 priority patent/US20230189838A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K10/00—Animal feeding-stuffs
    • A23K10/30—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms
    • A23K10/37—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from waste material
    • A23K10/38—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from waste material from distillers' or brewers' waste
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
    • A23J1/12—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from cereals, wheat, bran, or molasses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
    • A23J1/16—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from waste water of starch-manufacturing plant or like wastes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/14—Vegetable proteins
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PREPARATION OR TREATMENT THEREOF
    • A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
    • A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
    • A23L33/115—Fatty acids or derivatives thereof; Fats or oils
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PREPARATION OR TREATMENT THEREOF
    • A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
    • A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
    • A23L33/17—Amino acids, peptides or proteins
    • A23L33/175—Amino acids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PREPARATION OR TREATMENT THEREOF
    • A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
    • A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
    • A23L33/17—Amino acids, peptides or proteins
    • A23L33/185—Vegetable proteins
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PREPARATION OR TREATMENT THEREOF
    • A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
    • A23L33/20—Reducing nutritive value; Dietetic products with reduced nutritive value
    • A23L33/21—Addition of substantially indigestible substances, e.g. dietary fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/02—Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers
    • B02C4/04—Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers specially adapted for milling paste-like material, e.g. paint, chocolate, colloids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
    • C12P21/06—Preparation of peptides or proteins produced by the hydrolysis of a peptide bond, e.g. hydrolysate products
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
    • C12P21/02—Preparation of peptides or proteins having a known sequence of two or more amino acids, e.g. glutathione
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/80—Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
    • Y02P60/87—Re-use of by-products of food processing for fodder production

