Влияние кислотно-кавитационного гидролиза растительного сырья на выход и качество пектина

ментативных гидролизатов выявил увеличение содержания растворимых сухих веществ в 1,1-1,25 раза, в том числе: органических кислот - в 1,2—1,3 раза, сахаров - в 1,3—1,45 раза, витамина С — в 1,3—1,5 раза, Р-ка-ротина — в 1,3—1,4 раза.

Результаты исследований свидетельствуют, что проведение ферментативной обработки плодов облепихи эффективно не только с точки зрения интенсификации сокоотделения и улучшения органолептических показателей сока, но и является существенным фактором для повышения экстрактивной способности растительной ткани, а следовательно, увеличения выхода физиологически активных микронутриентов плодов облепихи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Трофимов Т.Т. Облепиха. - 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988. - 224 с.

2. Эйдельнант А.С. Все об облепихе. - М. Изд-во правления о-ва «Знание» РФ, 1992. - 80 с.

3. Потемкина Л. Облепиха в натуральном питании. -Изд-во «Урал ЛТД», 2007. - 48 с.

4. Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник / Под ред. чл.-кор. МАИ, проф. И.М. Скурихина и акад. РАМН, проф. В.А. Тутельяна. - М.: ДеЛи принт, 2002. - 236 с.

5. Кислухина О.В., Кюдулис И. Биотехнологические основы переработки растительного сырья. - Каунас: Технология, 1997. - 183 с.

6. Кретович В.Л. Биохимия растений. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - 503 с.

Поступила 05.03.11 г.

APPLICATION OF ENZYME PREPARATIONS AT SEA-BUCKTHORNPROCESSING

E.V. ALEKSEENKO, YU.M. DIKAREVA, S.E. TRAUBENBERG, N.V. OSTASHENKOVA

Moscow State University of Food Production,

11, Volokolamskoe shosse, Moscow, 125080;ph.: (495) 158-71-82; e-mail: elealekseenk@rambler.ru, dikarevajulia@gmail.com,

prof.s.traubenberg@gmail.com

The results of the investigations in using enzyme preparations Fructocyme-Color and Laminex BG Glucanase Complex for the sea-buckthom processing have been represented. The optimal conditions of enzyme preparations action and hydrolysis process have been investigated. The expediency of their using for increasing of the juice output, reducing of the juice viscosity and getting a juice, which is rich of the physiological functional ingredients such as organic acids, sugars, vitamin C, P-carotene has been demonstrated.

Key words: sea-buckthom, enzyme preparation, enzyme hydrolysis, juice output, juice viscosity, physiological functional ingredients.

664.292

ВЛИЯНИЕ КИСЛОТНО-КАВИТАЦИОННОГО ГИДРОЛИЗА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ НА ВЫХОД И КАЧЕСТВО ПЕКТИНА

В.М. ТЫЩЕНКО

Оренбургский государственный университет,

460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13; электронная почта:ppbt@mail.osu.ru

Исследована возможность гидролиза-экстрагирования пектина способом, предусматривающим совместное применение кислоты и ультразвуковой кавитации. Проведен анализ зависимости студнеобразования от интенсивности кавитационного воздействия, определены оптимальные параметры рН применяемых кислот. Доказана перспективность применения кавитации как дополнительного интенсификатора кислотного гидролиза, позволяющего значительно снизить концентрацию применяемых кислот. Показатели качества получаемого пектина снижаются незначительно и в целом сохраняются на приемлемом уровне.

Ключевые слова: пектин, гидролиз-экстрагирование, ультразвуковая кавитация, интенсивность кавитационного воздействия.

В связи с актуальностью проблемы экологичности производства в настоящее время разработаны технологии экстрагирования пектина без использования химических реагентов: кавитационное экстрагирование с применением гидродинамических преобразователей роторного типа, а также технология экстрагирования с использованием электроактивированной водной системы. Эти способы экстрагирования пектина перспективны, но в настоящий момент имеют недостатки, не позволяющие применять их в промышленном производстве как самостоятельные технологии.

Под кавитацией понимают образование заполненных паром и газом полостей или пузырьков при ло-

кальном понижении давления в жидкости до давления насыщенных паров. Соотношение содержания газа и пара в полости может быть различным (теоретически от нуля до единицы). В зависимости от концентрации пара или газа в полости их называют паровыми или газовыми [1].

