Antoshka

Путь к Файлу: /ПД и Г / Технология пектина_ИОП / 13_Глава 8.doc

Ознакомиться или скачать весь учебный материал данного пользователя
Скачиваний:   12
Пользователь:   Antoshka
Добавлен:   28.10.2014
Размер:   89.0 КБ
СКАЧАТЬ

ГЛАВА  8

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

 

ПРОИЗВОДСТВО  ПЕКТИНА 

ИЗ  СОЦВЕТИЙ-КОРЗИНОК  ПОДСОЛНЕЧНИКА

 

 

Соцветия-корзинки подсолнечника представляют практически неограниченный источник дешевого сырья для промышленного получения пектина. Заготовку их можно вести в сезон уборки подсолнечника из расчета годовой потребности в нем.

Для получения полной характеристики пектиновых веществ во ВНИИКП изучены образцы соцветий-корзинок подсолнечника различных сортов и зон произрастания. Исследования показали, что пектиновые вещества, содержащиеся в них, характеризуются относительно высоким содержанием нерастворимого пектина по сравнению с пектиновыми веществами плодово-ягодного сырья. Содержание пектиновых веществ в соцветии подсолнечника колеблется от 24,0% до 35,7% на воздушно-сухую массу [29]. Особенностью соцветий-корзинок подсолнечника по сравнению с другими видами пектиносодержащего сырья является их низкая кислотность (рН около 6). Установлено, что по содержанию пектиновых веществ наиболее ценны для промышленного производства сорта подсолнечника с крупными соцветиями-корзинками [129]. Наименьшее количество пектина в их тканях наблюдается в период формирования семян, наибольшее – во время цветения. В период уборки и обмолота семян содержание пектиновых веществ составляет в среднем 25 - 26% [29]. По другим данным, распределяется пектин в вегетативных органах подсолнечника следующим образом, % [196]: в соцветии-корзинке – 19;     в прицветнике – 11; в шейке соцветия – 7; в стебле – 5.

Соотношение массы семян, корзинок и стеблей у растений подсолнечника не остается постоянным и зависит от фазы созревания растений. Установлено, что по мере созревания и подсыхания растений доля семян по массе при фактической влажности возрастает от 10 - 25 до 33 - 43%, доля обмолоченных корзинок уменьшается с 34 - 43 до 13 - 25 %, а доля стеблей остается почти постоянной, хотя сухая масса их также уменьшается. Масса сухих корзинок подсолнечника составляет 50 - 60% массы урожая семян.

Химический состав надземной массы подсолнечника варьирует в широких пределах. Амплитуда изменчивости химического состава листьев, стебля и соцветия-корзинки находятся в большой зависимости от почвенно-климатических условий выращивания и фазы развития растений.

Соцветия-корзинки подсолнечника содержат значительные количества кальция и фосфора, а также заметные доли липидов, которые могут являться препятствием при извлечении пектиновых веществ, содержащихся в подсолнечнике. В состав безазотистых экстрактивных веществ входят углеводы, которые также являются балластными по отношению к пектину веществами [25, 29].

Водорастворимый пектин составляет примерно 1/4 часть общего содержания пектина соцветий-корзинок. Остальная часть пектиновых веществ экстрагируется разбавленными растворами оксалата аммония и щавелевой кислоты. Это свидетельствует о наличии химической связи пектина с ионами двухвалентных металлов. Установлено также, что количество галактуроновой кислоты в пектиновых фракциях достаточно высокое. Однако выявлены также значительные колебания в составе пектиновых фракций в зависимости от сорта и степени зрелости растения.

По физико-химическим показателям пектин из подсолнечника не уступает цитрусовому и яблочному. Несмотря на низкую степень этерификации (39 - 50%) и высокое содержание ацетильных групп (0,9 – 1,3%) подсолнечный пектин может обладать высокой студнеобразующей способностью, равной студнеобразующей способности цитрусового и яблочного пектинов, что, вероятно, обусловлено высокой молекулярной массой (200000 Да), большой чистотой (80 - 97%) и низким содержанием золы (0,2 – 0,3%) [129, 164].