Definitions

  • the group of inventions relates to the food industry and relates to a technology for processing waste from the brewing industry, namely, a method and device for processing brewer's grains to obtain a protein product in the form of a suspension, which can be used in food products with therapeutic and prophylactic and dietary properties.
  • the protein of brewer's grains is of the most significant interest for use in bakery products, confectionery products, sausage production, sports and dietary nutrition.
  • the invention can find application in animal husbandry as a feed additive, and in agriculture as a fertilizer for soils, etc.
  • breweries In breweries, after the production of beer, waste is generated in the form of brewer's grains, consisting of the remains of the barley shell, grain particles saturated with protein and fat. It is this brewer (malt) grain that is of the greatest interest among all secondary raw materials of the brewing industry, since it is formed in large quantities and contains many valuable food components.
  • Beer grains are obtained at the stage of filtering saccharified beer mash.
  • the percentage mass composition of brewer grains in the waste of beer production is at least 98%.
  • the fraction consists of liquid and solid phases.
  • the solid phase which is approximately 45% in brewer's grains, contains grain shells, particles of grain kernels.
  • Brewer's grains contain fats, fiber, and also amino acids: histidine, lysine, leucine, isoleucine, methionine, valine, glycine, threonine, serine, alanine, arginine, phenylalanine, tyrosine, etc.
  • brewer's grains in their native form are not widely used due to the fact that their transportation and storage are difficult - already at a temperature of 15-30 ° C, after 6-8 hours, fermentation processes begin in brewer's grains and it becomes unsuitable for processing and further use.
  • a method for producing a protein product from brewer's grains with a protein content of 60% to 90% is known from the prior art (WO2018136234A1).
  • the method consists in chemical-thermal treatment of brewer's grains, for which a mixture consisting of spent grain and water is added to the hydrolysis tank with constant stirring, then glucoamylase is added, the resulting mixture heated to a temperature of 30 to 70 ° C, grinding the grain particles in said mixture to an average size of less than 500 ⁇ m, then adjusting the pH of the mixture to about 7 to 10.5 and adding an alkaline protease to solubilize the protein.
  • the resulting mixture is passed through a sieve with a hole diameter of 5 to 500 ⁇ m, then ultrafiltration is carried out using membranes with a pore size of 20 KDA to 40 KDA, and then nanofiltration.
  • the disadvantage of this method is the need to use complex and expensive equipment, a long technological cycle for obtaining a protein product - 60-105 minutes, of which 30-60 minutes takes the grinding process, and 30-45 minutes - hydrolysis, as well as the use of hazardous substances in the technological process - hydrochloric or carboxylic acids and alkali.
  • the method consists in pressing brewer's grains with a roller mill with simultaneous wet peeling of grains particles and subsequent separation of the resulting product from the husk.
  • the disadvantage of this method is that in the process of pressing with roller mills, part of the useful components is removed from the brewer's grains.
  • the technical result of the claimed group of inventions is to obtain a processed brewer's grain in the form of a food suspension with a protein content of at least 50 wt.% In dry residue with food energy value of 250 ⁇ 15 kcal, while simplifying the method of its production.
  • the suspension can be a ready-to-use product or an intermediate product, from which, during further processing, a concentrate, isolate or flour with a protein content of up to 90-95 wt.% In dry residue can be obtained.
  • the amount of centrate which is a production waste and sent for disposal, is minimal due to its use in the technological cycle to moisten the feedstock supplied for processing.
  • the technical result is achieved by means of a protein suspension obtained from brewer's grains, with a moisture content of 90-95%, a particle size of no more than 0.5 mm.
  • the technical result is also achieved by a method of obtaining a protein suspension, which consists in the fact that the original brewer's grains are loosened to obtaining a homogeneous mass, remove mechanical inclusions, then moisten it, followed by its grinding with simultaneous homogenization in a colloid mill to obtain a pasty mass (pulp), while moistening is carried out by supplying water or centrate when loading brewer grains into a colloidal mill to a moisture content of not more than 95% , then the crushed husk is removed from the resulting pulp to obtain a finished product - a food suspension with a protein content of at least 50 wt.% in dry residue.
  • a method of obtaining a protein suspension which consists in the fact that the original brewer's grains are loosened to obtaining a homogeneous mass, remove mechanical inclusions, then moisten it, followed by its grinding with simultaneous homogenization in a colloid mill to obtain a pasty mass (pulp), while moistening is carried out by supplying
  • loosening until a homogeneous mass is obtained and removal of mechanical inclusions is carried out using a vibrating sieve with a sieve opening size of 6-10 mm, and at a sieve vibration frequency from 10 to 50 Hz with an amplitude of 2-20 mm.
  • Grinding of raw materials in a colloid mill is carried out at a rotor speed of 1800-3200 rpm to a particle size of 0.1-0.9 mm.
  • the supply of water or centrate when loading the brewer's grains into the colloidal mill is carried out with the provision of uniform moistening of the raw material throughout the volume.
  • the removal of crushed husks after grinding in a colloid mill is carried out by means of a screw extractor, after which the food suspension is subjected to additional vibration filtration through sieves with a mesh size of 0.1-0.5 mm to remove residual husk particles.
  • the technical result is achieved through the use of an installation for obtaining the inventive protein suspension containing a device connected in a technological sequence for loosening and removing mechanical impurities; a grinder made with the possibility of uniform moistening of raw materials by volume, grinding to a fraction of 0.1 -0.9 mm and homogenization; an extractor made with the possibility of additional crushing of the mass to a size of 0.005-0.5 mm and separating it into suspension and husk; a vibration filter with a filter mesh size of 0.2-0.5 mm, made with the possibility of additional separation of the remaining husk particles from the resulting suspension; storage tank for protein suspension.
  • a vibrating sieve with a magnetic catcher with a mesh size of 6-10 mm, a sieve vibration frequency from 10 to 50 Hz with an amplitude of 2-20 mm was used as a device for loosening and removing mechanical inclusions.
  • a colloidal mill is used, equipped with a liquid supply device for moisturizing the raw material.
  • the colloidal mill includes a funnel-shaped loading container, while for uniform moistening of the raw material, it contains a means made in the form of a water pipeline with holes or nozzles located around the circumference of the container in its upper part above the mark characterizing the maximum loading of the container with raw materials.
  • a screw extractor with a screw rotation speed from 2 rpm to 8 rpm was used as an extractor.
  • the unit contains a protein suspension concentration unit equipped with a centrate outlet connected to a grinder to moisten the supplied raw material.
  • the resulting food protein suspension is characterized by a high protein content, which is achieved by grinding brewer's grains with the addition of water or centrate in a colloid mill, carefully separating the husks of brewer's grains from the food part in a screw separator with additional grinding of the processed mixture in the process of attrition of the mixture against the filter mesh of the separator by its screw.
  • centrate does not accumulate.
  • the resulting centrate is recycled to moisten the feedstock and its amount sent for utilization is no more than 1% of the productivity of the line for processing beer grains, which is kg / 1 min.
  • FIG. 1 shows a photograph of a part of an experimental production line for obtaining a protein suspension from brewer's grains, including a vibrating sieve, a conveyor, a colloidal mill, a screw extractor.
  • FIG. 2 shows a diagram of a production line for implementing the proposed method, where 1 is a vibrating sieve, 2 is a conveyor, 3 is a colloidal mill, 4 is a water supply system, 5 is a screw extractor, 6, 8 is an impeller pump, 7 is a vibration filter, 9 is a storage tank for protein suspension, 10 - storage tank for husk, 11 - block for processing protein suspension to obtain protein concentrate or protein isolate, 12 - tank for centrate.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the loading tank of a colloid mill
  • A is a diagram of the arrangement of structural elements in the loading tank of a colloid mill
  • B is a top view of the loading tank
  • C is a schematic representation of a colloid mill in cross section, where 13 is an annular water pipeline
  • 14 are holes in water supply pipe or centrate, 15, 16, 17 - level sensors, 18 - water supply control valve, 19 - stator, 20 - rotor, 21 - stator housing, 22 - rotor shaft, 23 - loading capacity of colloid mill 3.
  • the original brewer's grains with a moisture content of 70-90% are processed before the expiration of 3 hours after its receipt (from the moment of its formation as a waste of beer production).
  • the temperature of brewer's grains at the time of receipt from production can be from 2 ° ⁇ to 80 ° ⁇ .
  • the grain is loaded manually or by any mechanized method onto a vibrating sieve 1 (Figs. 1, 2) with a mesh size of 6-10 mm, equipped with a magnetic catcher, in which the beer grains are loosened and mechanical and metal impurities are removed from it.
  • Processing on a vibrating sieve 1 consists in sifting the grains with a sieve vibration frequency of 10 to 50 Hz with an amplitude of 2-20 mm for 2-10 seconds to obtain raw materials without lumps and a homogeneous composition for the next processing stage, at which they are crushed.
  • Loosening of brewer's grains to obtain a homogeneous mass with the removal of mechanical inclusions can be realized in addition to the vibrating sieve by any other device or set of devices known from the prior art that provides the above functionality.
  • the loosened brewer's grains are fed with a conveyor 2 to a colloidal mill 3 (Fig. 3) or another grinder, which provides grinding to a fraction of 0.1-0.9 mm.
  • water is gradually added to ensure uniform moistening of the raw material in volume, which can be carried out in continuous or pulsating modes.