Разрушение поверхности клеточных мембран при кавитации осуществляется в основном ударными волнами и кумулятивными струйками, образующимися при схлопывании кавитационных пузырьков. На поверхностях частиц и твердых тел имеются концентраторы напряжений в виде микротрещин, неровностей поверхности и т. п., на которых образуются зародыши

кавитации. Под действием звукокапиллярного эффекта и интенсивных микропотоков жидкость проникает в поры и трещины, где при захлопывании кавитационных пузырьков возникает мощная ударная волна, способствующая разрушению материалов. Кумулятивные струйки разрушают поверхность тела за счет кинетической энергии жидкости. Мелкие частицы тела, размеры которых соизмеримы с поперечным сечением кумулятивных струй, увлекаются ими и дополняют процесс разрушения частиц, находящихся в жидкости [2].

Главным недостатком извлечения пектиновых веществ из сырья при помощи гидродинамического кавитационного воздействия является чрезмерно агрессивное воздействие на молекулы пектина, в результате которого часть молекул разрушается либо деградирует до более простых полимеров, что в целом снижает выход и качество получаемого пектина. Более оптимальным представляется экстрагирование пектина при помощи кислотного воздействия совместно с кавитационной обработкой.

На кафедре пищевой биотехнологии ОГУ разработана технология кислотно-кавитационного извлечения пектиновых веществ из растительного сырья (тыква, кормовой арбуз), а также отходов сахарного и масло-жирового производства (свекловичный жом и корзинки подсолнечника) Оренбургской области. В качестве кавитационного воздействия применялась ультразвуковая кавитация, позволяющая контролировать и регулировать параметры процесса. Источником кавитации служила установка, имеющая в своей основе пьезокерамические пластины. Для кислотного гидролиза использовали традиционные для классического способа экстрагирования кислоты - соляную и серную.

При определении оптимальных параметров гидролиза-экстрагирования варьировали основные параметры кислотного экстрагирования - продолжительность воздействия, уровень рН, температуру - и ультразвукового кавитационного воздействия - интенсивность и частоту колебаний. Параллельно проводили экстрагирование пектина из контрольного образца, не подвергаемого кавитационной обработке. Содержание пектиновых веществ устанавливали кальций-пектатным методом.

Были построены зависимости выхода готового пектина и его качества от интенсивности I кавитационного воздействия в пределах 2-10 Вт/м2 с интервалом 1 Вт/м2 (таблица). О качестве получаемого пектина судили по студнеобразующей способности желе в соответствии с ГОСТ 29186-91.

Рис. 2

Таблица

I, Вт/м2 Выход пектина, % от максимально возможного Прочность 2%-го студня, кПа

2 43,1 60,4

3 52,5 58,5

4 55,4 55,3

5 57,8 48,8

6 61,4 33,2

7 56,7 23,1

8 48,1 -

9 41,4 -

10 36,7 -

Максимальный выход пектина достигнут при уровне интенсивности 6 Вт/м2. Однако более качественный пектин получен при интенсивности 4 Вт/м2 (рис. 1).

Применение ультразвуковой кавитации как самостоятельного способа экстрагирования пектина не позволяет получить максимальный выход продукта. Кроме того, чрезмерно интенсивное воздействие кавитацией на сырье вызывает не только разрушение мембран клеток, но и деполимеризацию молекул пектина, что негативно сказывается на его студнеобразующей способности.

Оптимальный уровень рН при использовании соляной и серной кислот совместно с подобранным оптимальным режимом кавитации определяли в интервале рН 0,5-4,5 с шагом 0,5, лучший показатель рН устанавливали по значению выхода готового пектина.

По литературным данным, в зависимости от используемого сырья и кислоты, при классическом гидролизе оптимальный уровень рН для соляной кислоты составляет 0,5-1,5, для серной 1,0-2,5. Продолжительность гидролиза варьируется от 90 до 180 мин [3, 4].

Рис. 1

Рис. 3

экстрагирования в промышленности для производства качественного пектина.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ультразвук в медицине. Физические основы примене-ния/Подред. К. Хилла, Д. Бэмбера.-М.: Физматлит, 2008.-542 с.

