Способ производства пектина
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению пектина с заданной степенью этерификации. Способ предусматривает то, что растительное сырье обрабатывают при температуре 60-70°С композицией микробных ферментов, включающей пектинлиазу, гемицеллюлазу, амилазу, а также целлюлазу с активностью 2000-7600 ед/г и протеазу с активностью 70-280 ед/г. При этом суммарная доза микробных ферментов составляет 0,05-0,1% к массе сырья. Далее осуществляют фильтрацию и концентрирование до содержания пектина 3-8%, после чего полученный концентрат обрабатывают в течение 0,25-2 часов препаратом пектинэстеразы с активностью 70-280 ед/г для получения пектина со степенью этерификации от 20 до 68%. После чего проводят его дальнейшую сушку до получения порошкообразного препарата. В качестве растительного сырья можно использовать наземную часть амаранта в сухом измельченном виде или сухие яблочные выжимки. Способ позволяет увеличить выход пектина и получить препарат с заданной степенью этерификации. 2 з.п. ф-лы.
Данное изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению пектина с заданной степенью этерификации, используемого при производстве кондитерских, молочных продуктов и напитков, а также профилактических радиопротекторных и детоксичных средств питания.
Известен способ получения пищевой добавки (1), заключающийся в том, что используемое сырье обрабатывают ферментными препаратами микробного происхождения, гидролизующих полисахариды и белки сырья.
Данный способ позволяет получить пищевую добавку, содержащую в основном волокна целлюлозы и высокоэтерифицированные пектины, обладающие низкой радиопротекторной способностью, что не позволяет использовать их в медицинской промышленности. Кроме того, использование такого пектина в составе добавки ограничивает его применение в пищевой промышленности, в частности в молочной и мясной промышленности, где необходимо использование низкоэтерифицированных форм пектина. Низкая растворимость в воде такой пищевой добавки также ограничивает ее применение в пищевой промышленности, в частности в производстве напитков.
Известен способ получения пищевой добавки, включающий волокна целлюлозы и пектин, из отходов растительного сырья (2). В известном способе деэтерификация пектина осуществляется с использованием химического реагента, насыщенного раствора извести. Это обусловливает необходимость неоднократной промывки полупродукта дистиллированной водой и приводит к трудоемкости процесса.
Более того, использование жестких щелочных реагентов приводит к загрязнению сточных вод и делает способ нецелесообразным с точки зрения экологии производства.
Особенно важным является тот факт, что использование химических реагентов не позволяет получить продукты с заданной степенью этерификации, необходимые для использования в различных отраслях пищевой промышленности и медицине.
Наиболее близким способом производства пектинового препарата к предложенному способу является способ производства пектинового препарата из растительного сырья, включающий предварительное набухание сырья и ферментативную обработку микробными ферментами с последующей фильтрацией, концентрированном экстракта и сушкой концентрата (3) — прототип.
При этом используют ферментные препараты, в состав которых входят пектинлиаза, пектинэстераза, гемицеллюлаза и амилаза в широком диапазоне активности. Действие указанного комплекса ферментов обеспечивает гидролиз полисахаридов сырья, включая пектин и некоторое увеличение выхода пектина в экстракт.
Однако действие нетермостабильных ферментных препаратов в оптимальных для них режимах температуры 34-40°С не обеспечивает полноту экстракции пектина. Согласно традиционной технологии для достижения максимальной экстракции требуется более высокая температура: 60-70°С.
Отсутствие протеазы и целлюлазы в композиции ферментов по прототипу приводит к неполному выходу пектина в экстракт.
Кроме того, что особенно важно, такой способ не позволяет получить продукт с заданным показателем степени этерификации (СЭ) пектина, что ограничивает его применение для получения различных пищевых продуктов, а также в медицине.
В последние годы к показателю СЭ пектина предъявляются особые требования. Например, в кондитерской промышленности при производстве желейных изделий (мармелад, пастила, зефир) требуется пектин медленной садки со СЭ на уровне 62-64%. В молочной промышленности, при производстве йогуртов, десертов, сметаны СЭ применяемых пектинов должна быть в пределах 60%, что связано с вступлением пектинов в реакцию с кальцием и казеином молока.
В мясной промышленности целесообразно использование низкоэтерифицированных пектинов (<50%), обеспечивающих высокую влагосвязывающую и влагоудерживающую способность мясной системы.
Получить пектин с заданной СЭ по прототипу не представляется возможным из-за комплексного воздействия ферментов в одном процессе — на стадии обработки сырья. При этом соотношении сырье: вода (гидромодуль) варьируется от 1:5 до 1:20.
Чем выше гидромодуль, тем ниже концентрация ферментов в гидролизуемом растворе. При низкой концентрации ферментов, в частности пектинэстеразы, необходимо увеличение дозы используемых ферментов, что делает процесс нерентабельным. Кроме того, активность используемой пектинэстеразы слишком мала для достижения СЭ на уровне 20-25%.
Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение выхода продукта и получение пектинов с заданной степенью этерификации.
Этот технический результат достигается тем, что способ производства пектинового препарата включает то, что растительное сырье обрабатывают при температуре 60-70°С композицией микробных ферментов, включающей пектинлиазу, гемицеллюлазу, амилазу, а также целлюлазу с активностью 2000-7600 ед/г и протеазу с активностью 70-280 ед/г, при этом суммарная доза микробных ферментов составляет 0,05-0,1% к массе сырья, далее осуществляют фильтрацию и концентрирование до содержания пектина 3-8%, после чего полученный концентрат обрабатывают в течение 0,25-2 часов препаратом пектинэстеразы с активностью 70-280 ед/г для получения пектина со степенью этерификации от 20 до 68% с дальнейшей его сушкой до получения порошкообразного препарата.
Возможно в качестве растительного сырья использовать наземную часть амаранта в сухом измельченном виде.
Также возможно в качестве растительного сырья использовать сухие яблочные выжимки.
Данный способ позволяет более целесообразно вести ферментативный процесс, а именно в два этапа: на первом этапе — использовать гидролазы: гемицеллюлазу, амилазу, целлюлазу, протеазу, а также пектинлиазу при обработке растительного сырья, а на втором этапе — высокоочищенную пектинэстеразу при действии ее на полупродукт — жидкий концентрат с содержанием пектина 3-8%.
Это позволяет снизить расходы на ферментные препараты при уменьшении дозы. Особенно важно, что в предложенном решении возможно получение пектина с заданной степенью этерификации. Этот эффект достигается в динамике процесса деэтерификациии, причем СЭ четко коррелирует с продолжительностью процесса. Появляется возможность вести процесс деэтерификации при оптимальных значениях температуры для данного ферментного препарата (40-45°С) и естественном для концентрата рН — 2,8-3,6.
При такой двухстадийной ферментной обработке целесообразно на первой стадии — при воздействии непосредственно на сырье использовать термостабильные композиции ферментов, включающие карбогидразы: амилазу, гемицеллюлазу, целлюлазу, а также лиазу и кислую протеазу.
Используемая амилаза по механизму действия относится к α-амилазам, т.е. является эндоферментом, гидролизующим крахмал внутри цепи до растворимых форм.
При этом понятно, что β-амилаза и глюкоамилаза не оказывают влияние на выход и качество пектина, в то время как α-амилаза, разрушая крахмал до низкомолекулярных форм, позволяет освободить экстракт пектина от сопутствующих продуктов на стадии микрофильтрации, а затем ультрафильтрации.
Таким же образом удается освободить пектин от продуктов гидролиза целлюлозы (клетчатки), которые накапливаются в результате воздействия фермента целлюлазы на целлюлозопектиновый комплекс. При этом механизм действия целлюлазы обеспечивает наиболее полнее выделение пектина в экстракт и соответственно увеличивает выход целевого продукта.
Действие входящей в композицию карбогидраз гемицеллюлазы (глюканазы) проявляется в разрушении глюканов пектинсодержащего сырья, препятствующих экстракции пектина в водном растворе и загрязняющих конечный продукт.
Механизм действия пектинлиазы существенно отличается от действия перечисленных карбогидраз, относящихся к классу гидролаз. Для данного фермента характерна способность катализировать расщепление α — 1,4 связей в молекуле пектина с образованием продуктов реакции с ненасыщенными связями между 4 и 5 атомами углерода в молекуле галактуроновой кислоты.
При этом негидролитическом типе ферментативного воздействия происходит выделение пектиновых веществ и их переход в водный раствор без уменьшения их молекулярной массы и, следовательно, без потерь их природных студнеобразующих свойств.
Добавление в композицию ферментов протеазы способствует увеличению выхода пектина за счет высвобождения пектиновых веществ, входящих в белково-пектиновые комплексы растительного сырья.
Понятно, что предлагаемая микробная протеаза относится к «кислым» протеазам, т.е. фермент проявляет наибольшую активность в кислой зоне рН: 2,8-3,6, соответствующей рН экстрактов и концентратов пектина. Незначительные изменения рН, которые происходят в результате накопления продуктов гидролиза, не выходят за рамки этих значений.
При оптимальной температуре действия композиции ферментов — 60-70°С происходит интенсивный гидролиз крахмала, гемицеллюлоз, целлюлозы и белков с последующим отделением продуктов гидролиза на следующих стадиях. Помимо этого, такая температура является оптимальной для процесса экстракции пектина в водный раствор. Все это обеспечивает наиболее полный выход конечного продукта. Кроме того, снижается доза композиции ферментов: суммарная доза ферментных препаратов для обработки пектинсодержащего сырья составляет — 0,05-0,1% к весу сырья (на порядок ниже, чем в прототипе). Ферментативную обработку растительного сырья проводят при температуре 60-70°С. Исходное сырье подбирается так, чтобы в экстракте и концентрате рН находилась в пределах 2,8-3,6.
Соотношение сырье: вода (гидромодуль) оптимально в диапазоне 1:5-1:8. При этом процесс набухания сырья объединяется с процессом ферментативной обработки сырья в тех же режимах.
Экстракт пектина после механической фильтрации самотеком через металлическую сетку с тканевым фильтром подвергают очистке — осветлению и концентрированию методом микрофильтрации ультрафильтрации. Процесс ферментативной деэтерификации пектина осуществляется следующим образом: полученный концентрат с содержанием пектина 3-8% обрабатывают ферментным препаратом высокоочищенной пектинэстеразы при температуре 40-45°С в течение 0,25-2 часов. Доза препарата составляет 0,05-0,2 г/г пектина в концентрате с активностью 70-280 ед/г. Деэтерифицированный концентрат пектина сушат одним из известных способов: вакуум-высушиванием, сушкой в псевдосжиженном слое, распылительной или леофильной сушкой.
При проведении ферментативной обработки сырья композицией микробных ферментов, с последующей фильтрацией жидких концентратов пектина и сушкой продукта, при ферментативной обработке сырья используют композицию термостабильных ферментов, включающую лиазу, ряд карбогидраз и протеазу, например с такими их активностями: пектинлиазу с активностью от 10000 до 40000 ед/г, гемицеллюлазу с активностью от 750 до 1500 ед/г, амилазу с активностью от 20 до 140 ед/г, целлюлазу с активностью 2000-7600 ед/г и протеазу с активностью 70-280 ед/г. Деэтерификацию пектина проводят, обрабатывая жидкие концентраты пектина высокоочищенным препаратом пектинэстеразы с активностью 70-280 ед/г, варьируя продолжительность процесса для получения заданного значения степени этерификации от 20% до 68% с интервалом 1-2%.
Сравнивая технологические режимы выделения пектина, указанные в прототипе, необходимо отметить, что общая продолжительность процесса снижается до 1,75-4 часов (в зависимости от активности препарата) за счет объединения процесса набухания сырья и его ферментативной обработки.
Значительно снижается расход ферментных препаратов — до 0,05-0,1% к массе сырья на первой стадии и до 0,05-0,2% г/г пектина на второй стадии. Различие в дозах объясняется активностью ферментных препаратов, но не выходят за указанные пределы.