  • the amount of water supplied is usually from 0.5: 1 to 1: 1 by weight with respect to brewer's grains. Calculation of the amount and rate of water supply can be made preliminary based on the measured initial parameters of the moisture content of the brewer's grains supplied for processing, taking into account the loss of moisture when screening the grain through a vibrating sieve.
  • the moisture content of brewer's grains processed in a colloid mill should preferably be in the range of 90-95%.
  • the colloid mill 3 it is uniformly mixed (and / or homogenized) until a pasty homogeneous mass is obtained - a pulp with a viscosity of preferably 750-1400 cPa s, which then flows by gravity into the screw extractor 5, in which additional grinding of the mass and its separation into suspension takes place with a moisture content of 90-95% and a viscosity of 1.5-3 cPa s and husks with a husk particle size of 0.01 mm to 1.0 mm and a moisture content of 60-75%.
  • the temperature of brewer's grains processed in a colloid mill and a screw extractor can be from 2 ° C to 90 ° C.
  • the feeding of grains into the colloid mill can be carried out by any means known from the prior art, for example, a screw or belt or scraper conveyor.
  • the centrate obtained during the subsequent processing of the food suspension is preferably used for feeding into the colloidal mill 3 instead of water, which ensures a more complete extraction of the nutrient fraction remaining in the centrate, and also eliminates the need to dispose of the centrate, saving resources, necessary in the case of disposal of the centrate for cleaning before discharge into the sewer.
  • Water or centrate from blocks 5 or 12 is fed into the funnel-shaped loading container (receiving hopper) 23 of the colloid mill 3 through the holes 14 of the water pipeline 13 located around the circumference of the container in its upper part above the mark characterizing the maximum loading of the container with raw materials.
  • the amount of water or centrate supplied can be controlled using valve 18.
  • the holes 14 in the pipeline are evenly distributed along its length, which ensures uniform moistening (liquefaction) of brewer's grains throughout the entire volume during processing.
  • the pulp After grinding in a colloid mill 3, the pulp is processed in a screw extractor 5 at a screw rotation speed from 2 rpm to 8 rpm, which allows the food suspension to be separated as quickly as possible, within 1-2 seconds from a by-product of production - barley husks.
  • the pasty mass (pulp) produced by the colloid mill 3 flows by gravity into the screw extractor 5, where it is separated from the husk to obtain at the output of the main production product - a food suspension with a moisture content of no more than 95%, and a by-product of production - barley husk with a moisture content of 60 -75% and husk particle sizes from 1.0 mm to 5.0 mm.
  • the suspension is transferred by an impeller or other pump 6, designed to work with food suspension with a degree of contamination up to 5% small vegetable fractions with a size of no more than 1.0 mm, for the next cleaning stage into a vibration filter 7 with a filter mesh size of 0.2-0.5 mm, which makes it possible to almost completely remove the remaining husk from the food suspension, which remains after the stage screw extraction.
  • the vibrating filter 7 by means of the impeller pump 8, the suspension is pumped into the storage tank 9.
  • the resulting protein suspension with a content of 50-65 wt.% Of protein in the dry residue can act as a final product that can be used as a food or feed additive, as well as can be frozen for later use.
  • the obtained protein suspension can be sent for further processing to block 11 in order to obtain from it a protein concentrate with a protein content of 60-80 wt.% Or a protein isolate with a protein content of more than 80 wt.%.
  • the husk is a by-product of the processing of brewer's grains, and during the operation of the screw extractor, the husk is spontaneously poured into the storage hopper, from which it is transferred to the storage tank by a screw or screw or other conveyor 10.
  • the inventive installation can be used to obtain a protein suspension with a protein content of less than 50 mass .%, for example, 40, 42, 47 and 49 wt.% (with a lower energy value), with appropriate adjustment of the devices, ensuring that the particle size of the suspension is obtained above the upper value of the declared interval (more than 0.5 mm).
  • Such a product can find application in areas where there are no requirements to achieve the maximum possible quantitative protein content in a protein product, for example, as a complementary food for animals.
  • the inventive method was obtained product - food protein suspension in the volume of 337 liters, followed by drying for analysis. To do this, 260 kg of brewer's grains with a moisture content of 75.59% (initial composition, energy value 150 kcal) were manually loaded onto a vibrating sieve 1, which was an XFZ1020 vibrating table with a single-level sieve with a 10 mm mesh, table length 2000 mm, table width 1000 mm, vibration frequency 20 Hz, vibration amplitude 8 mm.
  • the mass was fed by the belt conveyor 2 to the colloidal mill 3, which was a KDDJ-1.5 device with a power of 11 kW and a rotor speed of 20-2,200 rpm, which was also equipped with a means for supplying drinking water from block 4.
  • the colloidal In the mill beer grains were moistened with water, the calculated amount of which was 170 liters (0.67: 1), which entered the colloidal mill at a speed of 15 liters per minute, while the moistened beer grains were crushed to a fraction size of 0.1-0.9 mm ...
  • the control of the process of feeding the feedstock and water into the loading tank 23 of the colloid mill 3 was carried out using three level sensors 15, 16 and 17, built into the body of the loading tank 23 and a microcontroller located in the immediate vicinity of the level sensors on the frame of the table on which colloid mill.
  • one of the sensors - the upper one, 17, is used to control the maximum possible loading of raw materials into the bunker (85-90 vol.% Of the maximum capacity of the bunker), upon reaching which a command was given to stop the loading conveyor; the second sensor - middle, 16, was used to control the minimum level of the loaded raw material (25-30 vol.% of the maximum capacity of the bunker), upon reaching which a command was given to turn on the loading conveyor and feed the raw material into the loading bunker, which ensured the continuous operation of the colloid mill ...
  • the third sensor - lower, 15, is installed at the bottom of the loading bunker, at a distance of 15 cm from the bottom, to control the minimum possible amount of raw materials in the bunker (10-15 vol.% Of the maximum capacity of the bunker), below which the operation of the colloid mill stops until the moment the next batch of raw materials.
  • the composition 12 liters of the suspension were dried in an HT-RY1500 spray dryer for 8 hours at a temperature of 200 ° C to a moisture content of 10% (the HT-RY1500 spray drying capacity is 1500 ml of suspension per hour).
  • the analysis showed that the obtained food suspension (sample 1) is characterized by a food energy value of 250 kcal and the following composition, wt% in dry residue (Table 1).
  • the total processing time of 260 kg of brewer's grains was 25 minutes.
  • the protein suspension obtained by the claimed method is characterized by a high protein content while maintaining the amino acid composition of brewer's grains, as well as a low content of fats and fiber.
  • the method is simple in execution, not time-consuming - the time from loading the raw material into the installation to the output of the finished product in the form of a suspension, for example, calculated per 100 kg of brewer's grains, is from 5 to 10 minutes with the equipment capacity from 20 to 500 tons / day, while the amount of centrate, which is a production waste and sent for utilization, is minimal and does not exceed 1% of the productivity of the line for processing brewer's grains, which is kg / 1 min.
  • brewer's grains taken from five different production sites were processed.
  • the quantitative content of components in the composition of brewer's grains differed from the original composition given in table. 1 within 1-5%.
  • Table 2 shows the compositions of protein suspensions with the most optimal content of key components.
  • Table 3 shows the processing parameters of brewer's grains (samples 2-6).
  • the claimed method produces a protein product in the form of a suspension with a high protein content.
  • Two-stage processing of brewer's grains (colloidal mill and screw extractor) without the use of multi-stage pressing, drying, chemical-thermal treatment allows obtaining a protein product with a moisture content of no more than 95% and a particle size of no more than 0.5 mm with a protein content of at least 50.0 mass .% dry and gluten-free.
  • the method of obtaining a protein suspension from brewer's grains is universal, it allows you to maximize the preservation of all valuable biologically active components of the original brewer's grains.
  • the rich chemical composition of brewer's grain with a minimum content of carbohydrates predetermines the prospects for its use in the food industry, in particular in the production of flour confectionery products, as a protein-mineral-vitamin supplement.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
  • Fodder In General (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к пищевой промышленности, а именно, к способу и устройству для переработки пивной дробины. Изобретение позволяет повысить уровень извлекаемости пищевых фракций пивной дробины до 90-95%, увеличить количество белков в пищевой суспензии до не менее 50 масс. % в сухом остатке. Принцип изобретения основан на технологии подготовки пивной дробины к извлечению питательных веществ и их извлечение посредством механической обработки на предлагаемой промышленной линии. Сущность способа заключается в том, что пивная дробина подвергается разрыхлению на вибросите, измельчению на коллоидной мельнице, с добавлением воды или фугата, в пропорции от 0,5:1 до 1:1 по отношению к пивной дробине, для получения пастообразной однородной массы из пивной дробины, а затем эта масса подвергается обработке в шнековом экстракторе для дальнейшего измельчения и разделения на 2 фракции: пищевая суспензия с влажностью 90-95%, в которой остаются все питательные, в том числе и белковые вещества пивной дробины, и измельченная шелуха пивной дробины с влажностью 60-75%, пригодная для дальнейшего промышленного использования. Затем, пищевая суспензия передается на механическую фильтрацию и из нее удаляются остатки измельченной шелухи, и суспензия перекачивается насосом в накопительную емкость.

