Antoshka

Путь к Файлу: /ПД и Г / Технология пектина_ИОП / 14_Глава9.doc

Ознакомиться или скачать весь учебный материал данного пользователя
Скачиваний:   13
Пользователь:   Antoshka
Добавлен:   28.10.2014
Размер:   548.5 КБ
СКАЧАТЬ

ГЛАВА  9

 

ПРОИЗВОДСТВО  ПЕКТИНА  ИЗ  ПЛОДОВОЙ 

ОБОЛОЧКИ  (СТВОРКИ)  ХЛОПЧАТНИКА

 

 

Результаты исследователей Узбекистана [1, 8, 80, 127, 151, 172], проведенные в последние годы, позволили рассматривать плодовые оболочки хлопковых семян как полноценное пектиносодержащее сырье для организации промышленного производства пектина.

Хлопководство дает народному хозяйству не только волокно и семена, но и огромное количество растительных отходов: стеблей хлопчатника, плодовых оболочек коробочек, листьев, крупного и мелкого органического сора, образующегося при очистке хлопка-сырца. Эта огромная, ежегодно возобновляемая в хлопкосеющих странах масса растительного материала не находит должного практического применения. Масса плодовых оболочек створок хлопчатника только в странах Средней Азии составляет около 2,5 млн. т [127]. Хлопководство начинает развиваться в России, в частности, в Краснодарском крае. Выведены новые сорта хлопчатника, которые по оценке специалистов являются весьма перспективными.

Наличие пектиновых веществ в хлопковой створке было впервые установлено учеными научно-исследовательского института химии и технологии хлопковой целлюлозы (НИИХТЦ) в 1970 г. [127].

Содержание пектиновых веществ в различных частях растения хлопчатника составляет, %: в листьях – 6,0 – 8,0; стеблях – 3,5 – 4,2; корнях – 2,5 – 2,7; цветах – 8,0 – 8,2; створках плодов коробочек – 14,0 – 15,2 и в семенной оболочке семян – 1,0 – 1,3 [129].

Для изучения уровня технологических запасов и физико-химических показателей пектина проведены исследования двух составных частей створки хлопковых коробочек: лепестка и плодоножки [127]. Установлено, что в среднем из массы сырья можно получить до 7% пектина близкого по качеству и, таким образом, при промышленной переработке нет необходимости отделять плодоножки створок хлопчатника от лепестков.

Известно, что на физико-химические свойства пектиновых веществ существенное влияние оказывает степень технической зрелости растения. Как следует из работы [80], максимальное накопление пектиновых веществ наблюдается на 37 - 39-е сутки образования плода-коробочки (табл. 9.1). Однако студнеобразующая способность пектина ниже, чем в последние сутки созревания семян, что и подтверждается уменьшением молекулярной массы пектина. По мере формирования коробочки хлопчатника общее содержание пектиновых веществ уменьшается. По всей видимости, автор подразумевает под выходом – содержание только растворимого пектина.

Таблица 9.1

Физико-химические  показатели  пектина  из  хлопковой  створки

различного  возраста  [80]

 

Наименование

Возраст коробочек, в сутках

показателей

15

37

39

50

54

60

Выход, %

 

Влажность, %

 

Зольность, %

 

Молекулярная масса, Да

 

Прочность 2%-ного студня по Сосновскому, мм рт. ст.

 

рН 1%-ного раствора

 

Ацетильные группы, %

 

Метоксильные группы, %

 

Степень этерификации, %

 

Ангидроуроновые кислоты, %

6,0

 

11,0

 

0,24

 

74112

 

 

557

 

4,2

 

0,62

 

9,4

 

54,6

 

89,8

6,8

 

10,2

 

0,23

 

75840

 

 

545

 

3,3

 

0,74

 

8,8

 

50,1

 

88,1

7,0

 

11,2

 

0,23

 

77830

 

 

547

 

3,4

 

0,75

 

9,0

 

50,5

 

87,8

5,0

 

10,3

 

0,23

 

98527

 

 

608

 

3,4

 

0,66

 

6,5

 

44,4

 

86,0

4,9

 

10,0

 

0,21

 

97827

 

 

654

 

3,3

 

0,60

 

12,1

 

57,0

 

86,1

4,6

 

10,4

 

0,30

 

83415

 

 

684

 

3,2

 

0,50

 

13,0

 

59,0

 

85..0

 

На накопление и качество пектиновых веществ в хлопковой створке существенное влияние оказывают также агротехнические мероприятия при возделывании хлопкового растения и метеорологические условия года [80, 151].