Уменьшение дозы препаратов ≈ в 10 раз способствует получению более очищенных, не загрязненных чужеродными белками, к которым относятся ферменты, готовых форм пектина.
Введение в композицию целлюлазы и кислой протеазы (отличие от прототипа) позволяет высвободить из сырья дополнительное количество пектина за счет ферментативной деструкции целлюлозно-пектинового и белково-пектинового комплексов.
Конкретная реализация предложенного способа может поясняться, но не ограничиваться, следующими примерами.
Пример 1:
1 кг сухих яблочных выжимок промывают водой комнатной температуры 1-5-кратным объемом умягченной воды (6%-ной азотной или 3% серной кислотой). Заливают сырье 8 л такой же воды, добавляют ферментные препараты в количестве 0,05% к массе сырья в виде водного раствора. Каталитическая активность композиции ферментов составляет, ед/г:
• пектинлиаза — 39800
• гемицеллюлаза — 750
• α-амилаза — 40
• целлюлаза — 2000
• кислая протеаза — 70
Смесь сырья с водой доводят до температуры 60-70°С. При указанной температуре проводят инкубацию смеси, периодически перемешивая в течение 1,5 часов. После чего смесь фильтруют через металлическую сетку с тканевым фильтром самотеком.
Полученный экстракт очищают и осветляют методом микрофильтрации, затем концентрируют методом ультрафильтрации в 5-10 раз до содержания пектина в концентрате 3-8%. Концентрат пектина подвергают деэтерификации, обрабатывая его препаратом высокоочищенной пектинэстеразы в дозе 0,1 г/г пектина с активностью 140 ед/г. Температура процесса деэтерификации составляет 0,25 часа.
Сушку деэтерифицированного концентрата пектина проводят методом распыления при температуре на входе 100-130°С и на выходе 60-65°С в течение нескольких минут.
Получают порошкообразный яблочный пектиновый препарат со следующими весовыми показателями, %:
• Содержание пектина — 75-85
• Содержание влаги — 8-12
• Содержание примесей — остальное, т.ч. волокна.
Качественные свойства полученного пектина характеризуются следующими показателями:
• Степень этерификации (СЭ), % — 64
• Желирующая способность, 0SAG — 150±5
• Обсеменность КОЕ — 5·101
Увеличение выхода пектина по сравнению с прототипом (3) составляет 5-10%.
СЭ полученного яблочного пектина соответствует требованиям кондитерского производства (производство мармелада, зефира, пастилы).
Пример 2:
1 кг сухого сырья — измельченной наземной части амаранта промывают 8-10-кратным объемом умягченной воды, подготовленной также, как в примере 1.
Заливают сырье 5 л такой же воды, добавляют ферментные препараты в количестве 0,1% к массе сырья в виде водного раствора. Каталитическая активность композиции ферментов составляет, ед/г:
• пектинлиаза — 20000
• гемицеллюлаза — 1500
• α-амилаза — 20
• целлюлаза — 7600
• кислая протеаза — 140
Смесь сырья с водой доводят до температуры 60-70°С и при периодическом перемешивании подвергают действию ферментов в течение 2 часов.
После чего смесь фильтруют через металлическую сетку с тканевым фильтром под вакуумом.
Полученный экстракт очищают и осветляют методом микрофильтрации, затем концентрируют методом ультрафильтрации в 5-10 раз, до содержания пектина в экстракте 3-8%.
Концентрат пектина подвергают деэтерификации, обрабатывая его препаратом высокоочищенной пектинэтеразы с активностью 280 ед/г в дозе 0,05 г/г пектина. Температура процесса — 40-45°С, рН, естественный для концентрата — 2,8-3,6. Продолжительность процесса — 2 часа.
Сушку деэтерифицированного концентра пектина проводят методом распыления в сушилке с температурой на входе 128-132°С и на выходе 60-65°С. Получают порошкообразный амарантовый пектиновый препарат со следующими весовыми показателями, %
• Содержание пектина — 70-75
• Содержание влаги — 8-12
• Содержание примесей, в том числе волокон — остальное
Качественные свойства полученного пектина характеризуются следующими показателями:
• Степень этерификации, % — 20
• Желирующая способность, 0SAG — 100±5
• Обсемененность, КОЕ — 15·101
Содержание пектина определяют стандартным способом, по ТУ 1096327-91 (1991 г.). Метод основан на осаждении пектина этанолом с последующим высушиванием осадка до постоянного веса.
Качественные показатели пектинов определяют в соответствии с ГОСТ-29186-91. Увеличение выхода пектина по сравнению с прототипом (3) составляет 10-15%. СЭ пектина из амаранта соответствует требованиям мясной и молочной промышленности, где он используется как структурообразователь и влагосвязывающий агент, а также в профилактических и лечебных продуктах питания.
Пример 3:
1 кг сухих цитрусовых альбедо (апельсиновое, лимонное) промывают 6-12-кратным объемом умягченной воды, подготовленной, как в примере 1.
Заливают сырье 6 л такой же воды, добавляют ферментные препараты в количестве 0,075% к весу сырья в виде водного раствора. Каталитическая активность композиции ферментов составляет, ед/г:
• пектинлиаза — 2500
• гемицеллюлаза — 1000
• α-амилаза — 30
• целлюлаза — 3500
• кислая протеаза — 280
Смесь сырья с водой доводят до температуры 60-70°С и при периодическом перемешивании подвергают действию ферментов в течение 1,6 часа.
После чего смесь фильтруют через металлическую сетку с тканевым фильтром под вакуумом.
Полученный экстракт очищают и осветляют методом микрофильтрации, затем очищают и концентрируют методом ультрафильтрации в 5-10 раз до содержания пектина в концентрате 3-8%.
Концентрат пектина подвергают деэтерификации, обрабатывая его пектинэстеразой с активностью 70 ед/г в дозе 0,2 г/г пектина в концентрате. Температура процесса — 40-45°С, рН-2,8.
Сушку деэтерифицированного концентрата пектина проводят методом распыления в сушилке с температурой на входе 128-132°С и на выходе 60-65°С.
Получают порошкообразный цитрусовый пектиновый препарат со следующими весовыми показателями, %:
• Содержание пектина — 80
• Содержание влаги — 8-12
• Содержание примесей, в т.ч. волокон — остальное.
Качественные свойства цитрусового пектина характеризуются следующими показателями:
• Степень этерификации, % — 62
• Желирующая способность, ° SAG 145±5
• Обсемененность, КОЕ — 10·101
Увеличение выхода пектина по сравнению с прототипом (3) составляет 5-7%. СЭ цитрусового пектина соответствует требованиям кондитерского производства (желейные продукты медленной садки), а также производства напитков.
Использование предложенного технологического решения позволяет увеличить выход пектина и получить препарат с заданной степенью этерификации, что позволяет использовать его в конкретных пищевых производствах: кондитерском, молочном, мясном, а также в производстве напитков и профилактических продуктов питания.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1324628, кл. А 23 L 1/06, 1985.
2. Патент РФ №20582953, кл. А 23 L 1/0524, опубликованный 27.01.1996 года.
3. Патент РФ №2181551, кл. А 23 L 1/0524, опубликованный 27.04.2002 года.
1. Способ производства пектинового препарата, характеризующийся тем, что растительное сырье обрабатывают при температуре 60-70°С композицией микробных ферментов, включающей пектинлиазу, гемицеллюлазу, амилазу, а также целлюлазу с активностью 2000-7600 ед/г и протеазу с активностью 70-280 ед/г, при этом суммарная доза микробных ферментов составляет 0,05-0,1% к массе сырья, далее осуществляют фильтрацию и концентрирование до содержания пектина 3-8%, после чего полученный концентрат обрабатывают в течение 0,25-2 ч препаратом пектинэстеразы с активностью 70-280 ед/г для получения пектина со степенью этерификации 20-68% с дальнейшей его сушкой до получения порошкообразного препарата.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют наземную часть амаранта в сухом измельченном виде.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют сухие яблочные выжимки.
findpatent.ru
Пектин пищевой. Технология. Оборудование. — Разработана безреагентная технология и оборудование для промышленного производства пищевого пектина из отечественного сырья.
Пектин пищевой. Безреагентная технология промышленного производства пектина из отечественного сырья.
Пектин — это полисахарид растительного происхождения. Он является строительным материалом клеточных стенок высших растений.
Пектин обладает рядом функциональных свойств: в сочетании с водой он проявляет себя в качестве загустителя, студнеобразователя, стабилизатора, эмульгатора, а также комплексообразователя — агента, связывающего катионы металлов.
Каждое из вышеуказанных свойств пектина имеет технологическое значение, а комплекс этих свойств у одного вещества определяет пектин как биополимер, особенно ценный для производства продуктов питания и в медицине.
Не смотря на то, что Россия обладает огромными ресурсами пектинсодержащего сырья (свекловичный жом, корзинки посолнечника, яблочные выжимки), а годовая потребность в пектине составляет (по разным оценкам) от 4 до 8 тыс. тонн в год, пектин в настоящее время на территории Российской Федерации не производится. При всей важности пектина для обеспечения жизнедеятельности организма человека, с распадом Советского Союза его производство было прекращено даже на тех заводах, которые производили его в небольших количествах. Такие заводы были в г. Бендеры (Приднестровье), г. Гайсине (Украина), в городах Краснодаре и Нальчике (Россия).
Для извлечения пектина из растительного сырья в настоящее время существуют различные технологии. Но они основаны на кислотном гидролизе и имеют, по крайней мере два существенных недостатка: кислотная экстракция не позволяет достаточно полно извлекать пектин из сырья, а сам процесс из-за использования жестких химических реагентов — кислот — не является экологически чистым. Кроме того для осаждения пектина из гидролизата в традиционной технологии используется этиловый спирт 70 — 96 % об., который очень существенно удорожает технологический процесс производства пектина.
Учитывая вышеизложенное, разработка безреагентного и экологически чистого способа получения пектина из отечественного растительного сырья с помощью ферментов и создание реального промышленного производства пектина является очень актуальной задачей.
Перспективным и эффективным сырьем для промышленного производства пектина является тыква. Эта сельхоз культура неприхотлива в выращивании и дает стабильные и высокие урожаи.
Нами разработана технология получения пищевого пектина из различного пектинсодержащего сырья. Технология исключает использование сильных кислот на всех стадиях процесса, делает производство пектина практически безвредным, является энергосберегающей и существенно снижает нагрузку на окружающую среду.
Предлагаемое технологическое решение обеспечивает качественно новый энергосберегающий способ получения пектина, который основан на применении ферментов микробного происхождения и физико-механических методов воздействия на пектинсодержащее сырье.
Специалисты ООО НПФ Ньютон разработали технологическую схему, реализующую предлагаемую новую технологию производства пектина из тыквы и других видов сырья. Технологическая схема включает в себя как типовое оборудование изготавливаемое ООО НПФ Ньютон, так и оборудование специально разработанное для реализации ноу-хау предлагаемой технологии.