Description

БЕЛКОВАЯ СУСПЕНЗИЯ ИЗ ПИВНОЙ ДРОБИНЫ, СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
Область техники
Группа изобретений относится к пищевой промышленности и касается технологии переработки отходов пивоваренной промышленности, а именно способа и устройства переработки пивной дробины с получением белкового продукта в виде суспензии, который может быть использован в продуктах питания с лечебно- профилактическими и диетическими свойствами. В частности, белок пивной дробины представляет наиболее значимый интерес для использования в хлебобулочных изделиях, кондитерских изделиях, колбасном производстве, спортивном и диетическом питании. Кроме того, изобретение может найти применение в животноводстве в качестве кормовой добавки, и сельском хозяйстве в качестве удобрения для почв и др.
Уровень техники
На пивоваренных заводах после производства пива образуются отходы в виде пивной дробины, состоящей из остатков оболочки ячменя, частичек зерна, насыщенных белком и жиром. Именно эта пивная (солодовая) дробина представляет наибольший интерес из всех вторичных сырьевых ресурсов пивоваренной промышленности, поскольку она образуется в большом количестве и содержит множество ценных пищевых компонентов.
Пивная дробина получается на стадии фильтрования осахаренного пивного затора. Процентный массовый состав пивной дробины в отходах пивного производства составляет не менее 98%. Дробина состоит из жидкой и твердой фаз. Твердая фаза, которая в пивной дробине составляет ориентировочно 45%, содержит оболочки зерна, частицы ядер зерна. В составе пивной дробины присутствуют жиры, клетчатка, а также аминокислоты: гистидин, лизин, лейцин, изолейцин, метионин, валин, глицин, треонин, серин, аланин, аргинин, фенилаланин, тирозин и др. Предприятиями пивоваренной промышленности России ежегодно утилизируется более 3,5 млн. тонн пивной дробины, содержание протеина в которой составляет 25- 28%, что почти в 3 раза превышает его содержание в ячмене. Калорийность сырой дробины составляет 115 кал/г, а сухой (с влажностью 7-10%) - 440 кал/г. Содержание компонентов в пивной дробине зависит от сорта ячменя; технологии производства пивного солода; рецепта солодовой смеси для производства пива; рецепта затирки солода при производстве пива и т.д. Однако, получаемое количественное содержание белков, жиров, углеводов и клетчатки в составе пивной дробины имеет небольшой разброс в пределах 1-5%.
В настоящее время пивная дробина в нативном виде не находит широкого применения в связи с тем, что ее транспортировка и хранение затруднены - уже при температуре 15-30°С через 6-8 часов в пивной дробине начинаются процессы брожения и она становится непригодной для переработки и дальнейшего использования.
Из уровня техники известны различные способы переработки пивной дробины для применения в качестве кормовой добавки, основанные на ее предварительной сушке с последующей грануляцией или помолом (например, ЕР0694609А2; WO2010053493 А1; W02010117288A1; W09822751A1). Однако часть белковых веществ дробины при сушке превращается в не перевариваемую форму, что вызывает снижение питательной ценности сухой дробины по сравнению с дробиной влажной. Конечное содержание белка в высушенной пивной дробине составляет всего 27-28%. Кроме того, этот продукт содержит значительное количество (до 80%) не перевариваемой шелухи ячменного солода. Кроме того, сушка пивной дробины требует значительных энергозатрат, в связи с чем, не всегда оправдана экономически при производстве из нее комбикормов.
Из уровня техники известны способы более глубокой переработки отходов пивоваренного производства. В частности, известен способ переработки жидкой пивной дробины влажностью 90-92%, который предусматривает обработку исходного сырья путем двухступенчатого прессования: на первой ступени до влажности 70-75%, на второй - до влажности 40-45%, и двух стадийной сушки: на первой - до влажности 20-25%, а на второй - до влажности 10%, с получением сухой кормовой добавки (RU2215426). Недостатком этого способа является то, что при прессовании из сырья удаляется фугат, содержащий значительное количество питательных веществ. Кроме того, конечный продукт также характеризуется высоким содержанием ячменной шелухи.
Из уровня техники известен способ получения из пивной дробины белкового продукта с содержанием белка от 60% до 90% (WO2018136234A1). Способ заключается в химико-термической обработке пивной дробины, для чего в емкость для гидролиза при постоянном перемешивании добавляют смесь, состоящую из отработанного зерна и воды, затем добавляют глюкоамилазу, полученную смесь нагревают до температуры от 30 до 70°С, проводят измельчение частиц зерна в указанной смеси до среднего размера менее 500 мкм, затем доводят pH смеси до уровня примерно от 7 до 10,5 и добавляют щелочную протеазу для солюбилизации белка. Полученную смесь пропускают через сито с диаметром отверстий от 5 до 500 мкм, затем проводят ультрафильтрацию с использованием мембран с размером пор от 20 КДА до 40 КДА, а затем нанофильтрацию. Недостатком данного способа является необходимость использования сложного и дорогостоящего оборудования, длительный технологический цикл получения белкового продукта - 60-105 минут, из которых 30-60 минут занимает процесс измельчения, и 30-45 минут - гидролиз, а также использование в технологическом процессе опасных веществ - соляной или карбоновой кислот и щелочи. Кроме того, в процессе переработке пивной дробины используется большое количество воды от 8:1 до 11:1 по отношению к пивной дробине, в результате чего образуется значительное количество фугата, который является отходом производства и для его утилизации необходимо дополнительное оборудование.
Известна также белковая композиция, получаемая из отработанного зернового сырья в процессе производства пива, содержащая от 40 до 60% белков, от 12 до 18% липидов, от 2 до 6% волокнистых материалов и от 1 до 4% золы в пересчете на сухую массу и способ ее получения (ЕР0694609А2). Способ заключается в прессовании пивной дробины валковой мельницей с одновременным мокрым шелушением частиц дробины и последующим отделением полученного продукта от шелухи. Недостатком этого способа является то, что в процессе прессования вальцевыми мельницами из пивной дробины удаляется часть полезных компонентов. Кроме того, перед прессованием пивная дробина не измельчается и часть белка оказывается связанной внутри спрессованных частиц шелухи, в связи с чем при последующем удалении шелухи происходит потеря белка. Кроме того, для более эффективного отделения шелухи согласно известному способу полученную смесь (жидкую белковую суспензию) промывают большим количеством воды с просеиванием полученной суспензии через сита, с повторением процесса промывания и просеивания до 5 раз. В результате появляется большое количество фугата, который является отходом производства и для его утилизации необходимо дополнительное оборудование, обеспечивающее очистку фугата.
Таким образом, все существующие способы переработки пивной дробины направлены на получение белковых порошков или концентратов и характеризуются сложностью и длительностью процесса выделения белков, высоким выходом фугата, который является отходом производства, и для утилизации которого необходимо дополнительное оборудование.
Из уровня техники не выявлено способов получения из пивной дробины конечного продукта в виде белковой суспензии, характеризующейся высоким содержанием белка, которая может найти широкое применение в качестве пищевой и кормовой добавок. Известные способы преимущественно направлены на получение из пивной дробины продукта в виде муки или концентрата без выделения в технологическом процессе готового к применению продукта в виде суспензии, расширяющего линейку продуктов диетического питания.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом заявляемой группы изобретений является получение продукта переработки пивной дробины в виде пищевой суспензии с содержанием белка не менее 50 масс.% в сухом остатке с пищевой энергетической ценностью 250 ± 15 ккал, при упрощении способа ее получения. Суспензия может являться продуктом, готовым к применению, или промежуточным продуктом, из которого при дальней обработке могут быть получены концентрат, изолят или мука с содержанием белка до 90-95 масс.% в сухом остатке. При этом количество фугата, являющегося отходом производства и направляемого на утилизацию, является минимальным в связи с его использованием в технологическом цикле для увлажнения исходного сырья, подаваемого на переработку.
Технический результат достигается посредством белковой суспензии, полученной из пивной дробины, с влажностью 90-95%, размером частиц не более 0,5 мм.
При этом оптимальным является состав суспензии, содержащий белки, жиры, клетчатку, золу и аминокислоты, в следующем количестве в сухом остатке, масс.%: белки - не менее 50,0 жиры - не более 5,0 клетчатка - не более 5,0 зола - менее 1,5 при этом содержание аминокислот составляет не менее 47,0.
Технический результат также достигается способом получения белковой суспензии заключающийся в том, что исходную пивную дробину разрыхляют до получения однородной массы, удаляют механические включения, затем увлажняют с последующим ее измельчением с одновременной гомогенизацией на коллоидной мельнице с получением пастообразной массы (пульпы), при этом увлажнение осуществляют посредством подачи воды или фугата при загрузке пивной дробины в коллоидную мельницу до влажности не более 95%, затем из полученной пульпы удаляют измельчённую шелуху с получением готового продукта - пищевой суспензии с содержанием белка не менее 50 масс.% в сухом остатке. При этом разрыхление до получения однородной массы и удаление механических включений проводят с использованием вибросита с размером отверстий сит 6-10 мм, и при частоте колебаний сита от 10 до 50 Гц амплитудой 2-20 мм. Измельчение сырья на коллоидной мельнице проводят при частоте вращения ротора 1800-3200 об/сек до размера частиц 0,1 -0,9 мм. Подачу воды или фугата при загрузке пивной дробины в коллоидную мельницу осуществляют с обеспечением равномерного увлажнения сырья по объему. Удаление измельчённой шелухи после измельчения в коллоидной мельнице проводят посредством шнекового экстрактора, после которого пищевую суспензию подвергают дополнительной вибрационной фильтрации через сита с размером ячеек 0,1 -0,5 мм для удаления остаточных частиц шелухи.