Хлопковая створка содержит балластные вещества – до 8% фенольных соединений катехиновой природы. Переход этих веществ загрязняет товарный пектин и тем самым отрицательно влияет на его физико-химические свойства. Следовательно, технология производства пектина из хлопковой створки должна предусматривать освобождение створки от полифенолов.

Промывка хлопковых створок водными растворами поваренной соли различной концентрации показала, что самое глубокое экстрагирование полифенолов наблюдается при обработке 3% NaCl при температуре 75 - 80 °С, гидромодуле 1:6 в течение 0,5 ч [127].

При такой предварительной обработке сырья экстрагируется до 800 мг/л экстрагента полифенолов катехинового характера и 50 мг/л соле- и водорастворимых белков [151].

Хлопчатник и особенно его семена содержат специфичный пигмент – госсипол. Содержание токсичного госсипола колеблется в зависимости от видовых особенностей растения, агротехнических мероприятий, метеорологических условий произрастания, а также от вида вносимых удобрений.

Содержание госсипола в ядре семян по видам хлопчатника варьирует от 0,002 до 6,64%, в коре корней – 0,56 – 3,00%. В значительном количестве он обнаружен в листьях, коре стеблей и семенной оболочке семян [80, 127, 151]. Хлопковые створки содержат 0,09 % свободного госсипола и 0,03 % связанного [80, 151]. После предварительной обработки сырья перед гидролизом в хлопковом пектине госсипол не обнаружен.

Хлопковая створка, предназначаемая для переработки, должна храниться в сушеном виде. Исследования, проведенные Муминовым Н.Ш. [80], показали ее стабильность как пектиносодержащего сырья при хранении. Так, при хранении при относительной влажности воздуха 70 - 82% и температуре (–18) - (+45) °С в течение 24 месяцев существенных изменений в качестве и выходе пектиновых веществ не наблюдалось [80] (табл. 9.2).

Таблица 9.2

Содержание  и  качество  пектиновых  веществ  в  процессе  

хранения  хлопковой  створки  [80]

 

Длительность

хранения,

мес.

Выход пектина,

% на воздушно-сухую

массу

Прочность 2 %-ного

студня,

мм рт. ст.

2

6

10

14

18

24

7,9

8,0

8,1

8,1

7,7

7,6

668

684

653

684

638

653

 

Таким образом, учитывая особенность створки коробочек хлопчатника, подготовка сырья является основной из технологических стадий получения пектина. Она включает в себя следующие этапы [151]: очистку сырья от органических и минеральных примесей; сушку сырья (при поступлении сырья с влажностью более 8%); хранение сырья; дробление; очистку сырья от полифенолов.

Отходы хлопчатника содержат 45 - 50% створки, 40 - 45% порошкообразного органического сора (дефолированные листья, цветки, части других растений), 5 - 10% обрывков стеблей хлопчатника и грунта [127].

Очистку сырья от органического сора и минеральных примесей осуществляют на специальных устройствах.

Технологическая схема очистки от органических и минеральных примесей представлена на рис.9.1.

Очищенная створка хлопковой коробочки представляет собой лепесток эллипсоидной формы длиной 36 - 40 мм, шириной 15 - 20 мм и толщиной 1 - 3 мм. Для улучшения процесса экстрагирования пектиновых веществ необходимо измельчение створки. Исследованиями установлено [80], что оптимальный размер пластинок хлопковых створок для гидролиза-экстрагирования составляет 3 - 5 мм.

Предварительную очистку створок от полифенолов проводят 3%-ным раствором хлористого натрия и температуре 70 - 75 °С в течение 0,5 ч с последующей двух- трехкратной промывкой чистой водой [8, 127, 151].

Гидролиз-экстрагирование пектиновых веществ проводят в 2 стадии. Это обусловлено особенностью локализации протопектина в растительной клетке и физико-химическими свойствами извлекаемого пектина.

В зависимости от роли, выполняемой в растительной ткани пектиновыми веществами, они локализованы в различных частях растений. Так как протопектин, определяющий технологическую ценность пектиносодержащего сырья, локализуется в стенках клеток паренхимной ткани мезокарпа, Турбаевым Б.Д. изучены именно эти части клетки. Для этого были произведены гистологические срезы клеток створок на различных технологических стадиях: после промывки водой раствором минеральной соли, обработки горячим раствором щавелевой кислоты и горячим раствором минеральной кислоты с последующим фотографированием под биологическим микроскопом (рис. 9.2) [151].

