1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29283
(51) C13K 1/06 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1934.1
(22) 24.12.2013
(45) 15.12.2014, бюл. №12
(72) Оспанкулова Гульназым Хамитовна;
Полуботько Ольга Васильевна; Нургазиева
Айымгуль Сагидуллиновна
(73) Товарищество с ограниченной
ответственностью "Казахский научно-
исследовательский институт переработки
сельскохозяйственной продукции"
(56) SU 1337412 А1, 15.09.1987
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПАТОКИ ИЗ
СОРГОВОГО КРАХМАЛА
(57) Изобретение относится к крахмалопаточной
промышленности, а именно к способам получения
сладителей (паток и сиропов) из крахмала.
Технической задачей изобретения является
сокращение времени получения крахмальной патоки
(карамельной ферментативной) из соргового
крахмала, соответствующей ГОСТ 52060-2003
«Патока крахмальная. Общие технические условия»
с содержанием редуцирующих веществ 42%,
которая достигается за счет того, что в подогретую
крахмальную суспензию с содержанием сухих
веществ 20%, полученную из соргового крахмала,
добавляется термостабильная а-амилаза Termamyl®
120L в количестве 0,4 кг/т сухих веществ крахмала и
40 ppm Са, температура поднимется до 105-107°С и
выдерживается около 10 минут, рН=6,0, далее
температура опускается до 95°С и выдерживается 30
минут, полученные декстрины осахариваются при
температуре 60°С с применением фермента Optidex
L-400 из расчета 0,6 л/т сухих веществ крахмала, в
течение 80 минут, процесс осахаривания декстринов
останавливается при достижении редуцирующих
веществ 42%, далее фермент инактивируется
кипячением. При этом очистка патоки проводится
активным углем, кизельгуром и ионообменными
смолами, полученная патока уваривается до
содержания сухих веществ 78%. Преимуществом
данного способа является:
- применение для получения патоки
нетрадиционного сырья - соргового крахмала;
- применение высокоактивных ферментных
препаратов;
- сокращение времени получения крахмальной
патоки.
(19)KZ(13)A4(11)29283

2. 29283
2
Изобретение относится к крахмалопаточной
промышленности, а именно к способам получения
сладителей (паток и сиропов) из крахмала.
Известен способ получения крахмальной патоки
(см. описание патента RU 2061048, С13K 1/04,
опубл. 27.05.1996 г.), включающий подачу в
варочный котел водного раствора серной кислоты и
доведения до кипения. После чего приводится в
действие вибрационно-акустическая насадка,
которая создает вибрационное перемешивание
раствора с интенсивностью вибрации от 0,8 до
1,2 кВт/м2
. Затем в котел подается подкисленная
серной кислотой водная суспензия крахмала.
Происходит заваривание крахмала с последующим
кипячением образовавшегося растворимого
крахмала. После нейтрализации серной кислоты и
упаривания патоки открывают запорный вентиль и
осуществляют откачку готового продукта.
Вибрационная насадка функционирует во время
всего процесса изготовления крахмальной патоки,
обеспечивая перемешивание раствора внутри котла.
Недостатком способа является использование
серной кислоты, что требует дополнительных мер
безопасности, дополнительных затрат на ее
нейтрализацию, при этом продукт загрязняется
неорганическими примесями.
Известен способ получения патоки из крахмала,
предусматривающий приготовление крахмальной
суспензии, подачу ее в биореактор, введение в него
ферментного препарата альфа-амилазы, нагревание,
разжижение крахмальной суспензии при
перемешивании, охлаждение разжиженной
крахмальной суспензии до температуры
осахаривания, введение в охлажденную
разжиженную крахмальную суспензию ферментного
препарата глюкоамилазы, осахаривание при данной
температуре, инактивацию фермента, очистку
полученного продукта и его уваривание.
Разжижение крахмальной суспензии и осахаривание
проводят в газовихревом биореакторе, в емкости
которого над поверхностью крахмальной суспензии
создают вихревое движение аэрирующего воздуха
под крышкой емкости с перепадом давления между
центром воздушного вихря и его периферией,
составляющим 1000-2200 Па, при этом
перемешивание суспензии при проведении процесса
разжижения и осахаривания осуществляют при
помощи этого вихревого потока воздуха (см.
описание из патента RU №2283349, С13K 1/06,
опубл. 10.09.2006 г.).
Недостатком способа-прототипа является
длительный цикл (более 50 часов) получения патоки
из крахмала вследствие значительной
продолжительности периода эрозии гранул
крахмала, что замедляет процесс ферментативного
гидролиза крахмала.