Также технический результат достигается за счет использования установки для получения заявляемой белковой суспензии, содержащей соединенные в технологической последовательности устройство для разрыхления и удаления механических включений; измельчитель, выполненный с возможностью равномерного увлажнения сырья по объему, измельчения до фракции 0,1 -0,9 мм и гомогенизации; экстрактор, выполненный с возможностью дополнительного измельчения массы до размера 0,005-0,5 мм и разделения ее на суспензию и шелуху; вибрационный фильтр с размерами ячеек фильтра 0,2-0, 5 мм, выполненный с возможностью дополнительного отделения из полученной суспензии оставшихся частиц шелухи; накопительную емкость для белковой суспензии. При этом в качестве устройства для разрыхления и удаления механических включений использовано вибросито с магнитным уловителем с размером ячеек 6-10 мм, частотой колебаний сита от 10 до 50 Гц амплитудой 2-20 мм. В качестве измельчителя использована коллоидная мельница, снабженная средством подачи жидкости для увлажнения сырья. Коллоидная мельница включает воронкообразную загрузочную емкость, при этом для равномерного увлажнения сырья она содержит средство, выполненное в виде водяного трубопровода с отверстиями или форсунками, расположенного по окружности емкости в ее верхней части выше отметки, характеризующей максимальную загрузку емкости сырьем. В качестве экстрактора использован шнековый экстрактор со скоростью вращения шнека от 2 об/мин до 8 об/мин. Дополнительно установка содержит блок концентрирования белковой суспензии, снабжённым выходом для фугата, соединенным с измельчителем для увлажнения подаваемого сырья.
Получаемая пищевая белковая суспензия характеризуется высоким содержанием белка, которое достигается измельчением пивной дробины с добавлением воды или фугата в коллоидной мельнице, тщательным отделением шелухи пивной дробины от пищевой части в шнековом сепараторе с дополнительным измельчением перерабатываемой смеси в процессе истирания смеси о фильтрующую сетку сепаратора его шнеком. Кроме того, в процессе переработки пивной дробины до конечного продукта в виде суспензии, фугат не накапливается. В процессе получения концентрата, изолята или муки при дальнейшей переработке суспензии образующийся фугат направляется на рецикл для увлажнения исходного сырья и его количество, направляемое на утилизацию, составляет не более 1% от производительности линии по переработке пивной дробины, составляющей кг/1 мин.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена фотография части опытной производственной линии для получения белковой суспензии из пивной дробины, включающей вибросито, транспортёр, коллоидную мельницу, шнековый экстрактор.
На фиг. 2 представлена схема производственной линии для осуществления заявляемого способа, где 1 - вибросито, 2 - транспортёр, 3 - коллоидная мельница, 4 - водопровод, 5 - шнековый экстрактор, 6, 8 - импеллерный насос, 7 - вибрационный фильтр, 9 - накопительная ёмкость для белковой суспензии, 10 - накопительная ёмкость для шелухи, 11 - блок обработки белковой суспензии для получения белкового концентрата или белкового изолята, 12 - емкость для фугата.
На фиг. 3 представлено схематичное изображение загрузочной емкости коллоидной мельницы, А - схема расположения конструктивных элементов в загрузочной емкости коллоидной мельницы, Б - вид сверху на загрузочную емкость, В - схематичное изображение коллоидной мельницы в поперечном разрезе, где 13 — кольцевой водяной трубопровод, 14 - отверстия в трубопроводе для подачи воды или фугата, 15, 16, 17 - датчики уровня, 18 - регулировочный вентиль подачи воды, 19 - статор, 20 - ротор, 21 - корпус статора, 22 - вал ротора, 23 - загрузочная емкость коллоидной мельницы 3.
Осуществление изобретения
Ниже представлено более детальное описание заявляемого изобретения, которое не ограничивает объем притязаний заявляемого изобретения, а демонстрирует возможность осуществления изобретения с достижением заявляемого технического результата.
Исходную пивную дробину с влажностью 70-90% подвергают переработке до истечения 3 часов после ее получения (с момента образования ее в качестве отхода пивного производства). Температура пивной дробины на момент поступления с производства может быть от 2°С до 80°С. Дробину загружают ручным или любым механизированным способом на вибросито 1 (фиг.1, 2) с размером ячеек сита 6-10 мм, снабженным магнитным уловителем, в котором происходит разрыхление пивной дробины и удаление из нее механических и металлических посторонних включений. Обработка на вибросите 1 заключается в просеивании дробины с частотой колебаний сита от 10 до 50 Гц амплитудой 2-20 мм в течение 2-10 секунд с получением сырья без комков и однородного состава для следующего этапа переработки, на котором производят его измельчение. Разрыхление пивной дробины до получения однородной массы с удалением механических включений может быть реализовано помимо вибросита любым другим известным из уровня техники устройством или набором устройств, обеспечивающим перечисленный функционал. Далее для измельчения разрыхлённую пивную дробину транспортером 2 подают в коллоидную мельницу 3 (фиг.З) или другой измельчитель, обеспечивающий измельчение до фракции 0, 1-0,9 мм. При этом в процессе загрузки сырья в загрузочную емкость коллоидной мельницы постепенно, добавляют воду с обеспечением равномерного увлажнения сырья по объему, которое может осуществляться в непрерывном или пульсирующем режимах. Количество подаваемой воды, как правило, составляет от 0,5:1 до 1:1 по массе по отношению к пивной дробине. Расчет количества и скорости подачи воды может быть сделан предварительно исходя из измеренных исходных параметров влажности поступившей на переработку пивной дробины с учетом потери влажности при просеивании дробины через вибросито. Влажность пивной дробины, перерабатываемой в коллоидной мельнице, предпочтительно должна находиться в пределах 90-95%. В коллоидной мельнице 3 происходит равномерное ее перемешивание (и/или гомогенизация) до получения пастообразной однородной массы - пульпы с вязкостью предпочтительно 750-1400 сПа с, которая затем самотеком поступает в шнековый экстрактор 5, в котором происходит дополнительное измельчение массы и ее разделение на суспензию с влажностью 90- 95% и вязкостью 1,5 - 3 сПа с и шелуху с размером частиц шелухи от 0,01 мм до 1,0 мм и влажностью 60-75%. Температура пивной дробины, обрабатываемой в коллоидной мельнице и шнековом экстракторе может быть от 2°С до 90°С. Подача дробины в коллоидную мельницу может осуществляться любыми известными из уровня техники средствами, например, шнековым, или ленточным, или скребковым транспортёром.
Измельчение пивной дробины в коллоидной мельнице 3 происходит в корпусе 21 между рабочими поверхностями ротора 20 и статора 19, например, при вращении ротора 20 мельницы со скоростью 1800-3200 об/сек, что позволяет обеспечить густую, однородную, но текучую консистенцию пульпы для максимального извлечения питательной фракции из исходного сырья на этапе шнековой экстракции. Фугат, полученный при последующей обработке пищевой суспензии (при ее концентрировании), предпочтительно использовать для подачи в коллоидную мельницу 3 вместо воды, что обеспечивает более полное извлечение питательной фракции, остающейся в фугате, а также позволяет избавиться от необходимости утилизации фугата, обеспечивая экономию ресурсов, необходимых в случае утилизации фугата для очистки перед сбросом в канализацию. Вода или фугат из блоков 5 или 12 подаются в воронкообразную загрузочную емкость (приемный бункер) 23 коллоидной мельницы 3 через отверстия 14 водяного трубопровода 13, расположенного по окружности емкости в ее верхней части выше отметки, характеризующей максимальную загрузку емкости сырьем. Регулирование количества подаваемой воды или фугата может осуществляться с помощью вентиля 18.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения отверстия 14 в трубопроводе равномерно распределены по его длине, что обеспечивает равномерное увлажнение (разжижение) пивной дробины по всему объёму в процессе обработки.
После измельчения в коллоидной мельнице 3 пульпу подвергают обработке в шнековом экстракторе 5 со скоростью вращения шнека от 2 об/мин до 8 об/мин, что позволяет максимально быстро, в течение 1-2 секунд отделить пищевую суспензию от побочного продукта производства - ячменной шелухи. Для этого произведённая коллоидной мельницей 3 пастообразная масса (пульпа) самотёком поступает в шнековый экстрактор 5, где она сепарируется от шелухи с получением на выходе основного продукта производства - пищевой суспензии с влажностью не более 95%, и побочного продукта производства - ячменной шелухи с влажностью 60-75% и размерами частиц шелухи от 1,0 мм до 5,0 мм. Так как после обработки суспензии в шнековом экстракторе 5 в ней все еще остаётся 2-5% мелкой шелухи с размерами от 0,01 до 1,0 мм, суспензия передаётся импеллерным или другим насосом 6, рассчитанным на работу с пищевой суспензией со степенью загрязнения до 5% мелкими растительными фракциями с размером не более 1 ,0 мм, на следующий этап очистки в вибрационный фильтр 7 с размерами ячеек фильтра 0,2-0, 5 мм, что позволяет практически полностью убрать из пищевой суспензии оставшуюся шелуху, которая остаётся после этапа шнековой экстракции. После вибрационного фильтра 7 посредством импеллерного насоса 8 суспензию перекачивают в накопительную емкость 9. Полученная белковая суспензия с содержанием 50-65 масс.% протеина в сухом остатке может выступать в качестве конечного продукта, который может быть использован в качестве пищевой или кормовой добавки, а также может быть заморожен для последующего использования. Полученная белковая суспензия может быть направлена на последующую технологическую обработку в блок 11 с целью получения из нее белкового концентрата с содержанием белка 60-80 масс.% или белкового изолята с содержанием белка более 80 масс.%.
Шелуха является побочным продуктом переработки пивной дробины и в процессе работы шнекового экстрактора шелуха самопроизвольно ссыпается в накопительный бункер, из которого шнековым или винтовым, или другим транспортёром передаётся в накопительную ёмкость 10. Заявляемая установка может быть использована для получения белковой суспензии с содержанием белка менее 50 масс.%, например, 40, 42, 47 и 49 масс.% (с меньшей энергетической ценностью), при соответствующей настройке устройств, обеспечивающих получение размер частиц суспензии более верхнего значения заявленного интервала (более 0,5 мм). Такой продукт может найти применение, в областях, где отсутствуют требования по достижению максимально возможного количественного содержания белка в белковом продукте, например, в качестве прикорма для животных.
