УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПЕКТИНА ИЗ ЭКСТРАКТА С ПОМОЩЬЮ ИМПУЛЬСНОГО ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Полезная модель относится к перерабатывающей промышленности, а именно к производству пектина.
Пектин традиционно используют в пищевой промышленности в качестве студнеобразователя при производстве мармеладов, джемов, пастилы.
Также пектин применяют в качестве природного детоксиканта, связывающего и выводящего из организма ионы тяжелых металлов и радионуклидов, а также пролонгатора действия антибиотиков.
Технология производства пектина включает следующие основные стадии:
1) - Получение и подготовка растительного сырья (свекловичный жом, яблочные выжимки)
2) - Гидролиз-экстрагирование протопектинового комплекса из клеточной стенки в раствор.
3) - Осаждение пектина из раствора.
4) - Очистка и сушка пектинового порошка Традиционно осаждение пектина из пектиносодержащего раствора проводят с помощью этанола (2 объема спирта на 1 объем раствора), либо с помощью добавления в пектиносодержащий раствор хлорида алюминия, который, взаимодействуя с карбоксильными группами пектиновой молекулы, образует соль (пектат алюминия), выпадающую в осадок [И.А.Ильина «Научные основы технологии модифицированных пектинов». - Краснодар, 2001, 312 с].
Недостатком данной технологии является большой расход этилового спирта (до 200 л спирта на 1 кг пектина), а также пожароопасность производства. Кроме того, полученный пектин обладает сравнительно невысокой уронидной составляющей (содержанием полигалактуронана). Пектин, полученный осаждением с помощью хлорида алюминия, необходимо очищать от ионов алюминия путем проведения сложной и дорогостоящей системы очистки.
Наиболее близкой к заявленной полезной модели из известных является «Устройство для осаждения пектина из экстракта» [Богус A.M., патент RU №2153264, MKU 7 A L 1/0524 27.07.2000 бюл. №21].
Устройство (фиг.1) представляет собой конденсаторную сборку круглой формы 1, состоящую из чередующихся металлических 2 (отрицательных) и графитовых 3 (положительных) электродов, на которые подаются импульсы напряжения от специально разработанного высокочастотного генератора последовательно на каждую пару электродов, расположенных по диаметру конденсаторной сборки, что создает вращающееся электрическое поле, причем конденсаторную сборку помещают в пектиносодержащий раствор 4.
Недостаток данного устройства состоит в том, что подача импульса напряжения на любую пару электродов (фиг.1 показан импульс напряжения между 1 и 6 электродами) приводит к возникновению по обе стороны от главного импульса двух импульсов меньшей амплитуды, симметрично расположенных относительно главного. Такое распределение напряжения приводит к уменьшению тока между основными электродами, и, следовательно, к уменьшению количества осажденных молекул пектина. Боковые импульсы тока не вносят вклад в процесс осаждения, так как они не вращают мицеллы пектина. Потери напряжения при этом составляют порядка 30%.
Задачей полезной модели является разработка устройства для выделения пектина из экстракта, обеспечивающего более высокий выход целевого продукта (пектина) и большую степень чистоты пектина при меньших затратах энергии.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является изменение геометрии конденсаторной сборки, при которой исключаются потери напряжения, увеличивается производительность устройства и возрастает комплексообразующая способность пектина вследствие увеличения содержания свободных карбоксильных групп.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для осаждения пектина из экстракта с помощью импульсного вращающегося электрического поля, включающем конденсаторную сборку круглой формы, металлический отрицательный электрод, положительные графитовые электроды, генератор импульсного вращающегося высокочастотного электрического поля, емкость с пектиносодержащим раствором, дополнительно установлен блок коммутации импульсов вращающегося электрического поля, коннектор передачи импульсов от генератора к конденсаторной сборке, причем отрицательный электрод находится в центре сборки, а положительные расположены по кругу конденсаторной сборки.
Полученный положительный результат объясняется тем, что молекула пектина, являясь электрическим диполем, ориентируется вдоль вектора напряженности электрического поля и при его вращении вращается синхронно с ним. Последовательность импульсов напряжения, подаваемых на конденсаторную сборку круглой формы 1 (фиг.2), помещенную в пектиносодержащий раствор 4, между центральным отрицательным электродом 3 и положительными электродами 2 (круговая нумерация 1-10, фиг.2), приводит к вращению электрического поля и исключает утечку тока (на фиг.2 показаны импульсы напряжения между электродами (10; -), (1; -) и (2; -)).
При достижении определенной частоты вращения под действием центробежной силы от пектиновой молекулы отрывается окружавшая ее гидратная оболочка, в результате чего молекулы пектина соединяются друг с другом и коагулируют в приэлектродном слое, осаждаясь на положительные электроды конденсаторной сборки.
На фиг.3 изображено устройство для осаждения пектина из экстракта с помощью импульсно вращающегося электрического поля. Данное устройство состоит из конденсаторной сборки круглой формы 1, центрального отрицательного металлического электрода 2, положительных графитовых электродов 3, расположенных по кругу, генератора импульсов высокочастотного напряжения 4, емкости с пектиносодержащим раствором 5, блока коммутации импульсов 6, коннектора передачи импульсов 7.
Данное устройство для осаждения пектина из экстракта с помощью импульсного вращающегося электрического поля работает следующим образом.
Пектиносодержащий раствор помещают в емкость из оргстекла 5, устанавливают в емкость 5 конденсаторную сборку круглой формы 1, к отрицательному электроду 2 и положительным электродам 3 подключают коннектор передачи импульсов 7, соединенный с блоком коммутации импульсов 6, который подключен к генератору импульсов высокочастотного напряжения 4, где устанавливают необходимую частоту следования импульсов. Генератор 4 включают в сеть переменного тока и проводят процесс осаждения пектина из раствора под действием импульсного вращающегося электрического поля. Окончание осаждения пектина из раствора (общая длительность процесса 30-60 минут) устанавливают по прекращению осаждения пектина на положительные электроды конденсаторной сборки. Затем, производят съем осажденного пектина с положительных электродов конденсаторной сборки, который направляют на сушку и измельчение.
Полезная модель позволяет получать пектин, характеризующийся высокими показателями степени чистоты и способности связывать ионы поливалентных металлов и радионуклидов и позволяет повысить выход готового продукта на 25-30%, а также уменьшить энергозатраты на его производство.