Впервые в мире промышленное производство пектина из соцветий-корзинок подсолнечника было осуществлено в 1952-56 гг. в России на Нальчикской кондитерской фабрике [164]. Однако несовершенство технологи и процессно-аппаратурного оформления обусловило невысокие качественные показатели продукта. Производство не нашло дальнейшего развития. В настоящее время пектин из соцветий-корзинок подсолнечника вырабатывается в Германии фирмой «Herbstreit und Fox» только для нужд парфюмерной и косметической промышленности.

Качественные показатели готового пектина существенно зависят от подготовки сырья.

Для правильного высушивания соцветий-корзинок подсолнечника болгарскими исследователями рекомендовано осуществлять сушку в естественных условиях. За десять дней до их уборки корзинки подсолнечника отрезают и накалывают на стебли. При механизированной однофазной уборке корзинки перед закладкой на хранение необходимо сушить. Невысушенные соцветия-корзинки подсолнечника очень легко поддаются гниению и порче; даже частичное заплесневение и почернение соцветий-корзинок перед сушкой и в ходе ее неблагоприятно сказывается на выходе и особенно на качестве пектина [231]. Высушенные до влажности 9 - 12% корзинки подсолнечника измельчают на молотковой дробилке до размера частиц 1 - 2 мм и хранят в мешках в сухом помещении.

Установлено [232], что при хранении в течение 40 дней (t = 30 °С) и 200 дней (t = 20 °С) содержание пектина снижается соответственно с 20,6 до 20,1 и 19,5%; метоксильные группы в пектине – с 8,8 до 8,2 и 6,8%; относительная вязкость 0,1% раствора при 33 °С – с 1,83 до 1,30 и 1,18. Таким образом, на основании приведенных данных можно считать приемлемой для хранения температуру 20 - 25 °С.

Для соцветий подсолнечника характерно сравнительно высокое содержание кальция. Это дает основание для вывода о том, что преобладают карбоксил-связанные пектиновые вещества, удерживающиеся в клетке благодаря карбоксил-карбоксильным взаимодействиям посредством образования димерных групп и кальциевых мостиков. Поэтому для их извлечения необходимо использовать такой гидролизующий агент, который сможет блокировать кальций: например, разбавленная соляная кислота, водные растворы щавелевой кислоты и щавелевокислого аммония [28].

Основная технологическая схема получения пектина из соцветий подсолнечника следующая [129, 139, 140].

Соцветия-корзинки подсолнечника измельчают, промывают и направляют в экстрактор, оборудованный ложным сетчатым днищем, мешалкой (12 - 15 об/мин) и паровой рубашкой. Гидролиз-экстрагирование пектиновых веществ ведут при концентрации соляной кислоты 0,4%, гидромодуле процесса 1:(15¸16) и температуре гидролизной смеси 80 °С в течение 1,0 – 1,5 ч. По истечении времени гидролиза экстракт отфильтровывают, а прогидролизованную подсолнечную крупку после предварительной промывки водой отпрессовывают. Жидкую фазу, полученную при прессовании, присоединяют к экстракту. Пектиновый экстракт сепарируют, фильтруют, охлаждают и направляют в осадитель.

Из-за высокого содержания поливалентных металлов и присутствия низкометоксильных пектиновых веществ для разбавленного кислотного экстракта пектина подсолнечника характерен феномен самокоагуляции [230]. В этом своеобразие подсолнечного пектина: происходит студнеобразование в присутствии катионов даже тогда, когда содержание сухих веществ в смеси 1% или менее. Это свойство обусловливает параметры процесса осаждения. Применять спирт для осаждения пектина нецелесообразно из-за специфики сырья. Наилучшие результаты достигнуты при осаждении хлористым алюминием при рН 3,4 – 3,8 [158]. рН пектинового экстракта устанавливают введением гидроокиси аммония. Полученный осадок отпрессовывают на гидравлическом прессе до влажности 75 - 76% и направляют на очистку. Очистку пектинового коагулята ведут в 3 фазы:

I фазу проводят при соотношении 50%-ного водного спирта и коагулята 1:4. Продолжительность обработки – 20 мин. II фазу – 70%-ным спиртом при тех же параметрах в присутствии 4%-ной соляной кислоты. III фазу очистки ведут смесью 66%-ного этилового спирта и 0,3 – 0,4%-ного аммиака при кратности смеси и коагулята 1:3 в течение 15 мин.