Заявляемым способом был получен продукт - пищевая белковая суспензия в объёме 337 литров с последующей сушкой для осуществления анализа. Для этого 260 кг пивной дробины влажностью 75,59% (исходный состав, энергетическая ценность 150 ккал) загружали ручным способом на вибросито 1, в качестве которого был использован вибрационный стол XFZ1020 с одноуровневым ситом с ячейкой 10 мм, длина стола 2000 мм, ширина стола 1000 мм, частота вибрации 20 Гц, амплитуда вибрации 8 мм. С вибросита 1 массу ленточным транспортёром 2 подавали в коллоидную мельницу 3, в качестве которой использовали устройство KDDJ-1,5 мощностью 11 кВт с частотой вращения ротора 20 2200 об/мин, которая также была снабжена средством подачи питьевой воды из блока 4. В коллоидной мельнице пивная дробина увлажнялась водой, расчётное количество которой составило 170 литров (0,67:1), которая поступала в коллоидную мельницу со скоростью 15 литров в минуту, при этом увлажненная пивная дробина подвергалась измельчению до размера фракции 0,1 -0,9 мм. Контроль процесса подачи исходного сырья и воды в загрузочную емкость 23 коллоидной мельницы 3 осуществлялся с помощью трех датчиков уровня 15, 16 и 17, встроенных в корпус загрузочной емкости 23 и микроконтроллера, расположенного в непосредственной близости от датчиков уровня, на раме стола, на котором установлена коллоидная мельница. При этом один из датчиков - верхний, 17, использован для контроля максимально возможной загрузки сырья в бункер (85-90 об.% от максимальной вместимости бункера), при достижении которого подавалась команда на остановку загрузочного транспортера; второй датчик - средний, 16, использован для контроля минимального уровня загруженного сырья (25-30 об.% от максимальной вместимости бункера), при достижении которого подавалась команда на включение загрузочного транспортера и подачу сырья в загрузочный бункер, что обеспечивало непрерывный процесс работы коллоидной мельницы. Третий датчик - нижний, 15, установлен у дна загрузочного бункера, на расстоянии 15 см от дна, для контроля минимально возможного количества сырья в бункере (10-15 об.% от максимальной вместимости бункера), ниже которого работа коллоидной мельницы прекращается до момента поступление очередной партии сырья. Полученная пульпа с вязкостью 900- 1200 сП и влажностью 95% после коллоидной мельницы поступала в шнековый экстрактор 5, в качестве которого был использован агрегат марки KDLZ-1,5 мощностью 4 кВт с частотой вращения 4,5-10 об/мин, на выходе из которого получали основной продукт производства - пищевую суспензию с влажностью 95%, вязкостью 2,013 сП и побочный продукт производства - ячменную шелуху с влажностью 70,84%. Пищевую суспензию посредством импеллерного насоса 6 мощностью 0,25 кВт с частотой вращения 1200 об/мин подавали на вибрационный фильтр 7 марки XZS-1200-1S мощностью 0,75 кВт с прозором отверстия 0,3 мм и после фильтрации, посредством импеллерного насоса 8 мощностью 0,25 кВт с частотой вращения 1200 об/мин перекачивали в накопительную ёмкость 9. Шелуха самопроизвольно ссыпалась в накопительную ёмкость 10. Таким образом, получали пищевую суспензию влажностью 93%, вязкостью 1,907 сП и размером частиц до 0,005-0,3 мм. Для оценки состава 12 литров суспензии высушили в распылительной сушилке HT-RY1500 в течение 8 часов при температуре 200°С до содержания влаги 10% (производительность распылительной сушки HT-RY1500 составляет 1500 мл суспензии в час). Проведенный анализ показал, что полученная пищевая суспензия (образец 1) характеризуется пищевой энергетической ценностью 250 ккал и следующим составом, масс.% в сухом остатке (Таблица 1).
Таблица 1
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000013_0001
Общее время переработки 260 кг пивной дробины составило 25 минут.
Таким образом, полученная заявляемым способом белковая суспензия характеризуется высоким содержанием белка с сохранением аминокислотного состава пивной дробины, а также низким содержанием жиров и клетчатки. Способ является простым в исполнении, не затратным по времени - время от загрузки сырья в установку до выхода готового продукта в виде суспензии, например, при расчете на 100 кг пивной дробины, составляет от 5 до 10 минут при производительности оборудования от 20 до 500 тонн/сутки, при этом количество фугата, являющегося отходом производства и направляемого на утилизацию, является минимальным и составляет не более 1% от производительности линии по переработке пивной дробины, составляющей кг/1 мин.
С помощью данной установки по заявляемому способу была проведена переработка пивной дробины, взятой с пяти разных производственных площадок. Количественное содержание компонентов в составе пивной дробины, отличалось от исходного состава, приведенного в табл. 1 в пределах 1-5%. В таблице 2 представлены составы белковых суспензий с наиболее оптимальным содержанием ключевых компонентов.
Таблица 2
Figure imgf000013_0002
Figure imgf000014_0001
В таблице 3 приведены параметры обработки пивной дробины (образцы 2-6). Таблица 3
Figure imgf000015_0001
Исходя из выше представленных данных, можно сделать вывод о том, что, не смотря на использование на разных предприятиях разного сорта ячменя, отличий в технологии производства пивного солода, рецепта солодовой смеси для производства пива и т.д. заявляемым способом получают белковый продукт в виде суспензии с высоким содержанием белка. Двухэтапная обработка пивной дробины (коллоидной мельнице и шнековом экстракторе) без использования многоэтапных процессов прессования, сушки, химико-термической обработки позволяет получать белковый продукт влажностью не более 95% и размером частиц не более 0,5 мм с содержанием белка не менее 50,0 масс.% в сухом остатке и без содержания глютена.
Способ получения белковой суспензии из пивной дробины является универсальным, позволяет максимально сохранить все ценные биологически активные компоненты исходной пивной дробины. Богатый химический состав пивной дробины с минимальным содержанием углеводов предопределяет перспективность ее использования в пищевой промышленности, в частности в производстве мучных кондитерских изделий, как белково-минерально-витаминной добавки.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Белковая суспензия, полученная из пивной дробины, характеризующаяся тем, что имеет влажность не более 95%, размер частиц не более 0,5 мм и содержит белки, жиры, клетчатку, золу, при этом содержание белка в суспензии составляет не менее 50,0 масс.% в сухом остатке.
2. Белковая суспензия по п.1, характеризующаяся тем, что количественное содержание компонентов в сухом остатке составляет, масс.%: жиров - не более 5,0; клетчатки - не более 5,0; золы - менее 1,5, при этом содержание аминокислот составляет не менее 37,0.
3. Способ получения белковой суспензии по п. 1, характеризующийся тем, что исходную пивную дробину разрыхляют до получения однородной массы, удаляют механические включения, затем измельчают на коллоидной мельнице, с добавление воды или фугата до получения пастообразной массы до влажности не более 95%, затем из полученной массы удаляют измельчённую шелуху с получением готового продукта - пищевой суспензии с содержанием белка не менее 50 масс.% в сухом остатке.
4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что измельчение сырья на коллоидной мельнице проводят до размера частиц 0,1 -0,9 мм.
5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что измельчение и гомогенизация массы в коллоидной мельнице проводят при частоте вращения ротора 1800-3200 об/сек.
6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что удаление измельчённой шелухи после измельчения в коллоидной мельнице проводят посредством шнекового экстрактора.
7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что подачу воды или фугата осуществляют при загрузке пивной дробины в коллоидную мельницу с обеспечением равномерного увлажнения сырья по объему.
8. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что разрыхление до получения однородной массы и удаление механических включений проводят с использованием вибросита с размером отверстий сит 6-10 мм, и при частоте колебаний сита от 10 до 50 Гц амплитудой 2-20 мм.
9. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что пищевую суспензию подвергают дополнительной вибрационной фильтрации через сита с размером ячеек 0, 1-0,5 мм для удаления остаточных частиц шелухи.
10. Установка для получения белковой суспензии по п. 1, характеризующаяся тем, что содержит соединенные в технологической последовательности устройство для разрыхления пивной дробины и удаления из нее механических включений; измельчитель, выполненный с возможностью равномерного увлажнения сырья по объему, измельчения до получения пастообразной массы; экстрактор, выполненный с возможностью измельчения массы до размера частиц 0,01-0,5 мм и разделения ее на суспензию и шелуху; вибрационный фильтр с размерами ячеек фильтра 0,1 -0,5 мм, выполненный с возможностью дополнительного отделения из полученной суспензии оставшихся частиц шелухи; накопительная емкость для белковой суспензии.
11. Установка по п.10, характеризующаяся тем, что в качестве устройства для разрыхления и удаления механических включений использовано вибросито с магнитным уловителем.
12. Установка по п.11, характеризующаяся тем, что вибросито использовано с размером ячеек 6-10 мм, частотой колебаний сита от 10 до 50 Гц амплитудой 2-20 мм.
13. Установка по п.10, характеризующаяся тем, что в качестве измельчителя использована коллоидная мельница, выполненная с возможностью измельчения исходной пивной дробины до фракции 0,1 -0,9 мм, снабженная средством подачи жидкости для увлажнения сырья.
14. Установка по п.13, характеризующаяся тем, что коллоидная мельница содержит воронкообразную загрузочную емкость, при этом для равномерного увлажнения сырья она содержит средство, выполненное в виде водяного трубопровода с отверстиями или форсунками, расположенными по окружности емкости в ее верхней части выше отметки, характеризующей максимальную загрузку емкости сырьем.
15. Установка по п.10, характеризующаяся тем, что в качестве экстрактора использован шнековый экстрактор со скоростью вращения шнека от 2 об/мин до 8 об/мин.
16. Установка по п.10, характеризующаяся тем, что дополнительно содержит блок концентрирования белковой суспензии, снабжённый выходом для фугата, соединенным с измельчителем для увлажнения подаваемого сырья.
PCT/RU2019/000766 2019-10-21 2019-10-24 Белковая суспензия из пивной дробины, способ и установка для ее получения Ceased WO2021080450A1 (ru)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/049,013 US11576401B2 (en) 2019-10-21 2019-10-24 Protein suspension from brewer's grains, method and apparatus for obtaining same
AU2019449032A AU2019449032B2 (en) 2019-10-21 2019-10-24 Protein suspension from brewer's grains, method and apparatus for obtaining same
EP19927575.1A EP3831212A4 (en) 2019-10-21 2019-10-24 PROTEIN SUSPENSION FROM DRAFT, METHOD AND APPARATUS FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE112019007829.1T DE112019007829T5 (de) 2019-10-21 2019-10-24 Proteinsuspension aus Biertreiber, Verfahren und Vorrichtung zu deren Erzeugung
ZA2022/05542A ZA202205542B (en) 2019-10-21 2022-05-19 Protein suspension from brewer's grains, method and apparatus for obtaining same
US18/109,237 US20230189838A1 (en) 2019-10-21 2023-02-13 Protein suspension from brewer's grains, method and apparatus for obtaining same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019133308 2019-10-21
RU2019133308A RU2719508C1 (ru) 2019-10-21 2019-10-21 Белковая суспензия из пивной дробины, способ и установка для ее получения

