Производство на протеинови продукти въз основа на процес за получаване на нишесте
Производство на протеинови продукти на базата на процес за получаване на нишесте от грах, представен от Dipl.-Ing. Heiko Fuhrmeister от Wolfenbüttel от Факултет III - Науки за процесите в Техническия университет в Берлин за придобиване на академична степен на доктор на инженерните науки - д-р инж. - Одобрена дисертационна докторска комисия: Председател: проф. Д-р обратно нат. Х. Кунзек 1-ви репортер: проф. Д-р Д-р д-р F. Meuser 2-ри репортер: проф. Д-р-инж. D. Knorr Ден на научната дискусия: 9 октомври 2000 г. Берлин 2001 D83
Благодарности Много хора бяха пряко и непряко включени в реализацията на тази работа и бих искал да използвам възможността да им благодаря много. Специалните ми благодарности са на моя докторски ръководител проф. Д-р. Д-р д. H. F. Meuser, който инициира и популяризира тази работа и ми позволи да се възползвам от неговото богатство от знания и опит. Професор доктор. обратно нат. Х. Кунзек и проф. Д-р Бих искал да благодаря на Д. Нор за нейното участие в докторската комисия и за проявения интерес към работата ми. Бихме искали да използваме тази възможност, за да благодарим на служителите от отдела за зърнени технологии в TU Берлин за приятната работна атмосфера и тяхната приятелска подкрепа при извършването на практическата работа. В този контекст бих искал специално да спомена Dipl.-Ing. V. Beck, г-н Dipl.-Ing. U. Castillo, г-жа H. Malitz, г-н L. Schröter и г-жа Dipl. -Ing. Ч. Веберинг. И накрая, бих искал да изкажа сърдечните си благодарности на моето семейство, особено на жена ми и децата, за вниманието и търпението, които ми оказаха по време на подготовката на тази работа. Heiko Fuhrmeister Берлин, януари 2001 г.
Съдържание iii Съдържание 1 ВЪВЕДЕНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ НА ПРОБЛЕМА 1 2 СЪСТОЯНИЕ НА ЗНАНИЕТО 5 2.1 Процеси за производство на нишесте и странични продукти от полски грах 2.1.1 Сравнително разглеждане на мокрите технически процеси по отношение на производството на протеини 2.2 Състояние на знанията за хранителните и функционалните свойства на протеиновите продукти от грах и грах други бобови растения 5 7 8 2.2.1 Хранителни свойства 8 2.2.2 Функционални свойства 11 3 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИ 15 3.1 Материал за изпитване 15 3.2 Провеждане на тестове за набъбване на суровината 16 3.3 Провеждане на тестове за производство на протеинови продукти от грах на базата на TUB- Процес 3.3.1 Получаване на неразтворим протеин при условията на процеса на ТУБ 3.3.2 Получаване на протеин, който е разтворим при условията на процеса на ТУБ процеса 17 17 18 3.3.2.1 Утаяване 19 3.3.2.2 Ултрафилтрация 20 3.3.2.2.1 Експерименти с използване во n Разбъркващи клетъчни модули (предварителни тестове) 3.3.2.2.2 Изпитвания с използване на миниатюрни модули с плочи или модули с кухи влакна 21 22 3.3.2.3 Изсушаване на коагулатите и задържането
Съдържание v 4.1.2.1 Предварителни проучвания за годността на различни мембранни материали по отношение на филтрирането на екстракти от грах 4.1.2.2 Влияние на номиналната граница на разделяне на ултрафилтрационната мембрана върху потока на пермеата и задържащата способност 4.1.2.3 Влияние на параметрите на филтриране върху потока на пермеата и характеристиките на разделяне на мембраните 4.2 Изследвания за намаляване на антихранващите вещества в протеиновите продукти, които могат да бъдат произведени 47 51 54 62 4.2.1 Влияние на подуване 62 4.2.2 Влияние на валежите 71 4.2.2.1 Термично утаяване 71 4.2.2.2 Киселинни или термично киселинни валежи 75 4.2.3 Влияние на ултрафилтрацията 80 4.3 Изследване на протеинови продукти с оглед на техните функционални свойства 84 4.3.1 Състав на състава на протеиновите продукти 85 4.3.2 Разтворимост на протеини 86 4.3.3 Емулгиращи свойства 90 4.3.4 Свойства на разпенване 95 4.3.5 Свойства на свързване на вода и мазнини 100 5 РЕЗЮМЕ 101 6 ЛИТЕРАТУРА 111 7 A ПРИЛОЖЕНИЕ 123
Единици и съкращения vii Списък на използваните единици и съкращения Единици C градуси по Целзий = T [K] - 273,16 [K] T: термодинамична температура l литър [10-3 m 3] bar bar [10 5 Pa] g ускорение поради гравитацията [9, 81 ms -2] d твърдост на водата в градуси по немска обща твърдост. Всички останали използвани единици съответстват на Système International d'unités (SI). Съкращения Φ A AACC Фиг. ANS AOCS C Ca прибл. най-малко. DIN DR E EAI EC EN EPI ES FBK FC Fe, ако е необходимо HCl ICC ISO Съдържание на масло в състава на емулсията Абсорбция Американска асоциация на зърнените химици Фигура Антинутритивни вещества Американско дружество на химическите петроли Концентрация приблизително калций, т.е. Емулгиращ капацитет Euro Norm Грахов протеинов изолат от грахов грах Емулсионна стабилност Капацитет на свързване на мазнини Капацитет на разпенване Желязо, при необходимост солна киселина Международна асоциация за зърнени науки и технологии Международна организация за стандартизация
4 1 Въведение и дефиниране на проблема
3 Материали и методи 15 3 Материали и методи Следващите 6 подраздела описват материалите и методите, използвани в тази работа. Първата подглава описва използвания тестов материал, втората до четвъртата набъбването на суровината и преработката й в протеинови продукти, а петата и шестата методи, използвани за характеризиране на продуктите по отношение на състава им на съставките и техните функционални свойства. 3.1 Материал за изпитване Използваният материал за изпитване е грах (Pisum sativum convar. Medullare) от сортовете Markana, Sprinter и Tristar. Съставът на съставките на материала е даден в табл. Таблица 2: Състав на състава на сортовете Markana, Tristar и Sprinter Съдържание на съставки [%] 3) Състав Markana Tristar Sprinter суров протеин (N 6.25) 27.2 26.8 29.3 Нишесте 31.0 31.0 34.1 Сурови мазнини 2.1 1.6 1.8 Фибри 1) 28.2 30.2 27.3 Пепел 3.6 3.6 3.2 Инхибитори на трипсин [TIU mg -1] 5.4 2.6 4.8 Фитинова киселина 1, 6 1,3 1,2 α-галактозид 4) 3,7 3,9 3,7 танини nn 2) n.n. 2) n.n. 2) 1) Определено като общо диетични фибри (66) 2) Не се открива с помощта на Price et al. (67) 3) Въз основа на сухото вещество 4) Изчислено като% рафиноза