СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТОВ
METHOD FOR PRODUCING EXTRACTS

Изобретение относится к технологии переработки плодово-ягодного сырья и может быть использовано в пищевой, химико-фармацевтической и других смежных областях промышленности.
-1
Известен способ получения экстрактов из замороженного плодово-ягодного сырья в аппарате с вибрационной тарелкой [1]. Замороженное плодово-ягодное сырье загружается в цилиндрический экстрактор, куда в заданном соотношении заливается экстрагент (вода). В полученную систему вводится тарелка, которая совершает в вертикальной плоскости возвратно-поступательные движения с определенной амплитудой и частотой. При этом процессы размораживания, измельчения и экстрагирования проводят в одном аппарате. В результате создания в аппарате режима, близкого к идеальному смешению и дополнительного диспергирования (дробления) твердой фазы, увеличивается поверхность контакта фаз, которая интенсивно обновляется, экстрагент интенсивно приникает в поры сырья. Вибрационная тарелка имеет отверстия диаметром от 3…5 мм и совершает возвратно-поступательные движения в вертикальной плоскости частотой 500…600 мин и амплитудой 14…16 мм.
Описанный в [1] способ недостаточно эффективен, отличается длительностью, не позволяет получать экстракты с более высоким содержанием сухих веществ и более стойкие при хранении.
-1
Наиболее близким по техническому решению является способ получения экстрактов [2] из замороженного плодово-ягодного сырья в аппарате с вибрационной тарелкой. Данный способ предусматривает операции размораживания, измельчения и экстрагирования плодово-ягодного сырья осуществлять в аппарате с вибрационной тарелкой в поле низкочастотных колебаний. Тарелка имеет диаметр отверстий 2,5 мм, установлена с возможностью совершать возвратно-поступательные движения в вертикальной плоскости с частотой 600 мин и амплитудой 14 мм.
Недостатком данного способа является применение водно-спиртового растворителя, с концентрацией спирта 40 об. %. Общим недостатком обоих описанных выше способов является то, что качество полученных экстрактов контролируется по содержанию в них сухих веществ. Однако такой подход не всегда корректен, особенно когда перерабатывается сырье с высоким содержанием, например, аскорбиновой кислоты.
Задачей предлагаемого технического решения является определение условий наиболее эффективного извлечения аскорбиновой кислоты из плодово-ягодного сырья с высоким ее содержанием в аппарате с вибрационной тарелкой.
Решение задачи осуществляется следующим образом. Замороженные плоды или ягоды при температуре -18°С сразу помещают в аппарат куда заливается вода при температуре 18…20°С. Далее с помощью вибрационной тарелки, перфорированной отверстиями диаметром 2,5 мм с долей свободного сечения 16,5%, создается поле низкочастотных механических колебаний с частотой 9,6…10 Гц и амплитудой А=8…10 мм, соотношение фаз (твердое/жидкое) (Т/Ж)=(0,3/1). В результате плодово-ягодное сырье интенсивно размораживается, измельчается и создается высокоразвитая и интенсивно обновляющаяся поверхность межфазного контакта. Это обеспечивает интенсивные условия проведения процесса получения экстракта и достаточно быстрое извлечение аскорбиновой кислоты, сохранность которой зависит от многих факторов (температуры, интенсивности контакта с кислородом воздуха, наличие в системе примесей, приводящих к быстрому разложению аскорбиновой кислоты и т.п.). Таким образом, необходимо получить максимальный выход аскорбиновой кислоты (витамина «С») за минимальное время. Процесс следует контролировать по содержанию аскорбиновой кислоты в экстракте.
Уменьшение амплитуды колебаний перфорированной тарелки до 8…10 мм позволит боле интенсивно воздействовать на плодово-ягодное сырье с целью уменьшения времени извлечения аскорбиновой кислоты. При этом фазы более интенсивно перемешиваются, что приводит к ускорению процессов, осуществляемых в аппарате: размораживанию, измельчению и экстрагированию, проникновению экстрагента в поры сырья и извлечению при этом ключевых компонентов. Энергозатраты при этом сокращаются так же, как и время осуществления процесса.