2. Хорбенко И.Г. Ультразвук в действии. - М.: Знание, 1965. - 48 с.

3. Донченко Л.В. Технология пектина и пектинопродук-тов. - М.: ДеЛи, 2000. - 253 с.

4. Даниловцева А.Б., Полякова И.В. Оптимизация технологических параметров гидролиза-экстрагирования при получении пектина из плодово-ягодных выжимок / Хранение и переработка сельхозсырья. - 2007. - № 5. - С. 32-33.

Поступила 11.03.11 г.

INFLUENCE OF ACID-CAVITATION HYDROLYSIS OF VEGETATIVE RAW MATERIALS ON AN YIELD AND QUALITY OF PECTIN

V.M. TYSHCHENKO

Orenburg State University,

13, Pobedy av., Orenburg, 460018; e-mail: ppbt@mail.osu.ru

Possibility to carry out hydrolysis extraction of pectin by the method providing joint appliance of acid and ultrasonic cavitation is investigated. The analysis of dependence of gelation on cavitation effect has been performed and pH optimum parameters of the applied acids have been defined. The prospectivity of appliance of cavitation as an additional intensifier of acid hydrolysis allowing to reduce the concentration of the acids used have been proved. The qualitative indicators of recovered pectin are decreased insignificantly and preserved at the level acceptable.

Key words: pectin, hydrolysis extraction, ultrasonic cavitation, intensity of cavitation effect.

В результате применения ультразвуковой кавитации при гидролизе соляной кислотой выход пектина составляет 94,7% от максимально возможного при рН раствора 4,0 (рис. 2). Качество 2%-го студня пектина, полученного кислотно-кавитационным способом, составляет 58-59,5%.

Для серной кислоты выход пектиновых веществ при кислотно-кавитационном способе экстрагирования составил 94,6% (рис. 3).

Согласно графикам рис. 2 и 3, при интенсивности кавитационного воздействия 4 Вт/м2 оптимальное значение рН для соляной кислоты 3,5, для серной 4,0.

Высокие показатели студнеобразования свидетельствуют о возможности применения данного способа

664.8.036.62

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КОНСЕРВОВ «ПЕРСИКОВЫЙ СОК»

А.Ф. ДЕМИРОВА

Дагестанский государственный технический университет,

367015, г. Махачкала, пр-т И. Шамиля, 70; тел.: (8722) 62-37-61, факс: (8722) 62-37-97, электронная почта: dstu@dstu.ru

Представлены результаты исследований по прогреваемости консервов «Сок персиковый» при тепловой стерилизации с использованием ступенчатого нагрева и охлаждения в статическом состоянии и с вращением тары. Установлены режимы тепловой стерилизации сока при ступенчатом нагреве и охлаждении. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности использования предлагаемого способа для тепловой стерилизации консервов.

Ключевые слова: стерилизация соков, прогреваемость консервов, режим ступенчатой стерилизации.

Нами исследована возможность интенсификации процесса тепловой стерилизации консервов типа фруктовых соков в 3-литровой таре методом ступенчатого нагрева и охлаждения, а также с вращением тары.

Предварительно нами экспериментально исследовано температурное поле фруктовых соков при их стерилизации в автоклавах по режимам действующей технологической инструкции [1].

На рис. 1 показаны кривые прогреваемости и фактической летальности центрального и периферийного слоев консервов «Персиковый сок» в стеклянной таре 1-82-3000 при стерилизации в автоклаве по режиму 25-60-30

•118.

Как видно из графиков, центральный слой компота прогревается медленнее, чем периферийный, температурная разница между слоями составляет 8-12°С. Соответственно и фактические летальности этих слоев имеют разные значения: центральный слой - 316 усл. мин, а периферийный - 573 усл. мин. Коэффициент крайней неравномерности тепловой обработки [2] для данного режима Ккн = 573/316 = 1,8.

Этот показатель является константой, характеризующей термическое сопротивление данного продукта в конкретных условиях стерилизации, т. е. характеризует степень неравномерности тепловой обработки консервов при любом режиме стерилизации. Высокие значения Кк н указывают на то, что значительная часть