Из приведённых фотографий отчётливо видно (образец 1) набухшие стенки и красящие вещества по всей клетке растительного сырья. После промывки раствором минеральной соли (образец 2) красящие вещества исчезают, наблюдаются четкие очертания границ клетки, стенки сохраняются. При обработке горячим раствором щавелевой кислоты (образец 3) срединные пластинки клеточной стенки утончаются, а слой стенок разрушается.


НЕОЧИЩЕННАЯ СТВОРКА

14_Глава9

Хлопок-сырец

в камеры

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


14_Глава914_Глава914_Глава914_Глава91 промыв-

14_Глава914_Глава914_Глава9 ная вода

14_Глава9 из экстр.

14_Глава9

Замочка

 

Отделение органических примесей

 
    цеха

 

14_Глава9
14_Глава9
14_Глава9
 

 

 


14_Глава914_Глава9   Грунт

14_Глава914_Глава914_Глава9 из

14_Глава914_Глава9   вермик.

14_Глава9
14_Глава9
 

 

 

 

 

 

 


Хранение в бункере перед

экстр. цехом

 
       удобрение на отгрузку

14_Глава9
 

 

 


                      вермикультура в цикл

 

 

 

 

Рис. 9.1 – Схема очистки створок хлопчатника от органических

и минеральных примесей


14_Глава9

Образец 1                                                 Образец 2

 

 

14_Глава9

                         Образец 3                                                 Образец 4

Рис. 9.2 – Фотографии 4-х образцов хлопковых створок после различных способов обработки (увеличение 600 раз) [151]

 

При обработке раствором минеральной кислоты (образец 4) клеточные стенки практически разрушаются. Поэтому биохимически обосновано проведение первой стадии гидролиза-экстрагирования пектиновых веществ 0,3 – 0,5%-ным раствором щавелевой кислоты при гидромодуле 1:6 и температуре 75 - 80 °С в течение 50 мин, второй (после отделения гидролизата) – 0,8 – 0,9% соляной кислотой при тех же условиях. Продолжительность второй стадии гидролиза – 65 мин. Гидролизаты соединяют, центрифугируют и направляют на концентрирование.

Выделение пектиновых веществ осуществляют осаждением поливалентными металлами с последующей очисткой спиртом [106] либо алифатическими спиртами [80]. Очищенный пектин сушат, измельчают и купажируют.

С целью совершенствования технологии пектина из хлопковой створки пектиновый экстракт после центрифугирования обрабатывают смесью хлороформ-Н-бутанол при соотношении компонентов 10:1:0,2 в течение 0,5 ч при постоянном перемешивании [172]. Затем обработанную смесь вновь центрифугируют для удаления эмульгированных белковых компонентов и получают прозрачные экстракты.

Выделенный спиртовым осаждением пектин очищают по двухфазной схеме [172]:

I фаза – смесь этилового спирта 80% об. ч. и 0,9 – 1%-ного раствора соляной кислоты, соотношение компонентов – 1:3, продолжительность обработки – 0,5 ч;

II фаза – смесь этилового спирта 96% об. и 0,2%-ного раствора гидроокиси аммония, соотношение 1:0,8 - 1:1, продолжительность – 0,5 ч.

Очищенный пектин сушат в потоке подогретого до 55 - 60 °С воздуха.

Выход пектина при таких параметрах составляет 8,3 – 8,5% [172].

Физико-химические показатели хлопкового пектина следующие [172]: зольность – 0,7%; степень этерификации – 58%; содержание ацетильных групп – 0,3%; молекулярная масса – 76000 Да; студнеобразующая способность – 620 мм рт. ст. (82,5 кПа).

Судя по качеству пектин из плодовой оболочки (створок) хлопчатника можно рекомендовать пищевой промышленности как студнеобразователь.

КОНТРОЛЬНЫЕ  ВОПРОСЫ

1.

 

2.

 

 

3.

 

4.

 

5.

 

6.

Как распределяются пектиновые вещества в различных частях хлопчатника?

Какова зависимость между физико-химическими показателями хлопкового пектина и возрастом плодовой оболочки (створки) хлопчатника?

Какие химические соединения определяют состав балластных по отношению к хлопковому пектину веществ?

Как влияют продолжительность и условия хранения створок хлопчатника на выход и качество пектина?

Из каких технологических стадий состоит схема очистки створок хлопчатника?

Каковы особенности технологии извлечения пектина из створок хлопчатника?

 

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