По предлагаемой технологии была выработана опытная партия пектина в желеобразной форме из тыквы сорта «Витаминная». Результаты анализа пектина приводим в таблице:
1. Оценка по органолептическим показателям:
№ п/п | Наименование показателя | Нормы по ГОСТ 29 186- 91 | Результаты испытаний |
1 |
Внешний вид | Порошок тонкого помола, без посторонних примесей. Допускается наличие волокнистой фракции пектина в виде хлопьев. | Замороженное, однородное желе; без посторонних включений |
2 | Вкус | слабокислый | слабокислый |
3 | Запах | отсутствует | слабый аромат |
4 | Цвет | От светлого – серого до кремового | Светло-коричневый |
2. Оценка по физико-химическим показателям:
№ п/п | Наименование показателя | Нормы по ГОСТ 29186- 91 | НД на метод испытания | Результаты испытаний |
1 | Массовая доля влаги, % не более | 10 | по ГОСТ 29186- 91 | 76,7 |
2 | Выход пектина, % не менее |
|
|
|
3 | Содержание D-галактуроновой кислоты, % не более | 65 | ту JECFA на пектин
| 51,00 |
4 | Содержание свободных карбоксильных групп, % не менее | 3,7 |
| 4,00 |
5 | Содержание метоксильных групп, % не менее | 7 |
| 8,72 |
6 | Степень этерификации пектина, % не менее | 60 | ту JECFA на пектин | 68,76 |
7 | Студнеобразующая способность, SAG-USA, не менее | 150 | по ГОСТ 29186- 91 | 122,1 |
8 | рН 1 %-го водного раствора пектина при 25 0С | 2,9-3,6 | по ГОСТ 29186- 91 | 3,39 |
9 | Вязкость 1 %-го раствора пектина при 25оС, mPa∙s |
| ту JECFA на пектин | 4,90 |
| Параметры, которые не нормируются по международным стандартам и ГОСТам, но дополнительно были исследованы в данном образце | |||
10 | Балластные вещества, % |
| ту JECFA на пектин | 48,0 |
11 | Содержание сахарозы, % |
| №71620 «Roche Diagnostics» | 6,77 |
12 | Содержание глюкозы, % |
| 7,74 | |
13 | Содержание фруктозы, % |
| 1,78 | |
14 | Общее содержание сахаров, % не более |
| №71620 «Roche Diagnostics» | 17,0 |
15 | Содержание крахмала в пектине, % не более |
| №207748 «Roche Diagnostics» | Не обнаружено |
www.ds23.ru
О некоторых особенностях технологий производства пектина Текст научной статьи по специальности «Экономика и экономические науки»
УДК 664.292 ББК 36.84 Г-75
Грабишин Александр Сергеевич, аспирант кафедры экономики и ВЭД, ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», т.: 89184643613.
О НЕКОТОРЫХ ОСОБЕННОСТЯХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ПЕКТИНА
(рецензирована)
В статье кратко описана классическая технология выработки пектина, указан критерий промышленной значимости сырья. Приведены особенности технологии производства пектина при использовании различных типов сырья: из цитрусовых, из яблочных выжимок (сырых и высушенных), из жома сахарной свеклы (рассмотрена история технологии, указаны преимущества и недостатки технологии производства и свойств готового продукта).
Ключевые слова: пектин, технология пектина, жом сахарной свёклы, яблочные выжимки
Grabishin Alexander Sergeevich, Department of Economy and Foreign Trade, FSEIHPO ‘Kuban State Agrarian University’, tel.: 89184643613.
SOME FEATURES OF PECTIN PRODUCTION TECHNOLOGY
The article briefly describes the classical technology of pectin production, the criterion of industrial value of raw materials has been identified. Peculiarities of production technology of pectin by using different types of commodities: citrus, from apple marc (wet and dry), from sugar beet pulp (the history of technology, the advantages and disadvantages of production technology and properties of the finished product has been given) have been considered.
Keywords: pectin, the technology of pectin, sugar beet pulp, apple marc.
Отрасль производства пектина в пищевой индустрии сравнительно молода. Впервые промышленное производство пектина началось в 1908 году в Германии с выпуска пектинового концентрата, потребителями которого были домохозяйки и предприятия по производству желе и джемов. Этот опыт был быстро перенят и развит американцами, и уже в 1913 году Дугласу (Douglas) был выдан патент США за № 1.082,682 на промышленный способ получения пектина. За этим последовало быстрое развитие пектиновой индустрии в США и в Европе [4].
Впервые экспериментальное производство пектиновых веществ из цитрусовых выжимок было организовано в 1924 г. в США.
Получение пектина зарубежными компаниями в настоящий момент основано на кислотнотермическом гидролизе и спиртовом коагулировании пектина из экстракта. Условно процессы получения пектина можно разделить на три основные группы, включающие в себя:
— подготовку сырья, кислотный гидролиз протопектина, экстрагирование пектина из ткани сырья в водную массу (экстракт), очистку и концентрирование пектинового экстракта;
— спиртовое выделение пектина из экстракта в виде коагулята, его сушку и стандартизацию;
— процесс регенерации отработанных спиртов и утилизацию или обезвоживание твердых отходов и стоков пектинового производства [4].
Производство пектина по классической технологии целесообразно лишь при объемах производства не менее 2000 тонн пектина в год ввиду огромных затрат на производство, утилизацию кислых сред и амортизационные отчисления на восстановление технологического оборудования, работающего в агрессивных средах, а также содержание зданий и сооружений, включая дорогостоящие очистные сооружения, что является прямым следствием сложности процесса получения пектина по кислотно-спиртовой технологии [6].
Технологические особенности современного производства пектина у крупнейших мировых производителей абсолютно закрыты. Современные технологии пектина могут принципиально различаться по способу ведения процесса и аппаратурному оформлению. Следует отметить, что ведущие мировые производители пектинов используют специально разработанное или модифицированное оборудование.
Несмотря на кажущуюся несложность технологии, на практике в ней имеется много «ноу-хау», которые касаются как научной основы технологических приемов и параметров процесса, так и
аппаратурного оформления и являются интеллектуальной собственностью фирм-производителей. Некоторые особенности производства отражаются только в рекламных проспектах и отдельных публикациях.
Критерием оценки промышленной значимости сырья для пектинового производства является содержание пектиновых веществ, наибольшее их количество наблюдается в яблочных и цитрусовых выжимках. Из различного сырья могут быть экстрагированы различные количества пектина [26,27]. Коммерческий пектин экстрагируется из цитрусовой цедры, которая содержит примерно 25% пектина, и высушенных яблочных выжимок, содержащих примерно 15% пектина. Из жома свеклы — 10-20% пектина.
Пектиновые препараты, выделенные из свежего сырья, обладают большей молекулярной массой, чистотой и более высоким содержанием метоксильных групп, чем пектины, экстрагированные из сухого сырья, однако, несмотря на это, анализ промышленных способов консервирования пектиносодержащего сырья показывает, что для производства пектина целесообразно использовать сушеное сырье.
Кроме способа подготовки сырья, значительное влияние на выход высокожелирующего пектина имеют такие факторы, как вид применяемой кислоты, рН среды, температура и продолжительность экстрагирования. Существует взаимосвязь этих факторов. Так, некоторые авторы [19,23] использовали различные условия экстракции пектина, изменяя рН среды, температуру и время: рН среды варьировали в пределах 1,0-2,5, температура реакционной смеси — от 70 до 100°С, время гидролиза — от 20 мин до 12 ч. Установлено, что с увеличением времени экстрагирования, температуру реакционной среды целесообразно снижать до 70-80°С. Однако при температуре выше 50°С и понижении рН до 1,0 происходит значительный гидролиз гликозидных связей, в результате чего получается пектин с низкой молекулярной массой и худшей желирующей способностью [9].
Модифицирование общепринятой схемы способа выделения пектина обусловливает возможность получения высокомолекулярного продукта [19]. Изменения заключаются в том, что гидролиз сухих или свежих яблочных выжимок осуществляется 0,1 н раствором НС1 в 50%-ном этаноле. При этом увеличивается время гидролиза (3 ч) и снижается температура (40-45°С). Экстрагирование пектина из растительной массы производят 1 %-ным раствором ацетата натрия при рН 6,0-6,5 в течение 4 ч. [9]. Полученный пектиносодержащий экстракт с помощью разнообразных технологий целенаправленно подвергается дальнейшей обработке с целью производства пектинов, имеющих точно установленные специфичные свойства.
В Центральной Азии в начале 90-х годов прошлого столетия пектин из яблочного жома и створок хлопковых коробочек вырабатывался только в Узбекистане. С 1988 по 1992 год коллективом под руководством к.х.н. Х. Арифходжаевым была выработана на организованном в поселке «Пахта» Ташкентской области производстве опытная партия в две тонны так называемого «хлопкового» пектина. Сегодня большинство зарубежных производителей получают пектин из крупноплодных цитрусовых — жома грейпфрутов, мандаринов, лимонов, вывозимых с островов Карибского бассейна
— в них содержание пектина достигает 20-25 процентов.
По способам получения цитрусового пектина проведено большое количество исследований. Наиболее распространенным является следующий способ: апельсиновую кожуру измельчают на частицы размером до 5 мм, бланшируют в декальцинированной воде при 95-98°С в течение 5 мин, отжимают на гидравлическом прессе при 350 атм. и сушат при 60°С в течение 2 часов. Обезвоженный полуфабрикат упаковывают в герметичную тару. Содержание пектина в сухой массе 23,2-44,0%. При этом в полученном пектине содержится 50-64% галактуроновой кислоты и 4,24-7,03% метоксильных групп [25,7,12,10,9].
Г идролиз-экстрагирование пектина из цитрусового сырья во многих случаях проводят в кислой среде при рН 1,6-2,0 с применением НС1, НС103, Н3Р04, Н2Б04. Отличие состоит в использовании разных температурных режимов, времени экстрагирования и способов выделения пектинов [25, 7, 12,
9].
Пектин из яблочных выжимок составляет около 35% мирового объема пектиновых веществ и выпускается в США, Великобритании, Дании, Италии, Германии, Австрии, Болгарии, Польше и Венгрии. Европейская промышленность выпускает 40-50 наименований пектинов, которые предназначаются для кондитерских целей. Все они получены из яблок [18].
В нашей стране основным сырьем для производства пектина являются вторичные сырьевые ресурсы сокового производства — яблочные выжимки. Проведенный анализ литературных данных показал, что, несмотря на существующие промышленные технологические схемы, вопрос о влиянии физико-химических факторов на основные желирующие свойства пектиновых веществ разработан недостаточно.
Содержание пектиновых веществ в яблоках зависит также от сорта и района произрастания. Наибольшее количество пектина содержится в яблоках позднеспелых сортов. При хранении, яблок соотношение фракций пектиновых веществ изменяется. Общее содержание пектина, как правило, уменьшается. Так, в яблоках сорта Джонатан в начале хранения содержится 0,78 %, сорта Голден Делишес
— 0,80% пектиновых веществ, а в конце хранения остается 0,54% и 0,59% соответственно [8]. Нежелательно хранить влажные выжимки более 1 -2 часов без специальной обработки. Даже время, необходимое для транспортировки сырья с основного производства до места его переработки, может оказаться достаточным для потери качества. В результате сырье теряет свою пригодность для производства пектина. Установлено, что студнеобразующая способность пектина в яблочных выжимках снижается через 3 ч хранения выжимок до 63%, через 12 ч — до 52%, через 24 ч — до 43%, а через 48 ч — до 31% исходной студнеобразующей способности [26,27].
Следовательно, либо пектин должен быть экстрагирован из фруктовых выжимок сразу после отжатия сока, либо выжимки должны быть высушены. В таком виде они могут сохраняться несколько месяцев, но не более 10 месяцев, так как при годичном хранении студнеобразующая способность полученного из него пектина снижается на 10-12%.
Для получения пектина применяют в основном выжимки среднее спелых и позднеспелых сортов яблок. Очистку от воска производят при температуре 75-80°С в соотношении яблочные выжимки и гексан 1:3. Затем экстракт отделяют фильтрованием, осадок очищают промывной водой и используют для гидролиза протопектина. Выход воскоподобных веществ составляет 1,2%. В зависимости от физико-химических показателей яблочного вторичного сырья выжимок и типа получаемого пектина в каждом климатическом районе существуют особенности технологии их переработки.
Одним из ценных видов промышленного сырья для производства пектинов, особенно медицинского и фармацевтического назначения, является свекловичный жом. При среднем выходе сахара 12-13% свеклосахарное производство России дает к массе переработанной свеклы 80-83% сырого свеклосахарного жома. При физическом выражении при переработке 15 млн. т свеклы примерно 12 млн. т составляет свекловичный жом. Содержание пектиновых веществ в
свекловичном жоме в зависимости от зоны возделывания колеблется от 20 до 45% на сухую массу.