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/049,013 A-371-Of-International US11576401B2 (en) 2019-10-21 2019-10-24 Protein suspension from brewer's grains, method and apparatus for obtaining same
US18/109,237 Division US20230189838A1 (en) 2019-10-21 2023-02-13 Protein suspension from brewer's grains, method and apparatus for obtaining same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021080450A1 true WO2021080450A1 (ru) 2021-04-29

Family

ID=70277873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/000766 Ceased WO2021080450A1 (ru) 2019-10-21 2019-10-24 Белковая суспензия из пивной дробины, способ и установка для ее получения

Country Status (8)

Country Link
US (2) US11576401B2 (ru)
EP (1) EP3831212A4 (ru)
AU (1) AU2019449032B2 (ru)
DE (1) DE112019007829T5 (ru)
EA (1) EA201900521A1 (ru)
RU (1) RU2719508C1 (ru)
WO (1) WO2021080450A1 (ru)
ZA (1) ZA202205542B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023515180A (ja) * 2020-02-26 2023-04-12 バイオボー ゲーエムベーハー ビール粕を破砕するデバイス及びそれを含む生産ライン

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115023144A (zh) 2019-10-25 2022-09-06 循环食品技术私人有限责任公司 包含啤酒糟的液体部分的液体食品
RU2739624C1 (ru) * 2020-10-19 2020-12-28 Общество с ограниченной ответственностью «БиоВи» (ООО «БиоВи») Белковый напиток из пивной дробины, способ и технологическая линия для его получения
BE1029980B1 (nl) 2021-12-02 2023-07-04 Duynie Holding Bv Grove vezelsamenstelling