Известен способ получения патоки из крахмала
(см. описание из патента SU №488861, С13K 1/06,
опубл. 25.10.1975), включающий приготовление
крахмального молочка из пищевого крахмала в
подготовительном реакторе при одновременном
перемешивании механической мешалкой, подачу в
подготовительный реактор ферментного препарата
альфа-амилазы, нагрев смеси до температуры
декстринизации крахмала и выдерживание смеси
при перемешивании до окончания процесса
разжижения крахмала, перемещение продукта в
основной реактор охлаждение продукта до
температуры осахаривания крахмала, введение
ферментного препарата глюкоамилазы и проведение
процесса осахаривания крахмала при данной
температуре при постоянном перемешивании
механической мешалкой в основном реакторе в
течение времени, достаточного для завершения
процесса ферментативного гидролиза крахмала, с
последующим удалением из полученного продукта
остатков реагентов путем перемещения продукта в
ультрафильтрационный аппарат.
Недостатком данного способа является то, что
длительность цикла получения готового продукта
увеличивается необходимостью перемещения
продукта в процессе его модификации от крахмала
до патоки из одного реактора в другой, а затем в
аппарат для ультрафильтрации продукта.
Наиболее близким способом (прототипом) по
совокупности признаков и достигнутому
положительному эффекту является способ
получения патоки из крахмала (см. описание из
патента SU 1337412 А1, опубл. 15.09.1987),
предусматривающий приготовление суспензии
крахмала с концентрацией 20%, введение в
суспензию разжижающего фермента α-амилазы,
проведение в биореакторе первой стадии
разжижения при температуре 85°С и
перемешивании смеси механической мешалкой,
выделение из частично ожиженного крахмала
жиробелковых примесей, дальнейшее нагревание
суспензии до 130°С с выдерживанием в течение 5
минут в автоклаве, последующее охлаждение
частично ожиженного крахмала до 85°С,
проведение второй стадии ожижения альфа-
амилазой с выдерживанием при этой температуре
при постоянном перемешивании в течение 60 минут,
осахаривание разжиженного крахмала в другом
биореакторе с механической мешалкой ферментным
препаратом глюкоамилазой при pH 4,3 и
температуре 56°С в течение 72 часов при
перемешивании, инактивацию фермента
нагреванием, очистку гидролизата активированным
углем и его уваривание до заданного содержания
сухих веществ в полученной патоке.
Недостатком данного способа является
длительность процесса, что связано с
неэффективным взаимодействием ферментов с
крахмалом в процессе его гидролиза.
Технической задачей изобретения является
получение в лабораторных условиях патоки
(карамельной ферментативной) с содержанием
редуцирующих веществ (РВ) 42%, соответствующей
ГОСТ Р 52060-2003 «Патока крахмальная. Общие
технические условия», из соргового крахмала.
Новизна предлагаемого способа в применении для
получения патоки соргового крахмала и
высокоактивных ферментных препаратов,
сокращении времени получения крахмальной
патоки.

3. 29283
3
Для получения патоки из соргового крахмала,
соответствующего требованиям ГОСТ Р 51985-82
«Крахмал кукурузный. Общие технические
условия» получают крахмальную суспензию с
содержанием сухих веществ 20%. Далее
полученную суспензию при постоянном
перемешивании на магнитной мешалке подогревают
до 40-50°С, добавляют термостабильную α - амилазу
Termamyl®120L (производитель - «Novozymes»,
Дания).
Амилолитическая активность - 700 ед. АС/см3
,
pH - 6,-6,4 (можно при более низком 5,2-5,8,
необходимый уровень кальция 40-70ррm, диапазон
температур для гидролиза: предразжижение при
температуре 105-108°С в течении 5-10 мин, далее
при 95°С, дозировка - 0, 4 кг/т СВ) в количестве
0,4 кг на 1 т сухих веществ крахмала и 40 ppm Са.
С целью равномерного прогрева и
гарантированного проведения процесса
клейстеризации зерен крахмала, температура
крахмальной суспензии поднимается до 105-107°С и
выдерживается около 10 минут (начало гидролиза
наблюдается при температуре 95°С), pH
регулируется фосфатным буфером до уровня 6,0.
После этого температура опускается до 95°С и
продолжается процесс образования декстринов.
Глубина декстринизации контролируется путем
периодического (через 5 минут) отбора проб на
окрашивание йодом (йодная проба). Синее
окрашивание свидетельствует о наличии в смеси
крахмала, фиолетовое - о присутствии продуктов
начальной стадии распада крахмала -
амилодекстринов, красно-коричневое - о высоком
содержании низкомолекулярных декстринов,
желтое окрашивание указывало на полноту
гидролиза крахмала амилазой.
Процесс полного разжижения и декстринизации
20% суспензии соргового крахмала
термостабильной α - амилазой Termamyl® 120L был
осуществлен в течение 30 минут. В связи с
наличием в крахмале остаточного количества
оболочек зерна сорго, после гидролиза соргового
крахмала полученные декстрины фильтруются через
обеззоленные бумажные фильтры.