Пектин полученный из свеклы обладает наилучшими комплексообразующими свойствами и как детоксицирующее природное вещество не имеет аналога в мире. Данные исследований показывают, что из всех видов пектина (яблочный, цитрусовый и свекловичный) комплексообразующая способность, то есть способность связывать металлы (а именно она важна для профилактических препаратов) и выводить из организма ядовитые вещества и радионуклиды, у свекловичного пектина в три раза выше [15]. Японские ученые в свою очередь указывают на свекловичный пектин, как на самый лучший [18].
Никакой другой вид пектиносодержащего сырья не может конкурировать со свекловичным жомом по своей дешевизне. На сахарных заводах СНГ действует более 130 жомосушильных цехов общей мощностью 10 тыс. т сушеного жома в сутки, на которых при их работе в среднем 100 суток можно выработать не менее 800 тыс. т сушеного жома в год.
Процесс выделения свекловичного пектина протекает в более жестких условиях, чем цитрусового и яблочного пектинов. Это обусловлено наличием в молекуле свекловичного пектина ацетильных эфирных групп, отрицательно влияющих на желирующие свойства. Поэтому свекловичный пектин, полученный в производственных условиях, является низкомолекулярным продуктом. Кроме того, жесткие условия гидролиза способствуют деэтерификации не только ацетильных групп, но и метоксильных эфиров, благодаря чему свекловичный пектин в основном проявляет желирующие свойства в присутствии поливалентных металлов [3,9].
Способ получения свекловичного пектина из жома разработан Сосновским Л.Б. [9]. Другие способы, опубликованные в последние годы, являются модификациями этого способа. В качестве гидролизующего агента выбран 2 %-ный раствор НС1. Показано, что использование серной кислоты или гексаметофосфата натрия при гидролизе жома ухудшает качество пектина [3,5,9].
В 1955 г. на Нальчикской кондитерской фабрике был организован цех по выработке пищевого студнеобразующего пектина. Недостаток схемы — сравнительно небольшой выход пектина, повышен-ный расход спирта на очистку коагулята, многостадийность и сложность технологии.
С целью увеличения выхода пектина в 1957 г. И.М. Литвак и М.И. Барабанов (Киевский технологический институт пищевой промышленности) усовершенствовали технологическую схему получения пищевого пектина из жома [11], предложив повторное экстрагирование жома по окончании процесса гидролиза, а для сокращения расхода спирта — промывку полученного пектино-
алюми-ниевого коагулят водой. Выход пектина по такой схеме получения составил 15-16%. Но для кондитерской промышленности он не был рекомендован из-за невысоких студнеобразующих свойств.
Всесоюзным научно-исследовательском институтом кондитерской промышленности (ВНИИКП) была исследована зависимость качественных показателей пектиновых веществ от способа экстрагирования сахара из свекловичной стружки, температуру режима сушки жома, остаточного содержания сахара и других факторов. Установлено, что лучший состав имеют пектиновые вещества в образцах жома с завода, оснащенного диффузионным аппаратом тип БМА [16]. Наиболее высокой студнеобразующей способностью характеризуются пектиновые вещества, полученные из жома, высушенного при температуре теплоносителя в начале сушильного барабана не более 600°С, в конце его — не более 85°С. Остаточное содержание сахара в свекловичном жоме не должно превышать 0,8% [16]. Технологическая схема производства студнеобразующего пектина из сушеного свекловичного жома, разработанная ВНИИКП была реализованная на пектиновом заводе в г. Краснодаре в 1969 г. [17]. Быстрое и эффективное развитие пектинового производства могли обеспечить имеющиеся в достатке сырьевые ресурсы. Но отсутствие соответствующего органа управления, научных исследований, несовершенствование практических технологических процессов и их аппаратурного оформления привели к тому, что качество продукции не улучшалось. В результате технология не получила широкого распространения. Товарный сухой свекловичный пектин, который вырабатывал пектиновый завод «Краснодарский», представлял собой сероватобелый порошок, обладающий слабокислым вкусом, без постороннего привкуса и запаха. Влажность
— не более 14%. Содержание пектина не менее 70%. Степень метоксилированности — не менее 35% (ОСТ 18-62-72).
В современных экологических условиях особую актуальность приобретает такое свойство свекловичного пектина как комплекссообразующая способность, которая увеличивается с повышением рН экстракта при осаждении. Ионообменная обработка пектинового экстракта значительно увеличивает комплексообразующую способность пектина. В зависимости от степени обработки экстракта она составляет 408-480 мг РЬ2+/г, тогда как комплексообразующая способность промышленного свекловичного пектина составляет 192-220 мг РЬ2 !+/г [21].
Расчеты показывают, что из 1 т свежего свекловичного жома можно извлечь 10-12 кг пектина. Для выработки 170-180 тыс. т, т.е. для удовлетворения потребности всего населения СНГ в пектинопрофилактике, необходимо переработать около 15 млн. т сырого сырья или около 2 млн. т сушеного, что составляет 3-5 % среднего урожая корнеплодов. Сырье после экстракции можно использовать на корм.
Несмотря на то, что выработка пектина из свекловичного жома освоена и налажена 20 лет назад и, несмотря на преимущества — недефицитность и хорошую сохраняемость сырья, полную утилизацию отходов, — производство пектина не расширяется. Содержание пектиновых веществ в растительном сырье лишь 1,5-2,2%, поэтому их извлечение связано с большими затратами материалов и энергетических ресурсов, т.е. является малорентабельным.
Однако вследствие уникальности физикохимических свойств пектиновые вещества продолжают привлекать внимание. Большая потребность в пектиновых веществах как природных детоксикантах для людей, проживающих в неблагоприятных экологических условиях, требует срочной организации их производства на территории РФ.
Литература:
1. Андреев В.В., Науменко В.В., Паршакова Л.П. Способы получения и применения различных типов пектинов // Пищевая технология. 1998. №6. 17 с.
2. Способ производства яблочно-пектиновой пасты: а.с. 888915 СССР: МКИ А 23 L 1/04. А 23 L 1/06 / B.C. Баранов, З.В. Василенко, B.C. Михаилов, О.И. Ослабко. — №2900762/28-13; заявл. 25.03.80; опубл. 15.12.81, Бюл. №46.
3. Бондарь С.Н., Голубев В.Н. Экстрагирование свекловичного пектина // Пищевая промышленность. 1992. №12. С. 18-19.
4. Ван Муорик С.В. Современные тенденции развития промышленности пищевых добавок и ингридиентов // Пищевые ингридиенты — сырье и добавки. 2004. №1.
5. Голубев В.Н., Бондарь С.Н. Мембранная обработка экстрактов свекловичного пектина // Пищевая промышленность. 1992. №1. С. 27-28.
6. Голубев В.Н., Шелухина Н.П. Пектин: химия, технология, применение. М., 1995. 317 с.
7. Деренько С.А., Супрунов Н.И. К технологии получения пектиновых веществ из плодов папайи // Химия природных соединений. 1989. № 6. С. 777-780.
8. Зайко Г.М., Гайворонская И.А., Хадкевич В.А. Содержание пектина в плодах, овощах и продуктах их переработки: (обзор) // Пищевая технология. 1989. №1793. С. 17.
9. Ильина И.А. Научные основы технологии модифицированных пектинов. Краснодар, 2001. 256 с.
10. Крикова Н.И., Щербак С.Н., Компанцев В.А. Спектрофотометрическое изучение водных растворов свекловичного, яблочного, цитрусового пектинов в присутствии ионов меди, свинца, кадмия. Пятигорск: Пятигорский фармацевтический институт, 1990. С. 9.
11. Литвак И.М., Баранов М.И. Изучение технологических условий получения пищевого пектина из жома // Труды Киевского технол. ин-та пищевой пром-сти. Киев, 1959. Вып. 21. С. 16-19.
12. Микеладзе О.Г. Разработка технологии получения пектиновых веществ из вторичного сырья при производстве консервированного мандаринового сока: автореф. дис. … канд. техн. наук. Одесса, 1990. С. 22.
13. Способ получения пектина из яблочных выжимок: а.с. 577212 СССР / В.Г. Моисеева, Г.М. Зайко, Ю.М. Шапиро. — №00577212; заявл. 25.10.1977, Бюл. №25.
14. Моисеева В.Г., Бархатов В.Ю. Физико-химические свойства пектинов яблок Кубани // Пищевая технология. 1972. №3. С. 34-36.
15. Итоги оценки медицинских аварий на Чернобыльской АЭС / Л.М. Овсянникова [и др.] // Тез докл респ науч-практ конф. Киев, 1991. С. 164-165.
16. Парфененко В.В. Усовершенствование технологии производства пектина из свекловичного жома: автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1969. 32 с.
17. Сборник материалов Всесоюзного совещания по вопросам технологии и химии пектина. М.: ЦНИИТЭИПищепром, 1962. 103 с.
18. Суржик О. Добавьте пектина // Зеркало недели — человек. 1997. №34 (151). С. 18-20.
19. Способ поучения пектина: а.с. 840043 СССР, МКИ С 08 В 37/06. / М.П. Филипов, ГА. Школенко, Р.Е. Морозова. — №277933/23-05; заявл. 14.06.79; опубл. 23.06.81, Бюл. №23.
20. Фремель А.Б. Использование отходов свекловичного производства. М.: ЦНИИТЭИПищепром, 1963. 115 с.
21. Хатко З.Н. Биохимическое обоснование и разработка способов получения высокоочищенного свекловичного пектина: дис. . канд. техн. наук. Краснодар, 1997. 151 с.
22. Хужоков Ж.Д., Парфененко В.В. Производство и применение пектина (опыт Нальчикской кондитерской фабрики). Нальчик, 1961. 111 с.
23. Шом М., Моисеева В.Г., Таран А.А. Факторы влияющие на процесс гидролиза, выход и качество пектина // Пищевая технология. 1982. №4. С. 122-124.
24. Юдинцева И.В., Вакалов Н.А. Оптимальные условия осаждения свекловичного пектина // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1973. №6. С. 41-42.
25. Грънчев Д., Георгиева И., Волкова Р. Получаване на цитрусов пектин у нас // Бьлг. плод, запенчуцин и консервы. 1980. №8. С. 13-14.
26. http://www.esi.ru/property.htm
27. http://pektin.ru/index.php?id=2
cyberleninka.ru
Способ получения пектина
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению пектина и фруктового порошка из вторичных сырьевых ресурсов перерабатывающих отраслей. Способ включает промывание в воде исходного сырья — купажа сухих измельченных до 2-3 мм выжимок, полученных от переработки мелкоплодных яблок сортов Пурпуровая, Добрыня и Фонарик, взятых в соотношении 1:1:0,5 соответственно. После чего замачивают выжимки в подогретой до 45-50°С молочной сыворотке в течение 2 часов при их соотношении 1:(4,5-4,9) соответственно. Осуществляют гидролиз-экстрагирование при температуре 70-75°С в течение 1 часа, рН среды 3,0-3,5 и частоте вращения рабочего органа 5000 об/мин. Центрифугируют гидролизную смесь с получением твердой фазы и пектинового экстракта, который охлаждают до 20°С, нейтрализуют пищевой содой до рН, равной 7, очищают через анионит и концентрируют в течение 2-х часов при температуре 80-85°С до содержания сухих веществ 60-65%. Осаждают пектин этанолом, отделяют и проводят его двукратную промывку этанолом, подвергают сушке и измельчению. Расширяется сырьевая база, более полно используются вторичные сырьевые ресурсы, полученный пектин обладает высоким выходом. 1 з.п. ф-лы, 5 табл.
Изобретение относится к пищевой промышленности при получении пектина и фруктового порошка из вторичных сырьевых ресурсов перерабатывающих отраслей.
Пектиновые вещества обладают ценными биологическими эффектами, наиболее известным из которых является обезвреживающее действие тяжелых металлов и радионуклидов при попадании в организм человека. Детоксицирующая способность пектина основана на взаимодействии молекул пектина с катионами тяжелых и радиоактивных металлов с образованием нерастворимых комплексов, которые не всасываются и выводятся из организма. Это свойство пектинов дает основание рекомендовать их в качестве лечебного и профилактического средства для людей, находящихся в среде, загрязненной радионуклидами и тяжелыми металлами, связанных с производством и использованием пестицидов.