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5156877A (en) * 1990-02-20 1992-10-20 Kirin Beer Kabushiki Kaisha Protein-rich products of brewer's spent grain origin
EP0694609A2 (en) 1994-07-26 1996-01-31 Kirin Beer Kabushiki Kaisha A method of wet peeling for brewer's spent grain and an apparatus thereof
RU2109059C1 (ru) * 1997-10-30 1998-04-20 Блинков Сергей Дмитриевич Способ переработки растительного сырья для получения пентозных гидролизатов, содержащих, преимущественно, ксилозу
WO1998022751A1 (de) 1996-11-20 1998-05-28 Steirerbrau Aktiengesellschaft Verfahren zum thermischen verwerten von biertrebern
RU2215426C2 (ru) 2002-01-29 2003-11-10 Рекало Анатолий Данилович Способ переработки отходов пивоваренного производства (варианты)
WO2005029974A1 (en) * 2003-09-30 2005-04-07 Heineken Technical Services B.V. Method of isolating a protein concentrate and a fibre concentrate from fermentation residue
RU2335918C2 (ru) * 2006-03-27 2008-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) Водорастворимая кормовая добавка из органического сырья и способ ее получения
WO2010053493A1 (en) 2008-11-05 2010-05-14 Idea, Inc. Process for drying brewer's spent grains
WO2010117288A1 (en) 2009-04-06 2010-10-14 Instituto Superior Tecnico Integrated process of filtration to dry brewer's spent grain
WO2018050863A1 (en) * 2016-09-16 2018-03-22 Mars, Incorporated Food composition having a high plant protein content and methods for making the same
WO2018136234A1 (en) 2017-01-17 2018-07-26 Zea10 Llc Process for producing protein concentrate or isolate and cellulosic thermochemical feedstock from brewers spent grains

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4734287A (en) * 1986-06-20 1988-03-29 John Labatt Limited Protein product base
JPH03123479A (ja) 1988-11-18 1991-05-27 Kirin Brewery Co Ltd ビール粕から高タンパク質含有物、繊維質及び／又は植物油を製造する方法
JPH0838061A (ja) * 1994-08-04 1996-02-13 Kirin Brewery Co Ltd ビール粕を原料とする高タンパク質含有物乾燥品の製造方法
PE20100693A1 (es) * 2009-02-05 2010-10-17 Heineken Supply Chain Bv Metodo y sistema para preparar un extracto liquido de granos de cereal
RU2577021C1 (ru) 2015-02-24 2016-03-10 Сергей Михайлович Петров Способ переработки вторичных продуктов пивоварения в кормовое средство
RU2592568C1 (ru) 2015-04-30 2016-07-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БИОКОНВЕРСИЯ" Способ получения белково-витаминной добавки для сельскохозяйственных животных и птицы
US11224235B2 (en) * 2016-02-19 2022-01-18 Coöperatie Avebe U.A. Coagulated protein for human food

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5156877A (en) * 1990-02-20 1992-10-20 Kirin Beer Kabushiki Kaisha Protein-rich products of brewer's spent grain origin
EP0694609A2 (en) 1994-07-26 1996-01-31 Kirin Beer Kabushiki Kaisha A method of wet peeling for brewer's spent grain and an apparatus thereof
WO1998022751A1 (de) 1996-11-20 1998-05-28 Steirerbrau Aktiengesellschaft Verfahren zum thermischen verwerten von biertrebern
RU2109059C1 (ru) * 1997-10-30 1998-04-20 Блинков Сергей Дмитриевич Способ переработки растительного сырья для получения пентозных гидролизатов, содержащих, преимущественно, ксилозу
RU2215426C2 (ru) 2002-01-29 2003-11-10 Рекало Анатолий Данилович Способ переработки отходов пивоваренного производства (варианты)
WO2005029974A1 (en) * 2003-09-30 2005-04-07 Heineken Technical Services B.V. Method of isolating a protein concentrate and a fibre concentrate from fermentation residue
RU2335918C2 (ru) * 2006-03-27 2008-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) Водорастворимая кормовая добавка из органического сырья и способ ее получения
WO2010053493A1 (en) 2008-11-05 2010-05-14 Idea, Inc. Process for drying brewer's spent grains
WO2010117288A1 (en) 2009-04-06 2010-10-14 Instituto Superior Tecnico Integrated process of filtration to dry brewer's spent grain
WO2018050863A1 (en) * 2016-09-16 2018-03-22 Mars, Incorporated Food composition having a high plant protein content and methods for making the same
WO2018136234A1 (en) 2017-01-17 2018-07-26 Zea10 Llc Process for producing protein concentrate or isolate and cellulosic thermochemical feedstock from brewers spent grains

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AKHMETVALIEV M S : "Analiz protsessa razdeleniya suspenzy i sovershenstvovaniya vibratsionno-tsentrobezhnoi tsentrifugi", APK ROSSII, 2015, pages 9 - 14, XP009528297 *
See also references of EP3831212A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023515180A (ja) * 2020-02-26 2023-04-12 バイオボー ゲーエムベーハー ビール粕を破砕するデバイス及びそれを含む生産ライン

Also Published As

Publication number Publication date
EA201900521A1 (ru) 2021-04-30
US20210378260A1 (en) 2021-12-09
RU2719508C1 (ru) 2020-04-20
EP3831212A4 (en) 2022-03-30
ZA202205542B (en) 2022-09-28
AU2019449032A1 (en) 2021-05-06
US20230189838A1 (en) 2023-06-22
EP3831212A1 (en) 2021-06-09
US11576401B2 (en) 2023-02-14
DE112019007829T5 (de) 2022-07-07
AU2019449032B2 (en) 2022-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2730134C1 (ru) Белковый продукт из пивной дробины и способ его получения
RU2719508C1 (ru) Белковая суспензия из пивной дробины, способ и установка для ее получения
US11684074B2 (en) Rice products and systems and methods for making thereof
RU2729826C1 (ru) Устройство для измельчения пивной дробины и производственная линия для получения продукта с высоким содержанием белка
CN1062421C (zh) 从啤酒糟中制取高蛋白产品的方法
EP0443813A1 (en) Protein-rich products of brewer's spent grain origin
CN117082971B (zh) 改进玉米湿磨和干磨工艺的系统及方法
RU2739624C1 (ru) Белковый напиток из пивной дробины, способ и технологическая линия для его получения
US2530823A (en) Method and apparatus for separating starch from gluten
EA041503B1 (ru) Белковая суспензия из пивной дробины, способ и установка для ее получения
EA042027B1 (ru) Белковый продукт из пивной дробины и способ его получения
US5141763A (en) Process for producing protein product from bone-containing animal material
EP4445744A1 (en) Method for extracting protein concentrate, protein meal, and barley oil from wet brewers' grains
RU2174757C1 (ru) Способ получения концентрата белков из растительного сырья
CN1481721A (zh) 酵母提取物制造方法
US20250204549A1 (en) Method for producing foodstuffs from wet brewers' grains, protein concentrate, protein meal and barley oil
EA044701B1 (ru) Белковый напиток из пивной дробины, способ и технологическая линия для его получения
EP0583231B1 (en) Method for recovery of starch from grain
CN120188839A (zh) 用于从啤酒糟生产食品的方法，蛋白质浓缩物、蛋白质粉和大麦油
US258070A (en) Method of and apparatus for obtaining starch from grain
JPH1132751A (ja) 芋類を原料とする焼酎の製造方法
JPH0695924B2 (ja) 酒粕微粒物の処理方法
CN108079021A (zh) 一种药用海螺壳的高效精制加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019927575

Country of ref document: EP

Effective date: 20201113

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019927575

Country of ref document: EP

Effective date: 20201113

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019449032

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20191024

Kind code of ref document: A