Получение сухого пектина из вторичного сырья

Содержание
Введение 3
1 Описание опыта………………………………………………………………4
2 Практическая часть…………………………………………………………. 5
Заключение…………………………………………………………………… .8
Список используемой литературы……………………………………………9

Введение
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.
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.
ЦЕЛЬ разработка способа получения пектина с улучшенными экологическими свойствами, расширение сырьевой базы и уменьшение загрязнения окружающей среды за счет более полного использования вторичных сырьевых ресурсов.
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.

1 Описание опыта
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению пектина 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. После чего замачивают выжимки в подогретой молочной сыворотке в течение 2 часов. Осуществляют гидролиз-экстрагирование в течение 1 часа, рН среды. Центрифугируют гидролизную смесь с получением твердой фазы и пектинового экстракта, который охлаждают до 20°С, нейтрализуют пищевой содой до рН, равной 7, концентрируют в течение 2,5 часов при температуре 85°С до содержания сухих веществ 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. 
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.

2 Практический часть
Технический результат достигается за счет того, что, 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, 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 85°С до содержания сухих веществ 65%, осаждают пектин этанолом, отделяют и проводят его двукратную промывку этанолом, подвергают сушке и измельчению. Оставшуюся после центрифугирования твердую фазу сушат, диспергируют, рассеивают.
В качестве исходного сырья использовали измельченные до 2-3 мм сухие выжимки от переработки мелкоплодных яблок. 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.
Брали в качестве исходного сырья 1 кг - купажа сухих измельченных до размера частиц 2-3 мм выжимок, полученных от переработки мелкоплодных яблок, с массовой долей сухих веществ 92%, промывали в холодной воде в течение 15-20 мин, замачивали в предварительно подогретой до 45-50°С молочной сыворотке течение 2,5 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 2,5 ч при температуре 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.
В табл.1 приведены примеры получения пектина при различных режимах.
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, 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.
№ п/п Соотношение купажа выжимок и экстрагентаТемпература гидролиза-экстрагирования, °С рН гидролизатаВремя гидролиза-экстрагирования, мин Время концентрирования, ч Выход пектина (%) от сырья Содержание СВ в пектиновом концентрате, %
1 1:5 (сухие яблочные выжимки и 2%-ный р-р HCl) 75 - 120 - 3,0 -
2 1:4 70 3,0 45 1,8 1,7 0,23
3 1:4,5-4,9 65 3,0 60 2,0 2,0 0,35
4 1:4,5-4,9 70 3,0 60 2,0 2,6 0,90
5 1:4,5-4,9 75 3,0 60 2,0 2,6 0,75
6 1:4,-4,9 80 3,0 60 2,0 2,9 0,58
7 1:4,5-4,9 65 3,5 60 2,0 2,0 0,42
8 1:4,5-4,9 70 3,5 60 2,0 3,2 0,88
9 1:4,5-4,9 75 3,5 60 2,0 3,2 0,61
10 1:4,5-4,9 80 3,5 75 2,0 2,2 0,53
11 1:5,0-5,5 75 3,5 60 2,5 2,5 0,38
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%, 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%).
За счет наличия значительного количества антоцианов в исходном сырье полученный фруктовый порошок 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.
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 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.

Заключение
Использование в качестве сырья купажа сухих выжимок мелкоплодных яблок сорта 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.
Способ легко может быть использован в пищевом производстве. Анализ заявляемого решения 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.

Список использованной литературы
Дончепко Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов. / Учебное пособие. - М.: ДеЛи, 2009. - С.118-119