Процесс осахаривания полученных декстринов с
применением фермента Optidex L-400
(производитель - «Danisko», Дания. pH - 4,0-4,4 -
оптимум, оптимальный уровень t - 58-65°С,
дозировка 0,29-0,88 л/т) заключается в том, что
декстрины с содержанием сухих веществ 30%, pH
4,0 и РВ 14,1%, при интенсивном перемешивании
подогреваются до температуры около 50°С. Далее в
прогретый раствор вводится Optidex L-400 из
расчета 0,6 л/т сухих веществ крахмала, температура
доводится до 60°С. Процесс осахаривания
декстринов останавливается при достижении
содержания РВ 42%. Исследования показали, что
скорость накопления РВ в карамельной патоке при
данной дозировке фермента составляет 42% за 80
минут.
По окончании процесса осахаривания ферменты
инактивируются кипячением в течение 10 минут.
Далее проводится поэтапная очистка патоки.
Процесс очистки крахмальной патоки от
красящих веществ и протеинов сводится к
проведению ее контакта с активным углем при
непрерывном помешивании в течение
определенного времени и последующем
фильтровании патоки от угля. Согласно ГОСТ 5260-
2003 «Патока крахмальная. Общие технические
условия» для очистки патоки используют активный
уголь, который должен соответствовать ГОСТ
20464-75 «Уголь активный АГ-3. Технические
условия». С этой целью в емкость с патокой, при
перемешивании на магнитной мешалке при
температуре 70°С вводится активный уголь из
расчета 0,1% к массе сухих веществ патоки.
Адсорбционная очистка проводится в течение 30
минут. Далее для удаления угля, добавленного
непосредственно перед фильтрацией, а также
удаление белков, жиров и прочих твердых
примесей, находящихся во взвешенном состоянии,
патока фильтруется через кизельгур марки «Celite
545 VO». Далее патока проходит через колонки с
ионообменными смолами (аниониты и катиониты),
где удаляются минеральные вещества,
аминокислоты, ионы металлов и некоторые
органические вещества.
Полученная патока уваривается при температуре
60°С до содержания сухих веществ 78%, после
уваривания патока охлаждается до 45°С в течение
50 минут.
Качественные характеристики полученной
крахмальной патоки исследованы в соответствии с
ГОСТ 5260-2003 «Патока крахмальная. Общие
технические условия» (таблица 1).
Таблица 1
Качественные показатели крахмальной патоки из соргового крахмала
Наименование показателя Патока карамельная ферментативная
ГОСТ 5260-2003 «Патока
крахмальная. Общие технические
условия»
Патока, полученная из соргового
крахмала
Внешний вид Густая вязкая жидкость Густая вязкая жидкость
Вкус и запах Свойственный патоке, без
постороннего привкуса и запаха
Свойственный патоке, без
постороннего привкуса и запаха
Прозрачность Прозрачная Прозрачная
Массовая доля сухого
вещества, %, не менее
78,0 78,0
Массовая доля редуцирующих
веществ в пересчете на сухое
36-44 42,0

4. 29283
4
Наименование показателя Патока карамельная ферментативная
ГОСТ 5260-2003 «Патока
крахмальная. Общие технические
условия»
Патока, полученная из соргового
крахмала
вещество (глюкозный
эквивалент), %
Массовая доля 0,40 0,40
общей золы, %, не более
Водородный показатель, pH 4,0-6,0 4,0
Кислотность, см3
, не более Не нормируется
Содержание диоксида серы,
мг/кг, не более
Отсутствует Отсутствует
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения крахмальной патоки,
включающий приготовление крахмальной
суспензии, ее разжижение под действием
α - амилазы, осахаривание полученных декстринов
глюкоамилазой, охлаждение и очистку полученной
крахмальной патоки, отличающийся тем, что в
подогретую крахмальную суспензию, полученную
из сортового крахмала, добавляют термостабильную
α - амилаза Termamyl® 120L в количестве 0,4 кг/т
сухих веществ крахмала и 40 ррm Са, температуру
поднимают до 105-107°С и выдерживают около
10 минут, рН=6,0, далее температуру опускают до
95°С и выдерживают 30 минут, полученные
декстрины осахаривают при температуре 60°С с
применением фермента Optidex L-400 из расчета
0,6 л/т сухих веществ крахмала, в течение 80 минут,
процесс осахаривания декстринов останавливают
при достижении редуцирующих веществ 42%, далее
фермент инактивируют кипячением, очистку патоки
производят активным углем, кизельгуром и
ионообменными смолами, уваривают до содержания
сухих веществ 78%.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Нгметжанова