Таким образом, совокупность вышеперечисленных явлений позволит интенсифицировать процесс, объединяющий три операции, осуществлять его за 4-6 минут в одном аппарате, имеющем одну вибрационную тарелку, получить экстракты с большей концентрацией витамина "С".
Способ осуществляется следующим образом. Свежее плодово-ягодное сырье помещается в морозильную камеру, где его замораживают при температуре -18°С, после полной заморозки взвешивают необходимую порцию сырья и помещают его в рабочий объем экстрактора, куда вводят перфорированную вибрационную тарелку толщиной 3 мм, диаметром на 4 мм меньше диаметра аппарата, с отверстиями диаметром 2,5 мм и долей свободного сечения 16,5%. Тарелка устанавливается на расстоянии 45 мм от дна аппарата. Далее в аппарат заливается вода, весовые соотношения фаз (Т/Ж)=(0,3/1), где Т - вес замороженных ягод и плодов. Температура воды 18…20°С. Вибрационная тарелка приводится в возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости с частотой n=10 Гц и амплитудой А=8 мм. Вибрационное воздействие осуществляется в течение 4…6 минут до установления максимальной концентрации витамина «С» в полученном экстракте. Далее аппарат опорожняется, а полученная суспензия разделяется на твердую и жидкую фазы.
Пример
Свежие плоды жимолости помещаются в морозильную камеру, где они замораживаются при температуре -18°С. После полной заморозки навешивают 300 граммов жимолости и 1000 граммов воды. Температура воды 18…20°С. В данном случае соотношение фаз (0,3/1).
Взвешенная ягода и вода, в данной последовательности, загружаются в рабочий объем аппарата диаметром 0,145 м. Затем устанавливается перфорированная тарелка толщиной 3 мм и диметром 0,141 м, с долей свободного сечения 16,5%, образованного отверстиями диаметром 2,5 мм, равномерно распределенными по площади тарелки. Расстояние от тарелки до дна составляет 45 мм. Далее включается электродвигатель привода, и перфорированная тарелка начинает совершать возвратно-поступательные движения в вертикальной плоскости с частотой 10 Гц и амплитудой 8 мм. Содержание сухих веществ определяется рефрактометрическим методом, а концентрацию витамина «С» - йодометрическим титрованием. Выход сухих веществ и концентрация витамина «С» в экстракте изменяется следующим образом:
Из приведенных в таблице данных следует, что максимальное содержание витамина «С» при данных параметрах работы достигается по истечению 4 минут, а максимально содержание сухих веществ в экстракте имеет место после 5 минуты работы аппарата.
После завершения работы перфорированная тарелка вынимается и аппарат опорожняется. Далее полученная в аппарате суспензия разделяется на вакуум-фильтровальной установке.
Целевой продукт - плодово-ягодные экстракты - может быть использован в пищевой промышленности, химико-фармацевтической и т.п. в качестве пищевых добавок, красителей, при получении концентрированных экстрактов с повышенным содержанием аскорбиновой кислоты. Экстракты имеют цвет и запах, соответствующий цвету и запаху исходных плодов. Предлагаемый способ позволяет сократить время, снизить энергозатраты, повысить содержание витамина «С» в получаемых экстрактах. Твердая фаза, оставшаяся после разделения полученной суспензии, может быть в дальнейшем использована в качестве пищевых, либо кормовых добавок.
Литература
1. Патент РФ 2341979, МПК А23L 1/212. Способ получения экстрактов / Сорокопуд А.Ф., Суменков М.В.: заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Кемеровский Технологический институт пищевой промышленности - №2007116408/13, заявл. 02.05.2007, опубл. 27.12.2008, бюл. №36.
2. Патент РФ 2403808, МПК А23L 1/212. Способ получения экстрактов / Сорокопуд А.Ф., Плотников И.Б., Астафьева А.Н., Сорокопуд В.В.: заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Кемеровский Технологический институт пищевой промышленности - №2009122196/13, заявл. 09.06.2009, опубл. 20.11.2010, бюл. №32.