Традиционно экстракцию пектиновых веществ из растительного сырья проводят в присутствии кислот, щелочей, органических растворителей и других химикатов, несовместимых с понятием «пищевой продукт», что в итоге требует больших количеств воды для очистки полученных веществ.
Известен способ получения пектина из выжимок дикорастущих сортов яблок, включающий гидролиз-экстрагирование яблочного сырья при соотношении выжимок и экстрагента 1:10, температуре процесса 95-98°С и рН среды 1,8-2,0 в течение 1,0 ч с последующим выделением пектина (Дончепко Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов. / Учебное пособие. — М.: ДеЛи, 2000. — С.118-119).
Недостатками данного способа является повышенный расход экстрагента, а также высокая температура процесса гидролиза-экстрагирования, которая может привести к термической деструкции пектиновых веществ.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения плодово-ягодного пектина, по которому растительное сырье готовят к гидролизу, гидролиз протопектина ведут в присутствии соляной кислоты концентрации 0,5-2,0% при гидромодуле 1:5-1:7 и температуре 75-78°С в течение 2 ч, твердую фазу отделяют, осаждают продукт этанолом; отделяют осадок и промывают его этанолом (RU, патент 2095996, кл. С08В 37/06, 1997, прототип).
Недостатком этого способа является длительность процесса гидролиза-экстрагирования, требующая дополнительных затрат энергии, и то, что в качестве гидролизующего агента используют водный раствор неорганической кислоты, что ухудшает экологические условия труда и сказывается на качестве пектина.
Техническая задача — разработка способа получения пектина с улучшенными экологическими свойствами, расширение сырьевой базы и уменьшение загрязнения окружающей среды за счет более полного использования вторичных сырьевых ресурсов.
Технический результат достигается за счет того, что, в отличие от прототипа, способ получения пектина характеризуется тем, что он включает промывание в холодной воде в течение 15-20 минут исходного сырья — купажа сухих измельченных до 2-3 мм выжимок, полученных от переработки мелкоплодных яблок сортов Пурпуровая, Добрыня и Фонарик, взятых в соотношении 1:1:0,5 соответственно, после чего замачивают выжимки в подогретой до 45-50°С молочной сыворотке в течение 2 часов при их соотношении 1:(4,5-4,9) соответственно, затем осуществляют гидролиз-экстрагирование при температуре 70-75°С в течение 1 часа, рН среды 3,0-3,5 и частоте вращения рабочего органа 5000 об/мин, центрифугируют гидролизную смесь в течение 10 минут с получением твердой фазы и пектинового экстракта, который охлаждают до 20°С, нейтрализуют пищевой содой до рН, равной 7,0, очищают через анионит и концентрируют в течение 2-х часов при температуре 80-85°С до содержания сухих веществ 60-65%, осаждают пектин этанолом, отделяют и проводят его двукратную промывку этанолом, подвергают сушке и измельчению. Оставшуюся после центрифугирования твердую фазу сушат, диспергируют, рассеивают.
Молочная творожная сыворотка, являясь продуктом переработки молочного производства, содержит значительное количество минеральных веществ и витаминов и используется в данном способе получения пектина в качестве экстрагента. Кроме того, переработка молочной сыворотки оказывает неоценимую помощь в поддержании благополучной экологической обстановки в районе ее производства.
В качестве исходного сырья использовали измельченные до 2-3 мм сухие выжимки от переработки мелкоплодных яблок Сибири в соковом производстве. Молочную творожистую сыворотку с кислотностью 290°Т предварительно нагревали до 90-95°С в течение 15 минут, затем фильтровали, фильтрат (молочную сыворотку) направляли на замачивание предварительно промытых в течение 15-20 минут выжимок от мелкоплодных яблок.
Пример. Брали в качестве исходного сырья 1 кг — купажа сухих измельченных до размера частиц 2-3 мм выжимок, полученных от переработки мелкоплодных яблок сортов Пурпуровая, Добрыня и Фонарик, взятых в соотношении 1:1:0,5 соответственно с массовой долей сухих веществ 94%, промывали в холодной воде в течение 15-20 мин, замачивали в предварительно подогретой до 45-50°С молочной сыворотке течение 2 ч. Далее проводили гидролиз-экстрагирование смеси в экстракторе при частоте вращения рабочего органа 5000 об/мин, рН среды 3,0-3,5 и температуре от 65 до 80°С. Гидролизную смесь центрифугировали, получая пектиновый экстракт и твердую фазу. Проводили охлаждение экстракта до комнатной температуры, его нейтрализацию пищевой содой до рН 7 с последующей очисткой через анионит. Очищенный от полифенолов экстракт концентрировали в течение 2 ч при температуре 80-85°С до содержания сухих веществ 60-65%, получая пектиновый концентрат, после чего проводили осаждение пектина этанолом и двукратную промывку осадка этанолом с концентрацией 70% и 96%. Полученный продукт подвергали сушке, измельчали и просеивали, расфасовывали; при этом получали пектин с влажностью 10,1-12%. Оставшуюся после центрифугирования твердую фазу сушили, диспергировали и рассеивали, получая фруктовый порошок, который использовали в кондитерской промышленности.
Были проведены эксперименты при разном соотношении (гидромодуле) выжимок и экстрагента, продолжительности и рН экстракции и времени концентрирования пектинового экстракта.
Выход пектина составил 2,6-3,2% от исходного сырья, желирующая способность по Сосновскому 329-350 мм рт.ст.
В табл.1 приведены примеры получения пектина при различных режимах.
В табл.2 и 4 представлены физико-химические показатели пектина.
В табл.3 приведены полученные результаты по содержанию полифенолов и пектиновых веществ в исходном сырье и промежуточных продуктах.
В табл.5 представлена технологическая схема получения пектина.
В результате проведенных исследований выяснены оптимальные режимы способа получения пектина (табл.1): в качестве исходного сырья используют сухие измельченные до 2-3 мм выжимки мелкоплодных яблок: купаж сортов Пурпуровая — Добрыня — Фонарик в соотношении 1:1:0,5 соответственно, которые промывают в холодной воде в течение 15-20 минут, замачивают в подогретой до 45-50°С в молочной сыворотке в течение 2 часов при их соотношении 1:(4,5-4,9) соответственно при температуре 45-50°С, затем осуществляют гидролиз-экстрагирование при температуре 70-75°С в течение 1 часа, рН среды 3,0-3,5 и частоте вращения рабочего органа 5000 об/мин, центрифугируют гидролизную смесь в течение 10 минут и оборотах рабочего органа 3000 об/мин, полученный пектиновый экстракт охлаждают до 20°С, нейтрализуют до рН, равной 7,0 пищевой содой. Затем охлажденный экстракт пропускают через анионит, концентрируют при температуре 80-85°С в течение 2-х часов до содержания сухих веществ 60-65%, получая пектиновый концентрат с влажностью 35-40%. Пектиновый концентрат с влажностью 35-40% можно направить на расфасовку и дальнейшее использование в кондитерской промышленности или направить на получение пектина. С этой целью с помощью этанола проводят осаждение пектина из пектинового концентрата, фильтрацию, двукратную промывку осадка 70% и 96% этанолом, сушку, измельчение и расфасовку в виде порошка с влажностью 10,1-12% (табл.2). Выход пектина составил 2,6-3,2% от исходного сырья. В табл.2 показано, что полученный пектин имеет следующую физико-химическую характеристику: это порошок с влажностью 10,1-12,0%, степень метоксилирования его — 52,7-63,5%, содержание ацетильных групп — 0,5-0,61%, средняя молекулярная масса — 55000-65800 ед., желирующая способность по Сосновскому 329-350 мм рт.ст.
При меньшем соотношении купажа сухих выжимок сортов мелкоплодных яблок Пурпуровой, Добрыни, Фонарика, равном 1:4, полученная смесь трудно перемешиваема из-за высокой плотности пульпы и при этом происходит неполное выделение пектиновых веществ (опыт 2) в экстракт, т.е. чистота экстракта составляет 0,23, а выход пектина — 1,7% от массы сырья. В то время как при оптимальных режимах (опыты 4, 5, 8, 9) показатель чистоты экстракта ПВ/СВ составляет 0,61-0,9 (табл.1), а выход пектина 2,6-3,2.
При большем соотношении (опыт 11. таб.1) купажа сухих выжимок — молочная сыворотка в соотношении 1:5,0-5,5 происходит неоправданное увеличение расхода молочной сыворотки и увеличение энергозатрат на осуществление последующих операций (центрифугирование, концентрирование и т.д.), но не происходит улучшение показателей по выходу пектина, так выход пектина в процентах от сырья составил 2,5%, а при оптимальных режимах процесса 2,6-3,2 мм рт.ст., жилирующая способность пектина низкая и составляет 242 мм рт.ст, при оптимальных режимах — 329-350 мм рт.ст., показатель чистоты экстракта -0, 38, а при оптимальных режимах этот показатель равен 0,61-0,9 (табл.1), не происходит улучшение пектина по его молекулярной массе (40100 ед.), при этом влажность пектина превышает норму и составляет 12,5% при норме 12,0% (табл.4).
Понижение температуры процесса гидролиза-экстрагирования до 65°С (опыт 3 и 7) приводит к снижению выхода пектина от сырья до 2,0% (табл.1), а при оптимальных режимах он составил 2,6-3,2%, жилирующей способности до 239 и 266 мм рт.ст. соответственно, а при оптимальных режимах она составляет 329-350 мм рт.ст., также снижается показатель чистоты экстракта до 0,35 и 0,42 соответственно (табл.1), в то время как при оптимальных режимах составляет 0,61-0,9, снижается качество пектина, при этом влажность пектина составляет 13,2 и 12,5 соответственно, что превышает норму (12%) (табл.4).
При повышении температуры (табл.1) гидролиза-экстрагирования до 80°С (опыты 6 и 10), жилирующая способность пектина снизилась до 294 и 253 мм рт.ст. соответственно, вместо 329-350 мм рт.ст., при оптимальных режимах; показатель чистоты экстракта снизился до 0,58 и 0,53 соответственно, вместо 0,61-0,9 при оптимальных режимах, средняя молекулярная масса (табл.4) пектина составила 53500-43300 соответственно, вместо 55000-65800 ед. при оптимальных режимах.
Присутствие большого количества ацетильных групп (табл.2 и 4) влияет, главным образом, на снижение желирующей способности пектина и его молекулярную массу, которые являются существенными показателями для качества пектина. Так, в опытах 4, 5, 8, 9 наблюдается наибольшая молекулярная масса (55000-65800 ед.) по сравнению с другими опытами.
Согласно приведенной технологической схеме (табл.5) помимо пектина, в зависимости от цели, можно получать пектиновый концентрат, который представляет собой темную красно-коричневую густую сиропообразную жидкость с содержанием пектиновых веществ — 3,64-4,51%, сухих веществ 64,1-65,8%, Р-активных веществ (полифенолов) — 0,45-0,51%. Пектиновый концентрат может быть использован в кондитерской промышленности.
За счет наличия значительного количества антоцианов в исходном сырье полученный фруктовый порошок (табл.4) имеет красный цвет, что позволит исключить красители при его использовании в кондитерской промышленности. Фруктовый порошок содержит не менее: сухих веществ 92,0%, общий сахар — 19,0, витамин С — 32 мг/100 г, пектиновые вещества — 0,74%, органические кислоты — 10,6%, его плотность 0,7, продолжительность хранения не более 12 месяцев.
Использование в качестве сырья купажа сухих выжимок мелкоплодных яблок сорта Пурпуровой, Добрыни, Фонарика позволяет расширить сырьевую базу производства пектинопродуктов, особенно в условиях Сибири где накопление пектиновых веществ обусловлено климатическими условиями, осуществить комплексную переработку сырья.