Очищенный пектин сушат при температуре 60 - 70°С до влажности 10 - 14% и измельчают.

Готовый пектин имеет следующие физико-химические показатели: содержание галактуроновой кислоты 70 - 73%, содержание метоксильных групп – 5 - 6%; значение рН 1%-ного пектинового раствора 3,0 – 3,2, прочность 2%-ного пектинового студня – 200 - 300 мм рт. ст. (25 - 39 кПа). Наилучшая структура студня пектина подсолнечника достигается в присутствии винной или лимонной кислот [121].

Минимально необходимая концентрация пектина подсолнечника для свободной выборки мармеладного студня из форм – 1,25 – 1,3%, рН студня 3,0 – 3,4.

С целью разработки технологии производства подсолнечного пектина с высокой студнеобразующей способностью в Болгарии проведены исследования [230, 231].

Результаты исследований, проведенных с использованием для гидролиза разбавленной соляной кислоты, водных растворов щавелевой кислоты и щавелевокислого аммония, показали, что существенных различий в свойствах полученных пектиновых препаратов нет (чистота 94,1 – 98,4%, степень этерификации 43,8 – 45,2, студнеобразующая способность 305 - 335 °Т-Б). Однако, преимущество было отдано 0,3 – 0,5%-ному раствору щавелевой кислоты (рН среды при гидролизе 3,3 – 3,6). Исследование процессов подготовки сырья к гидролизу показало, что предварительное промывание подсолнечной сечки водой ухудшает свойства получаемого пектина, снижает его выход, поскольку в этом случае пектолитические ферменты проявляют особенно высокую активность. Отрицательное воздействие ферментов на пектин минимально при значении рН среды при гидролизе в пределах 3,5 – 4,0.

Разработанная технология производства подсолнечного пектина также предусматривает измельчение высушенных соцветий подсолнечника (влажность 9 - 12%) в молотковой дробилке до частиц размером 1 - 2 мм. Для проведения процесса экстрагирования пектина подсолнечную сечку смешивают с десятикратным количеством воды температурой 95 - 98 °С. Полученную смесь разбавляют таким же объемом кипящей воды, содержащей 6 - 10 г кристаллической щавелевой кислоты на литр. Экстрагирование осуществляют при температуре 80 - 90 °С в течение 0,5 ч, а затем смесь фильтруют с помощью фильтр-пресса. Для выделения пектина 100 весовых частей пектинового экстракта смешивают с 5,0 – 7,5 объемными частями 25%-ного раствора сульфата алюминия. После тщательного перемешивания добавляют 20%-ный раствор аммиака до достижения рН среды 3,5 – 3,9. Коагулят прессуют, промывают однократно разбавленным спиртом, сушат и измельчают до частиц размером 0,1 – 0,2 мм. Сушку и измельчение продукта проводят для того, чтобы обеспечить быстрое и полное промывание пектината алюминия с целью освобождения его от многовалентных катионов. Первую стадию очистки (мацерацию) продукта проводят следующим образом: 100 весовых частей пектината алюминия смешивают со 100 объемными частями 80%-ного этанола до однородной массы, добавляют 700 об. ч. соляно-кислого 45%-ного этанола (300 об. ч. 90%-ного этанола + 300 об. ч. воды + 114 об. ч. 36%-ной HCl). Смесь размешивают в течение 1 ч, затем в нее добавляют 200 об. ч. 95%-ного этанола (для уменьшения набухаемости частиц с целью облегчения фильтрации) и оставляют еще на 1 ч. Смесь фильтруют на нутч-фильтре и промывают в течение 50 - 60 мин слабокислым 55 - 60%-ным этанолом (2000 об. ч. 95%-ного этанола + 1370 об. ч. воды + 195 об. ч. 36%-ной HCl) с целью полного удаления катионов, затем в течение 1 ч обрабатывают также в нутч-фильтре 70%-ным этанолом до нейтральной реакции. Полученный пектин сушат при 55 °С и измельчают.