Следует отметить, что по содержанию витамина С все мелкоплодные сорта яблок превосходят южные сорта, и большинство из них не уступает сортам, районированным в средней полосе страны, поэтому при безотходной переработке их надо рассматривать как важный источник витамина С.
Мелкоплодные яблоки следует также рассматривать как важный источник Р-активных веществ, которые, кроме биологической активности, играют роль стабилизатора витамина С.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что использование молочной сыворотки в качестве экстрагента позволяет исключить применение химически вредных кислот. Предложенный способ получения пектина предусматривает экологически безопасное производство, а также переработку вторичных сырьевых ресурсов, которые представлены отходами сокового, молочного и пектинового производств.
Сегодня в связи с индустриализацией рынка продуктов питания немаловажное значение приобретают проблемы промышленного производства и хранения продуктов, содержащих основные пищевые вещества для организма человека. Так, полученные по предложенному способу пектин и фруктовый порошок позволят обеспечить бесперебойную работу некоторых отраслей пищевой промышленности, где используются данные пектинопродукты. Принципиальное значение имеет тот факт, что данный способ производства является безотходным, экологически чистым и в максимальной степени соответствует концепции повышения эффективности природопользования.
Способ легко может быть использован в пищевом производстве.
| Таблица 1 | ||||||||||
| № п/п | Соотношение купажа выжимок и экстрагента | Температура гидролиза-экстрагирования, °С | рН гидролизата | Время гидролиза-экстрагирования, мин | Время концентрирования, ч | Выход пектина (%) от сырья | Желирующая способность пектина, мм рт.ст. | Показатель чистоты экстракта, ПВ/СВ | Содержание СВ в пектиновом концентрате, % | Содержание ПВ в пектиновом концентрате, % |
| 1 прототип | 1:5 (сухие яблочные выжимки и 2%-ный р-р HCl) | 75 | — | 120 | — | 3,0 | 280 | — | — | — |
| 2 | 1:4 | 70 | 3,0 | 45 | 1,8 | 1,7 | 217 | 0,23 | 68,1 | 1,93 |
| 3 | 1:4,5-4,9 | 65 | 3,0 | 60 | 2,0 | 2,0 | 239 | 0,35 | 60,9 | 1,75 |
| 4 | 1:4,5-4,9 | 70 | 3,0 | 60 | 2,0 | 2,6 | 344 | 0,90 | 65,0 | 4,51 |
| 5 | 1:4,5-4,9 | 75 | 3,0 | 60 | 2,0 | 2,6 | 335 | 0,75 | 65,8 | 3,77 |
| 6 | 1:4,-4,9 | 80 | 3,0 | 60 | 2,0 | 2,9 | 294 | 0,58 | 66,0 | 2,89 |
| 7 | 1:4,5-4,9 | 65 | 3,5 | 60 | 2,0 | 2,0 | 266 | 0,42 | 63,5 | 2,10 |
| 8 | 1:4,5-4,9 | 70 | 3,5 | 60 | 2,0 | 3,2 | 350 | 0,88 | 64,1 | 4,42 |
| 9 | 1:4,5-4,9 | 75 | 3,5 | 60 | 2,0 | 3,2 | 329 | 0,61 | 65,0 | 3,54 |
| 10 | 1:4,5-4,9 | 80 | 3,5 | 75 | 2,0 | 2,2 | 253 | 0,53 | 65,5 | 2,66 |
| 11 | 1:5,0-5,5 | 75 | 3,5 | 60 | 2,5 | 2,5 | 242 | 0,38 | 64,8 | 2,07 |
| Таблица 2 | ||||
| Физико-химическая характеристика пектина | ||||
| Показатель | № опыта | |||
| 9 | 5 | 8 | 4 | |
| Влажность пектина, % | 12,0 | 11,4 | 10,1 | 12,0 |
| Степень метоксилирования, % | 63,5 | 57,7 | 52,7 | 53,4 |
| Содержание ацетильных групп, % | 0,50 | 0,61 | 0,54 | 0,52 |
| Средняя молекулярная масса, ед. | 65800 | 65400 | 57800 | 55000 |
| Желирующая способность пектина, мм рт.ст. | 329 | 335 | 350 | 344 |
| Таблица 3 | ||||
| Содержание пектиновых веществ и полифенолов в исходном сырье и промежуточных продуктах | ||||
| Показатель | № опыта | |||
| 9 | 5 | 8 | 4 | |
| Содержание | ||||
| Р-активных веществ, %: | ||||
| в сырье | 1,21 | 1,3 | 1,36 | 1,40 |
| в экстракте (до фильтрации) | 0,22 | 0,22 | 0,26 | 0,28 |
| в концентрате | 0,51 | 0,46 | 0,45 | 0,49 |
| Содержание пектиновых | ||||
| веществ, %: | ||||
| в сырье | 2,31 | 2,31 | 2,31 | 2,31 |
| в экстракте (до фильтрации) | 0,34 | 0,33 | 0,35 | 0,35 |
| в концентрате | 3,64 | 3,77 | 4,42 | 4,51 |
| Содержание СВ в концентрате, % | 65,0 | 65,8 | 64,1 | 65,0 |
| Таблица 4 | ||||||
| Физико-химическая характеристика пектина | ||||||
| Показатель | № опыта | |||||
| 2 | 3 | 6 | 7 | 10 | 11 | |
| Влажность пектина, % | 9,7 | 13,2 | 11,1 | 12,7 | 11,6 | 12,5 |
| Степень метоксилирования, % | 56,3 | 51,0 | 55,9 | 56,8 | 54,6 | 50,1 |
| Содержание ацетильных групп, % | 0,55 | 0,62 | 0,68 | 0,66 | 0,67 | 0,65 |
| Средняя молекулярная масса, ед. | 36800 | 47200 | 53500 | 52100 | 43300 | 40100 |
| Желирующая способность | 217 | 239 | 294 | 266 | 253 | 242 |
1. Способ получения пектина, характеризующийся тем, что он включает промывание в холодной воде в течение 15-20 мин исходного сырья — купажа сухих измельченных до 2-3 мм выжимок, полученных от переработки мелкоплодных яблок сортов Пурпуровая, Добрыня и Фонарик, взятых в соотношении 1:1:0,5 соответственно, после чего замачивают выжимки в подогретой до 45-50°С молочной сыворотке в течение 2 ч при их соотношении 1:(4,5-4,9) соответственно, затем осуществляют гидролиз-экстрагирование при температуре 70-75°С в течение 1 ч, рН среды 3,0-3,5 и частоте вращения рабочего органа 5000 об/мин, центрифугируют гидролизную смесь в течение 10 мин с получением твердой фазы и пектинового экстракта, который охлаждают до 20°С, нейтрализуют пищевой содой до рН, равной 7, очищают через анионит и концентрируют в течение 2-х ч при температуре 80-85°С до содержания сухих веществ 60-65%, осаждают пектин этанолом, отделяют и проводят его двукратную промывку этанолом, подвергают сушке и измельчению.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оставшуюся после центрифугирования твердую фазу сушат, диспергируют и рассеивают.
findpatent.ru
«Надеюсь, что отечественному пектиновому производству по моей технологии — быть»
Он также удостоен 12 золотых, 7 серебряных, 2 бронзовых медалей и 2 специальных медалей имени Тесла, Гран-при на международных выставках и в салонах изобретений, инноваций и новых технологий. Директор НИИ, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки Кубани, почетный работник науки и техники РФ, действительный член Международной академии инженерных наук и Академии проблем качества Людмила Донченко в эксклюзивном интервью рассказала ИД «ЕвроМедиа» об уникальности изготовления и применения пектина.
Пусть пища будет твоим лекарством
—Людмила Владимировна, среди ваших наград есть совершенно уникальная — Медаль гения. Расскажите подробнее об инновационной деятельности вашего творческого научного коллектива.
— Медалью гения мы награждались даже дважды. Основным научно-инновационным проектом нашего НИИ является разработанная технология жидкого пектина и продуктов питания на его основе. Поскольку пектиновые вещества являются функциональными ингредиентами, то пектиносодержащие продукты рассматриваются на мировом продовольственном рынке как продукты здорового и специального питания. НИИ достаточно активно занимается созданием новых видов функциональных продуктов питания. Данное направление является весьма актуальным в современных экологических условиях. Реализуется принцип Гиппократа «Пусть пища будет твоим лекарством». Так, в последние три года сотрудниками нашего НИИ разработаны новые виды пектиносодержащих напитков, которые в промышленных условиях вырабатываются на венгерском предприятии Sunland и реализуются не только в странах ЕС, но и в России.
Жидкий пектин получил японский сертификат качества, что дает возможность его реализации в Японии. В настоящее время пектин и продукция на его основе проходят испытание в лабораториях Таможенного Союза для их реализации в Белоруссии и Казахстане. В настоящее время по договорам в НИИ ведутся разработки по созданию новых видов функциональных продуктов питания с высокой пищевой ценностью из плодов унаби и бездрожжевого хлеба из муки тритикале с жидким пектином (КФХ «Церен»). Положительным является тот факт, что разработанный хлеб имеет низкий гликемический индекс и уже заинтересовал Российскую диабетическую ассоциацию. В связи с этим внедрение разработки планируется на хлебопекарных предприятиях страны.
— Пектин называют санитаром человеческого организма, который «работает столь эффективно и старательно, что не оставляет после себя практически никакого мусора и при этом не нарушает бактериологического баланса организма». Не преувеличена ли, на ваш взгляд, его значимость?
— Отнюдь. Пектин действительно великолепный чистильщик, способный практически избавить нас от токсических соединений, попадающих в наш организм из внешней среды и продуктов питания. Выводя из организма токсичные металлы, радионуклиды, некоторые пестициды, пектин одновременно повышает уровень антиоксидантной системы организма и улучшает состав микрофлоры желудочно-кишечного тракта и носоглотки. Установлено, что пектин с высокой молекулярной массой более эффективен, чем пектин с низкой молекулярной массой в снижении уровня холестерина, на основании чего сделано предположение, что гипохолестеринемические свойства пектина зависят от вязкости. Следует отметить, что пектиновая молекула, не подвергшаяся действию высоких температур, как правило, имеет более высокую молекулярную массу и, как следствие, высокую вязкость. Это также определяет преимущество жидкого пектина перед сухим.
Имеются эффективные практические результаты применения жидкого пектина при лечении аллергических заболеваний различной природы. Кроме того, жидкий пектин может смешиваться с различными экстрактами необходимых лекарственных растений и эффективно применяться в лечебном питании благодаря способности пектина к пролонгированию действия биологически активных соединений. Такое свойство пектина позволит расширить ассортимент пектинопродуктов функционального и лечебного питания с высокой физиологической эффективностью. На наш взгляд, жидкий пектин должен стать напитком каждого дня, как вода, чай, кофе, соки или другие напитки. Жидкий пектин включает 4% пектиновых веществ, 140 мг% калия, 17,5 мг% кальция, 11,5 мг% магния, 5 мг% фосфора, 21 мг% натрия. Такой состав обеспечивает его профилактическое и адаптационное воздействие на организм человека. Это также ускоряет течение восстановительных процессов и позволяет корректировать различные нарушения обменных процессов, возникающих при стрессовых ситуациях.
Технология, не имеющая аналогов в мировом производстве
— Как давно вы подружились с пектиновой темой?
— С пектином я впервые познакомилась еще в студенческие годы, а после окончания института свою трудовую деятельность начала на Краснодарском пектиновом заводе. Считаю это большим подарком судьбы. В последующие годы занималась научными исследованиями и технологическими разработками по проблеме пектина и пектиносодержащей продукции. В свое время была самым молодым доктором наук в СССР по данной научной специальности. Проблема организации производства пектина и пектинопродуктов приобрела особую актуальность в СССР — в период ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. По результатам промышленных испытаний межведомственная комиссия Центросоюза и Министерства оборонной промышленности в рамках реализации постановления Верховного Совета СССР приняла решение о строительстве 10 пектиновых заводов по разработанной мной технологии. Распоряжением Кабинета министров СССР было принято решение о строительстве завода по разработанной новой технологии в г. Липецке. Была назначена администрация завода, однако проект не был реализован в связи с распадом СССР. Организация производства пектина не теряет своей актуальности и сегодня, поэтому технология пектина и пектинопродуктов была мною усовершенствована. Скажу больше: была разработана технология жидкого пектина, не имеющего аналогов в мировом производстве, которая позволяет получать пектин с более высокой физиологической активностью.