Подсолнечный пектин, полученный по разработанной технологии, имеет высокую прочность студня (84,5 кПа) и высокую молекулярную массу, низкую зольность – 0,34. Желе, полученное из него, прозрачно, бесцветно, не имеет привкуса подсолнечника, по вкусовым качествам не отличается от желе, выработанного из яблочного пектина.

Однако, описанная технология, несмотря на высокие качественные показатели конечного продукта, достаточно трудо- и энергоемка. Реализация ее на практике затруднена.

Нами разработана технология получения пектиновых веществ из соцветий-корзинок подсолнечника, которая предусматривает следующие основные технологические стадии: измельчение соцветий, тепловую обработку (сушку) измельченного сырья; обработку сырья пектолитическими ферментными препаратами; процесс гидролиза-экстрагирования пектиновых веществ; отделение пектинового экстракта и осаждение пектиновых веществ; очистку и сушку полученного порошка пектина [137].

Перед закладкой на хранение измельченные соцветия-корзинки подсолнечника необходимо подвергнуть дополнительной тепловой обработке для инактивации ферментов при температуре 100 °С в течение 2 ч в сушилках.

Обработанное сырье хранят в мешках в сухом помещении при температуре 20 °С и относительной влажности воздуха не выше 70%.

Гидролиз проводят в 2 стадии. Первую стадию ведут в экстракторе, снабженном дополнительным обогревом для поддержания постоянной температуры 40±1 °С, которая является оптимальной для действия пектолитических ферментов, в течение 0,5 ч, при концентрации фермента 0,1 – 0,2% (к сухой массе сырья), соотношении расхода масс  q = 12 и периодическом перемешивании.

Обработанное сырье направляют в экстрактор, оборудованный ложным сетчатым днищем, мешалкой (12 - 15 об/мин) и паровой рубашкой. Вторую стадию гидролиза-экстрагирования пектиновых веществ ведут при концентрации щавелевой кислоты 0,3%, соотношении расхода масс q = 15, температуре гидролизной смеси 90 °С в течение 2 ч. По истечении времени гидролиза экстракт отфильтровывают, а прогидролизованную подсолнечную крупку отпрессовывают. Жидкую фазу, полученную при прессовании, присоединяют к основному экстракту. Прогидролизованное сырье выгружают из экстрактора в бункер для обеспектиненного сырья. Отстоявшийся и охлажденный до 35 °С пектиновый экстракт насосом подают в осадитель для выделения пектина из жидкой фазы.

Экстракт подсолнечного пектина представляет собой полупрозрачную жидкость светло-коричневого цвета, содержание пектиновых веществ в нем составляет 1,5 – 2,0%. рН 3,7 – 4,0.

Как уже отмечалось, из-за высокого содержания поливалентных металлов и присутствия низкометоксильных пектиновых веществ для разбавленного кислотного экстракта пектина из соцветий подсолнечника характерен феномен самокоагуляции. В нашем случае самокоагуляции пектина в экстракте не наблюдалось. Здесь, по-видимому, оказала влияние предварительная обработка соцветий подсолнечника. Это позволило предположить, что феномен коагуляции происходит за счет белковых соединений, находящихся в сырье (в соцветиях подсолнечника их содержание достигает 6,14%). Следовательно, утверждение, что для осаждения подсолнечного пектина необходимо применять только хлористый или сернокислый алюминий, а спирт нецелесообразно использовать из-за специфики сырья – в данном случае не подтверждается.

Проведенные исследования показали, что при гидролизе соцветий-корзинок подсолнечника, не прошедших дополнительную обработку (сушку при температуре 100 °С в течение 2 ч и обработку ферментными препаратами при температуре 40 °С в течение 1 ч), пектиновый экстракт действительно имел способность к коагуляции в течение 48 ч(табл. 8.1).