Второе не менее важное отличие: разработанная нами технология производства пектина является экологически чистой и не требует специальных мер защиты от чрезвычайных ситуаций, связанных с применением опасных веществ. На настоящий день разработки НИИ защищены 318 патентами РФ на изобретения. Они предусматривают переработку любого промышленного пектиносодержащего сырья: свекловичного жома — отходы свеклосахарного производства, яблочных, виноградных и цитрусовых выжимок — отходы сокового производства, кормового арбуза и др. с получением жидкого и сухого пектина, пектиносодержащих порошка, пасты и кормов для животных. НИИ Биотехнологии и сертификации активно сотрудничает с различными предприятиями и организациями среднего и малого бизнеса. В активе НИИ около 70 таких заказчиков. Следует заметить, что к нам стали обращаться не только известные в нашем крае и России производственные компании, но и зарубежные организации. Начаты также исследовательские работы и с бизнес-компаниями Малайзии, Южной Кореи, Казахстана и Азербайджана.
— Вы совсем недавно участвовали во II Международном военно-техническом форуме в Кубинке. Уникальные разработки НИИ заинтересовали и военно-промышленный комплекс?
— Да, наш проект демонстрировался на аллее промышленных инноваций форума. Мы участвовали в конкурсном отборе среди примерно 100 инновационных проектов, чтобы получить приглашение как гражданский вуз на участие на столь престижной площадке.
Почему наши инновационные продукты становятся востребованными оборонным комплексом? По данным военных медиков, выполнение военнослужащими боевых и учебно-боевых задач в экстремальных условиях, обусловленных интенсивными физическими нагрузками и выраженным психоэмоциональным напряжением, приводят к негативным изменениям функционального состояния всех органов и систем организма, нарушению обменных процессов. В то же время результаты анализа пищевого статуса населения России подтверждают дефицит пищевых волокон в рационе питания. Известно, что недостаток пищевых волокон в питании способствует не только нарушению функций толстого кишечника, но и преждевременному старению, развитию ожирения, сахарного диабета, заболеваний сердечно-сосудистой системы, холецистита и рака кишечника. В связи с этим в последние годы особое внимание исследователей привлекает пектин, оказывающий многоплановое физиологическое воздействие на организм человека. Наш НИИ, помимо проведения работ по испытанию пищевой продукции для организации производства пектина и пектиносодержащей продукции в России, предлагает достаточно широкий спектр технологических услуг — от разработки технологического регламента на производство пектина и пектиносодержащей продукции, авторского надзора выполнения проектно-технологических работ до выпуска готовой продукции. Я считаю, что уровень технологий и применяемого научного и испытательного оборудования обеспечивает качество нашей жизни, неотъемлемым условием которой является здоровье нации. Последняя категория современного общества обеспечивается комплексом постоянных действий системы здравоохранения. Но правомерно ли признать эффективной систему здравоохранения, если она остается в стороне от инновационных технологий, которые, во-первых, способны не только вылечить ранее нелечимое, но и, во-вторых, создать условия качественной профилактики заболеваний и утверждения повсеместной практики здорового образа жизни. Нет, неправомерно.
— Людмила Владимировна, ваш коллектив вносит значительный вклад в охрану здоровья. Насколько тесно вы сотрудничаете с медицинскими специалистами?
— Большой комплекс работ по изучению эффективности применения жидкого пектина проведен в НИИ Биотехнологии и сертификации пищевой продукции Кубанского ГАУ совместно с Краснодарским медицинским институтом. Его действие изучалось на ликвидаторах аварии Чернобыльской АЭС, имеющих патологии, связанные с последствиями аварии. Такими заболеваниями были гиперплазия щитовидной железы различной степени; ресциркуляторная энцефалопатия; полиартропатия и артралгия; нейроциркуляторная дистония различного клинического течения, тромбоцитопатия, гипофрагический синдром и др. Сравнение показаний счетчиков импульсов тела человека (СИЧ) при поступлении больных в клинику и в конце наблюдения свидетельствовало о снижении показателей СИЧ в 5-10 раз у всех пациентов к концу лечения. При этом улучшилось их состояние здоровья, что выразилось в снижении признаков наблюдаемой патологии, а также общее самочувствие, сон и оперативная память; стабилизировалось артериальное давление. Следует также заметить, что пектиновые вещества могут использоваться и в медицинской практике при лечении ран, ожогов и в хирургии. Полученные данные свидетельствуют о положительном влиянии пектинов на течение гнойно-септических процессов, состояние микробиоценоза и показателей клеточного и гуморального звена иммунитета у больных с неотложной хирургической патологией. В ряде случаев антибактериальная терапия заходит в тупик из-за большого количества осложнений и формирования лекарственной устойчивости возбудителей, поэтому разработка и использование препаратов с новыми свойствами и пролонгированным действием получают все большее распространение. Исследования, проведенные под руководством доктора медицинских наук, профессора Сергея Павленко показали, что внутрибрюшинное использование жидкого пектина в качестве барьерного средства при моделировании спаечных процессов в брюшной полости предупреждает запредельное развитие окислительного стресса и эндотоксикоза, способствует полной регенерации поврежденного мезотелия (подтверждено патоморфологически) и, как следствие, препятствует образованию спаек.
Наш инновационный проект может стать составной частью ряда национальных проектов
— Переход к модели 4П-медицины, включающей как основное звено профилактику, увеличивает спрос на пектин. Как он удовлетворяется?
— По данным исследования Центра инвестиционно-промышленного анализа и прогноза (ЦИПАП), по итогам 2012 г. объем потребления пектинов в России увеличился по отношению к 2011 г. на 8,9%. Можно уверенно прогнозировать рост спроса на уровне 5-7% в год. Кем он удовлетворяется? Одной из важнейших тенденций российского рынка последних двух лет является стремительное проникновение китайской компании Yantai Andre Pectin. По сравнению с 2010 г. в 2016-м Китай увеличит свою долю на российском рынке почти в два раза — с 12,1% до 22,1% — и займет первое место в продажах, опередив прежнюю тройку лидеров: CP Kelco, Herbstreith & Fox, Cargill.
— А где российские заводы? Или после распада СССР ни один из десяти запланированных так и не был построен?
— Увы, отечественного производства пектина до сих пор нет. Но я все-таки надеюсь, что отечественному пектиновому производству по моей технологии быть. Предпосылками к реализации проекта по производству пектина являются следующие факторы: отсутствие не только в России, но и на всем постсоветском пространстве производства пектина; большая емкость рынка потребления пектина; наличие устойчивого платежеспособного спроса со стороны потенциальных потребителей. Есть и политические предпосылки. Идея проекта гармонично вписывается в общую концепцию развития страны, обозначенную президентом РФ, и может стать составной частью ряда национальных проектов. Инновационный характер разработанных нами технологий, защищенных по всем атрибутам охраны российской интеллектуальной собственности, позволяет освободиться от монопольной зависимости от импортных поставок, а также обеспечить существенные преимущества отечественным производителям не только на российском рынке, но и на рынках третьих стран. Кроме того, производимый продукт полезен для всех без исключения слоев населения страны и может быть использован в различных социальных программах, таких как детское и школьное питание; оздоровление населения территорий, пострадавших от различного рода заражений; спецпитание военнослужащих и т. д. А реализация этого проекта позволяет создать дополнительные рабочие места. Стратегия нашего проекта строится на основе мультипликативной модели построения бизнеса. Сущность модели заключается в разделении технологии по технологическим переделам производства конечного продукта: экстракт — концентрат — жидкий пектин — сухой концентрат — сухой пищевой пектин — активный пектин медицинского качества — пектиносодержащие пищевые продукты — пектиносодержащие комбикорма. Уникальность применяемой технологии в том, что получение уже на этапе выпуска пектинового экстракта, готового к употреблению продукта, содержащего профилактическую норму пектина, максимизирует конкурентное ценовое преимущество над продуктами, производимыми иностранными компаниями, использующими традиционную технологию получения и очистки пектина.
bool(false)
vestnikapk.ru
Руспектин — Организация промышленного производства пектина
Комплексная аналитика сырья
Глубокие аналитические исследования сырья по уникальной собственной методике. Оценка качества сырья, определение содержания пектина, его качества и потенциальных технологических свойств и параметров. Оценка содержания высокомолекулярных связанных с пектином органических веществ.
Технологический аудит
Оценка состояния имеющегося оборудования/технологических мощностей для организации производства пектина.
Монтаж/пусконаладка/сервисное обслуживание
Монтаж и пусконаладка сложного технологического оборудования нашими специалистами. Гарантийное и постгарантийное сервисное обслуживание всего производства.
Технико-экономическое обоснование
Совместная с Заказчиком разработка технико-экономического обоснования, сопровождение презентации и защиты у инвестора (банка, совета директоров компании, частного инвестора и т.д.)
Технологическое проектирование
Разработка технологического проекта согласно требованиям ФЗ №87 и другой отраслевой НД, подготовка ТЗ для смежных организаций, сопровождение экспертизы с Заказчиком.
Обучение персонала
Обучение линейного, технического, инженерного и технологического персонала качественной эксплуатации, обслуживанию и оперативному ремонту оборудования.
Бизнес-план
Совместная с Заказчиком разработка бизнес-плана для инвесторов и сопровождение презентации и защиты проекта.
Комплектация/реновация/дооснащение
Доукоплектация, замена или реновация оборудования имеющегося производства заказчика.
Технологическое сопровождение
Помощь и консультации наших специалистов в оптимизации технологических процессов, переход на другое сырье и т.п.
Техническое задание
Разработка технического задания на технологическое и комплексное проектирование производства.
Изготовление и поставка оборудования
Изготовление и поставка уникального оборудования согласно технологическому проекту, доставка до территории заказчика.
Разработка ассортимента пектинов
Разработка новых продуктов по образцам и спецификациям аналогов, создание новых уникальных продуктов.
ruspectin.ru
Способ получения пектина из яблочных выжимок
Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам получения студнеобразователей, и может быть использовано в консервной промышленности для производства высоко- и низкосахаристых джемов, конфитюров, в кондитерской промышленности для изготовления пастило-мармеладной продукции, как стабилизатор соков, мороженого, фруктово-молочных напитков. При осуществлении способа увеличивается выход пектиновых веществ, повышается качество пектина за счет того, что на стадии подготовки исходное сырье подвергают предварительному 15-минутному пропариванию для интенсификации отделения балластных веществ, кислотно-термический гидролиз проводят 1-1,5%-ным раствором лимонной кислоты. Снижаются энергозатраты по воде и электроэнергии за счет уменьшения гидромодулей на стадиях получения пектина. Измельченное растительное сырье -яблочные выжимки со степенью измельчения 0,6-4,0 мм (влажные и сульфитированные) подвергают перед промывкой предварительному пропариванию в течение 15 мин. Промывают водой при гидромодуле 1: 6 и температуре 50-60oC. Отделяют жом (твердый остаток) от экстрагента, экстрагент удаляют, а твердый остаток подвергают кислотно-термическому гидролизу 1-1,5%-ным раствором лимонной кислоты (рН гидролизата 2,0-2,5), гидромодуль 1: 6, далее фильтрацией отделяют гидролизат. Жом подвергают экстракции водой при соотношении фаз жом: вода 1: 5 для более полного извлечения пектиновых веществ, жом отделяют и удаляют, а смесь гидролизата-экстракта упаривают в вакуумвыпарном аппарате до содержания пектиновых веществ 10-12% к АСВ. Полученный пектиновый концентрат осаждают и промывают этиловым спиртом, высушивают распылением или на вакуум-сушильной установке, после чего измельчают. 2 ил., 2 табл.
Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам получения студнеобразователей, и может быть использовано в консервной промышленности для производства высоко- и низкосахаристых джемов, конфитюров, в кондитерской промышленности для изготовления пастило-мармеладной продукции, как стабилизатор соков, мороженного, фруктово-молочных напитков и др.
Известен способ получения пектина, включающий обработку пектинсодержащего сырья ферментными препаратами, экстракцию пектина этиловым спиртом и сушку. С целью упрощения способа и сокращения длительности процесса обработку ведут мацерирующими ферментами (авт. св. N 1791455, кл. A 23 L 1/05, 22.04.91). Недостатком данного способа является применение дорогостоящих ферментных препаратов при обработке пектинсодержащего сырья, что значительно удорожает стоимость конечного продукта. Известен способ получения пектина, включающий приготовление купажной смеси из свекловичного жома и яблочных выжимок, набухание смеси в водном растворе уксусной кислоты, промывку водой, гидролиз смесью, содержащей водные растворы соляной и уксусной кислот, отделение гидролизата, его охлаждение и нейтрализацию. Осаждение пектина ведут 96%-ным этиловым спиртом, а также его очистку, затем пектин сушат. В гидролизующую смесь соляной и уксусной кислот вводят предварительно нагретую и выдержанную при 90-95oC в течение 15-20 мин молочную сыворотку с кислотностью 290-300o, при этом массовые соотношения соляной, уксусной и молочной кислот, содержащихся в сыворотке, составляют 1: 9,220-0,660: 0,374-0,943(авт. св. N 2010540, кл. A 23 L 1/0524 от 23.05.90). Из-за остаточного количества используемых реагентов в конечном продукте не достигается такой чистоты пектина, который может быть использован для детского питания, питания больных людей диабетом и др. Известен способ получения пектина из растительного сырья, включающий подготовку пектинсодержащего сырья к гидролизу, гидролиз протопектина, отделение твердой фазы, концентрирование и охлаждение гидролизата, осаждение пектина, его прессование, измельчение и сушку. Сушку осуществляют в две стадии: предварительно — в потоке теплоносителя с температурой 60-70oC, а основную — в вихревом потоке с температурой теплоносителя 110-150oC (авт.св. N 1839086, кл. A 23 L 1/0524, опублик. 03.05.90). Использование высоких температур процесса сушки не обеспечивает получение продукта высокого качества. Кроме того, введение в процесс дополнительных операций на стадии сушки ведет к удорожанию конечного продукта. Известен способ производства пектина, заключающийся в гидролизе протопектина из свежих выжимок яблок, айвы, груш ферментными препаратами целлюлолического комплекса в количестве 0,1-0,3% от массы сырья, при этом для увеличения выхода пектина сырье замораживают в течение 25-30 мин при -(30-40)oC с последующей дефростацией горячей водой (соотношение сырье: вода 1: 1). Гидролиз осуществляют при 45-50oC в течение 2-3 ч. Недостатком данного способа является то, что гидролиз проводится ферментными дорогостоящими препаратами, кроме того, эффект данного способа достигается за счет введения в технологический процесс дополнительной операции, что приводит к усложнению технологической схемы и удорожанию конечного продукта (авт. св. N 467732, кл. A 23 L 1/0524, опублик. 25.04.75). Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пектина из растительного сырья, предусматривающий промывку исходного сырья, кислотный гидролиз-экстрагирование промытого сырья, отделение полученного экстракта, его концентрирование, очистку и сушку (патент РФ N2051594, кл. A 23 L 1/0524, опублик. 10.01.96). Согласно этому способу промывку растительного сырья — отходов переработки плодов — выжимок яблок, цитрусовых, айвы проводят водным раствором соляной кислоты с pH 5,6-6,0, кислотный гидролиз-экстрагирование промытого сырья осуществляют путем внесения в него 0,1-0,15%-ного раствора соляной и азотной кислот до pH смеси 4, после чего смесь выдерживают в течение 10-15 мин и вносят 0,2-0,3%-ный раствор фосфорной кислоты до pH смеси 2,0-2,5, концентрирование и очистку полученного экстракта ведут путем ультрафильтрации до получения 5-6%-ного пектинового концентрата с чистотой пектина не менее 90% и мол. м. не менее 20000 и сушку проводят распылением. К недостаткам данного способа относится громоздкость, сложность, энергоемкость. Из-за остаточного количества используемых реагентов в конечном продукте не достигается качество пектина, необходимое для использования в детском питании. Кроме того, использование на стадии концентрирования и очистки гидролизата-экстракта метода ультрафильтрации значительно удорожает процесс. По нашим опытным данным процесс ультрафильтрации не дает необходимой чистоты пектина, промывка пектина спиртом необходима. Технический результат предлагаемого способа заключается в увеличении выхода пектиновых веществ, повышении качества пектина. Технический результат предлагаемого способа заключается в увеличении выхода пектиновых веществ, повышении качества пектина за счет того, что на стадии подготовки исходное сырье подвергают предварительному 15-минутному пропариванию для интенсификации отделения балластных веществ, кислотно-термический гидролиз проводят 1-1,5%-ным раствором лимонной кислоты, а также в снижении энергозатрат по воде и электроэнергии за счет уменьшения гидромодулей на стадиях гидролиза, экстракции и регулирования температур на стадиях получения пектина. Данный технический результат достигается за счет того, что измельченное растительное сырье (яблочные выжимки) с размером частиц 0,6-4,0 мм пропаривают в течение 15 мин для улучшения процесса отделения балластных веществ, промывку сырья проводят водой при гидромодуле 1:6 и температуре 59-60oC, кислотно-термический гидролиз промытого сырья осуществляют 1-1,5%-ным раствором лимонной кислоты при гидромодуле 1:6, pH 2-2,5 и температуре 60-70oC, экстракцию жома проводят водой при 70oC и гидромодуле 1:5, а концентрирование гидролизата-экстракта осуществляют вакуум-выпаркой до содержания пектиновых веществ 10-12% к ABC . Концентрат осаждают и промывают этиловым спиртом и сушат распылением или вакуум-сушкой и измельчают. Сущность способа заключается в следующем. Измельченное растительное сырье — яблочные выжимки со степенью измельчения 0,6-4,0 мм (влажные или сульфитированные) подвергают перед промывкой предварительному пропариванию в течение 15 мин, промывают водой при гидромодуле 1: 6 и температуре 50-60oC, далее отделяют жом (твердый остаток) от экстрагента, экстагент удаляют, а твердый остаток подвергают кислотно-термическому гидролизу 1-1,5%-ным раствором лимонной кислоты (pH гидролизата 2,0-2,5), гидромодуль 1:6, далее фильтрацией отделяют гидролизат, а жом подвергают эксракции водой при соотношении фаз жом:вода 1:5 для более полного извлечения пектиновых веществ, жом отделяют и удаляют, а смесь гидролизата-экстракта упаривают в вакуум-выпарном аппарате до содержания пектиновых веществ 10-12% к ABC. Полученный пектиновый концентрат осаждают, промывают этиловым спиртом, высушивают распылением или на вакуум-сушильной установке, после чего измельчают. Пример 1. Две пробы яблочных выжимок по 50 г каждая измельчают до размеров частиц 0,6-4,0 мм. Первую пробу предварительно подвергают 15-минутному пропариванию, а затем проводят промывку пропаренного сырья водой при соотношении фаз — исходное сырье:вода 1:6 и температуре 50-60oC. Вторую пробу измельченных яблочных выжимок промывают водой при гидромодуле 1:6 и температуре 50-60oC без предварительного пропаривания. В каждой пробе через каждые 0,2 ч определяют концентрацию извлекаемых (экстрактивных) балластных веществ. Количество выделенных балластных веществ определяют весовым методом. По полученным данным построены графические зависимости концентрации экстрактивных веществ от времени процесса (фиг.1). По полученным данным можно сделать вывод, что при проведении на стадии подготовки предварительного 15-минутного пропаривания быстрее достигается максимум извлечения экстрактивных, балластных веществ. Пример 2. Измельченные яблочные выжимки с величиной частиц 0,6-4,0 мм в количестве 200 г пропаривают в течение 15 мин, затем промывают водой при гидромодуле 1: 6 и температуре 50-60oC. Разделяют 200 г яблочных выжимок на 4 равных пробы по 50 г каждая. Кислотно-термический гидролиз проводят водными растворами минеральных кислот — соляной, азотной, серной и органической кислотой (лимонной) при гидромодуле 1:6 и температуре 60-70oC, pH 2,0-2,5. Через каждые 0,2 ч определяют содержание (концентрацию) пектиновых веществ в гидролизате кальций-пектатным методом. По полученным данным построены графические зависимости концентрации пектиновых веществ от времени гидролиза (фиг.2). Характер изменения концентрации пектиновых веществ в водном растворе одинаков для минеральных и органических кислот, а концентрация пектиновых веществ выше в растворе, где в качестве гидролизующего агента применялась лимонная кислота. Пример 3. 300 г измельченных свежих яблочных выжимок со степенью измельчения 0,6-4,0 мм пропаривают в течение 15 мин, затем промывают водой при гидромодуле 1: 6 и температуре 60-70oC. Далее жидкую фазу отфильтровывают, а жом разделяют на 6 равных частей и проводят кислотно-термический гидролиз экстрагентами с различным процентным содержанием лимонной кислоты в растворе (от 0,5 до 2,5%) при остальных одинаковых условиях (температура процесса 60-70oC, гидромодуль 1: 6). В каждом случае определяли количество извлеченных пектиновых веществ в растворе гидролизата кальций-пектатным методом. Данные приведены в таблице 1. Наиболее оптимальным можно считать 1-1,5%-ое содержание лимонной кислоты в гидролизате. Пример 4. 300 г измельченных яблочных выжимок пропаривают в течение 15 мин, затем промывают водой при температуре 50-60oC и гидромодуле 1:6. Жидкую фазу удаляют. Жом подвергают кислотно-термическому гидролизу при температуре 60-70oC, pH 2-2,5, 1-1,5%-ным раствором лимонной кислоты в течение 2 ч при гидромодуле 1:6, жидкую фазу (гидролизат) отделяют, сливают в промежуточную емкость. Жом подвергают экстракции водой для более полного извлечения пектина. Температура процесса 70oC, гидромодуль 1:5, время экстракции 1,5 ч. Экстракт сливают и объединяют с гидролизатом, в вакуумвыпарном аппарате концентрируют до содержания пектиновых веществ до 10-12% к ABC. Жом удаляют, нейтрализуют и используют по назначению. Пектиновый концентрат осаждают и промывают этиловым спиртом, сушат его распылением или вакуум-сушкой и измельчают. Полученный пектин исследуют по всем основным показателям по ГОСТу 29186-91. Качественные показатели полученного пектина даны в табл. 2. Таким образом с помощью данного способа можно получить сухой порошкообразный пектин высокого качества, который удовлетворяет всем основным показателям ГОСТа.Формула изобретения
Способ получения пектина из яблочных выжимок, включающий промывку измельченных яблочных выжимок, кислотно-термический гидролиз промытого сырья, водную экстракцию жома, полученного после гидролиза для более полного извлечения пектина, отделение полученных гидролизата и экстракта, осаждение и очистку пектина этиловым спиртом и сушку, отличающийся тем, что перед промывкой исходное сырье подвергают предварительному пропариванию в течение 15 мин для интенсификации отделения балластных веществ, промывку сырья проводят водой при гидромодуле 1 : 6 и температуре 50 — 60oС, кислотно-термический гидролиз промытого сырья осуществляют 1 : 1,5%-ным раствором лимонной кислоты при гидромодуле 1 : 6, рН 2 — 2,5 и температуре 60 — 70oС, экстракцию жома проводят водой при 70 — 75oС, а концентрирование гидролизата-экстракта осуществляют вакуум-выпаркой до содержания пектиновых веществ 10 — 12% к АСВ.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3findpatent.ru