Таблица 8.1

Выход  пектина  в  зависимости  от  способа  обработки  сырья

и  вида  осадителя  (%  на  сухую  массу  сырья)  [137]

 

Используемое

сырье

Выход пектина, %

Примечания

этиловый

спирт

хлористый

алюминий

Измельченные корзинки подсолнечника (без дополни    тельной обработки)

16,2

 

 

10,4

 

 

Наблюдается слабая

самокоагуляция

экстракта после 48 ч

Измельченные корзинки      подсолнечника после      дополнительной обработки     (сушка при температуре при 100 °С в течение 2 ч)

 

 

24,6

 

 

 

 

10,8

 

 

Самокоагуляция

экстракта

не наблюдается

 

 

Измельченные корзинки      подсолнечника после дополнительной обработки (сушка при температуре 100 °С в течение 2 ч и обработка ферментными препаратами)

 

 

31,5

 

 

 

 

16,2

 

Самокоагуляция

экстракта

не наблюдается

 

Однако при гидролизе соцветий-корзинок подсолнечника, прошедших дополнительную обработку, в пектиновом экстракте явления самокоагуляции не наблюдалось даже по истечении 72 ч. Высокие качественные показатели пектина, полученного из такого экстракта: светлый с желтоватым оттенком цвет, отсутствие смолянистого запаха, студнеобразующая способность около 65,3 кПа, подтверждают наше предположение о коагуляции белков. Кроме того, при осаждении этиловым спиртом выход пектина выше, чем при осаждении солями алюминия

Выделение пектина осуществляют осаждением этиловым ректификованным спиртом крепостью 90 - 95%. Получаемая пектиноспиртовая суспензия непрерывно поступает на разделение в центрифугу. Пектиновый коагулят с влажностью 70 - 75% промывают дважды спиртом с последующим центрифугированием и подают на сушку.

Сушат пектин в вакуум-сушилках полочного типа при температуре воздуха в сушильной камере 55 - 65 °С и разрежении 400 - 500 мм рт. ст. в течение 5 - 6 ч до конечной влажности не более 14%. По окончании процесса сушки пектин измельчают и просеивают.

Готовый пектин имеет следующие показатели (табл. 8.2) [137].

 

Таблица 8.2

Показатели  качества  подсолнечного  пектина

 

Показатели

Вид пектина

 

подсолнечный

свекловичный

(по ОСТ 18-62-72)

Внешний вид, цвет, запах

 

 

 

 

 

 

Влажность, %

 

рН 1 %-ного (водного) раствора

пектина

Содержание чистого пектина, %

 

Прочность 2%-ного студня пектина (по методу Сосновского), кПа,

Комплексообразующая способность,

мг Pb2+/г пектина

Легко пересыпающийся порошок,  светлого с желтоватым оттенком, без запаха

 

14,0

 

3,7

 

84,0

 

62,5

 

460

Легко пересыпающийся порошок, бледно-желто-коричневого

цвета, без запаха

 

не менее 14,0

 

3,0 – 3,8

 

не менее 70,0

 

не менее 40,0

 

 

Из таблицы видно, что получаемый по разработанной технологии пектин наряду с высокой студнеобразующей обладает высокой комплексообразующей способностью. Такие свойства расширяют области применения подсолнечного пектина в пищевой промышленности.

КОНТРОЛЬНЫЕ  ВОПРОСЫ

 

1.

2.

 

3.

 

4.

 

5.

 

6.

 

7.

 

8.

Как распределяется пектин в вегетативных органах подсолнечника?

Какие факторы влияют на содержание пектиновых веществ в соцветиях подсолнечника?

Как изменяются содержание и качество пектиновых веществ при различных условиях хранения соцветий-корзинок подсолнечника?

Каковы причины самокоагуляции пектиновых веществ соцветий подсолнечника?

Из каких стадий состоит технологическая схема получения подсолнечного пектина?

Изменение каких технологических параметров обусловливает особенности болгарской технологии получения подсолнечного пектина?

В чем особенность новой технологии получения пектина из соцветий подсолнечника?

Каким образом влияет вид осадителя на выход подсолнечного пектина?

 

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика