Технологические особенности пектиносодержащего сырья

Таким образом, переработка древесины, частично пораженной первой стадией гнили, позволяет обеспечить более полное использование лесосырьевых ресурсов без ухудшения качества целлюлозы.

Литература

1. Бейгельманн, А.В. Лесосырьевые ресурсы Сибири и Дальнего Востока для целлюлозно-бумажной промышленности / А.В. Бейгельманн // Обзорн. информ. ВНИПИЭИлеспром. - 1982. - Вып 7. - 44 с.

2. Молотков, Л.К. Изменение химического состава осиновой древесины при гниении / Л.К. Молотков // Химич. перераб. древесины: реферат. информ. ВНИПИЭИлеспром. - 1968. - Вып. 11. - С. 10.

3. Левдикова, В.Л. О химическом составе древесины, пораженной гнилью / В.Л. Левдикова // Химия и химическая технология древесины. - Красноярск, 1973. - Вып. 1. - С. 28-34.

4. Скиба, Л.П. О химическом составе здоровой и фаутной древесины хвойных пород / Л.П. Скиба, Н.А. Чупрова // Химия и химическая технология древесины. - Красноярск, 1976. - Вып. 4. - С. 27-33.

5. Крейцберг, З.Н. Исследование энзиматически разрушенной древесины (разрушение древесины березы грибами белой гнили) / З.Н. Крейцберг // Химия древесины. - 1978. - Вып. 3. - С. 98-101.

6. Влияние гнили на качество щепы и сульфатной целлюлозы из хвойных пород древесины // Бумажная пром-сть. - 1979. - Вып. 9. - С. 30.

7. Константная, А.А. Гниль в производственной щепе и расчет ожидаемого снижения выхода и качества целлюлозы / А.А. Константная, Н.Г. Вольнова // Целлюлоза, бумага, картон: экспресс-информ. ВНИПИЭИлеспром. - М., 1974. - 23 с.

8. Ушаков, И.И. Исследование пригодности пораженной гнилью древесины лиственницы для производства сульфатной целлюлозы / И.И. Ушаков, Т.Г. Голикова // Целлюлоза, бумага, картон: экспресс-информ. ВНИПИЭИлеспром. - 1974. - Вып. 27. - С. 11-12.

9. Использование низкокачественной древесины лиственницы и ели для производства тарного картона

/ А.Д. Железнякова [и др.] // Целлюлоза, бумага и картон: реферат. информ. ВНИПИЭИлеспром. -

1975. - № 4. - С. 28.

10. Ушаков, И.И. Исследование пригодности пораженной гнилью древесины лиственницы для производства сульфатной целлюлозы / И.И.Ушаков, Т.Г. Голикова // Целлюлоза, бумага и картон: реферат. информ. ВНИПИЭИлеспром. - 1974. - Вып. 27. - С. 11-12.

11. Ушаков, И.И. Использование пораженной гнилью сосновой древесины при выработке сульфатной целлюлозы / И.И. Ушаков // Целлюлоза, бумага и картон: реферат. информ. ВНИПИЭИлеспром. - 1971. -Вып. 7. - С. 9-11.

12. Жалина, В.А. Исследование влияния изменения химического состава пихты под действием дереворазрушающих грибов на свойства сульфатной целлюлозы / А.В. Жалина, Э.В. Александрова, Ю.А. Бобров // Химия и химическая технология целлюлозы. - 1978. - Вып. 5. - С. 46-51.

--------♦-----------

УДК 664.292 Н.Н. Типсина, О.Ю. Комарова, Е.А. Струпан

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЕКТИНОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

В статье рассмотрены и исследованы физико-химические свойства пектиносодержащего сырья.

Приводится классификация сырья по массовой доле пектиновых веществ и галактуроновой кислоты, ацетильной и метоксильной составляющих, соотношению пропектина и растворимого пектина.

Пектиновые вещества существуют в нескольких формах: нерастворимой (протопектин) и растворимой в воде, свободной галактуроновой кислоте и ее солях. Эти формы выполняют в растительной ткани различные физиологические функции и в зависимости от направленности биохимических процессов в растении переходят из одного состояния в другое.

Известно, что пектиновые вещества встречаются во всех частях растений: в корнях, стеблях, соцветиях, листьях и, главным образом, в плодах и овощах. Отсутствие до настоящего времени классификации

пектиносодержащего сырья не позволяло разработать универсальную технологию пектина, предусматривающую переработку различного сырья по одной процессно-аппаратурной схеме, и выявить другие сырьевые источники для получения пектиновых веществ.

Пектиносодержащее сырье можно подразделить на три основные группы.

К первой группе отнесены овощи: клубнеплоды (картофель), корнеплоды (свекла, морковь), листовые (капуста, лук), стеблевые (сельдерей), плодовые (баклажаны, томаты), тыквенные (арбузы, дыни, тыквы), бобовые (горох, фасоль).

Вторая группа пектиносодержащего сырья включает плоды и делится на подгруппы: семечковые (яблоки, айва), косточковые (вишня, черешня), ягоды настоящие (виноград, смородина), ягоды ложные (земляника, клубника, малина), плоды субтропические и тропические (лимоны, апельсины, мандарины, инжир, гранаты).

В третью группу включены другие виды промышленного сырья также с высоким содержанием пектина: листья чая и табака, стебли и соцветия-корзинки подсолнечника, створки плодов-коробочек хлопчатника, кора хвойных пород деревьев (сосна, ель, лиственница).

На рисунках 1-3 представлена классификация пектиносодержащего сырья по содержанию пектиновых веществ (в процентах на сухую массу). В первой группе наибольшее количество пектина содержится в корнеплодах (6,4...30%) и тыквенных овощах (1,7...23,6%); во второй - в семечковых (3,3...19,9%); тропических (5,5...15,8%) и субтропических (9,0...14,0%) плодах, ягодах настоящих (4,2...12,6%). В третьей группе -стеблях (20,0...35,7%) и корзинках подсолнечника (до 24%).

Рис. 1. Классификация основных подгрупп пектиносодержащего сырья по содержанию пектиновых веществ, % на сухую массу

Рис. 2. Классификация основных подгрупп пектиносодержащего сырья по содержанию пектиновых веществ, % на сухую массу

Рис. 3. Классификация основных подгрупп пектиносодержащего сырья по содержанию пектиновых веществ, % на сухую массу

В подгруппе корнеплодов наибольшее содержание пектиновых веществ у свеклы сахарной и кормовой (18...30%), моркови (6,4...20%), свеклы красной (8,1... 14,9%). В подгруппе тыквенных овощей наибольший интерес в качестве промышленного пектиносодержащего сырья представляют арбуз кормовой (6,4...23,6%) и тыква (2,6...17%). Арбуз столовый и дыня могут быть рекомендованы для включения в профилактическое питание как продукты с относительно высоким содержанием пектиновых веществ.

В подгруппе семечковых плодов наибольшее количество пектиновых веществ содержится в яблоках (6,1...19,9%) и рябине (9,3...10,6%), несколько меньше - в айве (5,3...9,6%), грушах (3,3...8,0%). Однако из-за небольших объемов промышленной переработки рябины в качестве сырьевого источника для получения пектиносодержащих студнеобразователей (пасты, пюре) следует рассматривать айву и грушу.

В подгруппе субтропических и тропических плодов высокое содержание пектиновых веществ: в инжире - 5,5...15,8%, гранате - 10...14%, фейхоа и хурме - 9...12%. Это позволяет сделать вывод о целесообразности использования этого вида сырья для производства пектиносодержащих пищевых изделий, так как рассматриваемые плоды помимо пектиновых содержат ряд других биологически активных веществ, определяющих их лечебные и диетические свойства.

Наиболее распространенные из субтропических плодов - цитрусовые: лимоны, апельсины, грейпфруты, мандарины - также практически не отличаются между собой по содержанию пектиновых веществ. В среднем количество пектина в их тканях колеблется в пределах 9...14%.

В подгруппе ягод настоящих наибольшее количество пектиновых веществ содержится в красной смородине - 4,2...12,6%, клюкве - 6,6...11,0%, черной смородине - 5,9... 10,6%, крыжовнике - 5,0...7,9% и винограде - 4,2...6,6%. Благодаря высокому содержанию пектина, витаминов С и Р, органических кислот и сахаров, хорошо сбалансированных по вкусу, эту подгруппу плодов целесообразно использовать при производстве пектиносодержащих пищевых изделий.

Перспективными источниками сырья для промышленного производства пектина являются также стебли и соцветия-корзинки подсолнечника, створки плодов-коробочек хлопчатника, кора хвойных пород деревьев.

Важной характеристикой пектиносодержащего сырья, помимо массовой доли пектина, является соотношение протопектина (ПП) и растворимого пектина (РП), обуславливающее различие в технологических параметрах извлечения пектина и его физико-химических свойствах.

На рисунке 4 представлена классификация сырья по этому соотношению.

Первая группа - корнеплоды (сахарная и кормовая свекла, морковь), семечковые (яблоки, айва) и косточковые (вишня, слива) плоды - отличаются высоким соотношением ПП/РП - 69...91%. Ко второй группе по величине этого соотношения можно отнести стебли и соцветия-корзинки подсолнечника, кору хвойных пород деревьев, содержащих 53...72% протопектина. Наименьшее соотношение протопектина и растворимого пектина характерно для субтропических и тропических плодов, тыквенных, овощей и томатов (28...60%).

Рис. 4. Классификация пектиносодержащего сырья по соотношению протопектина

и растворимого пектина, %

Критерием оценки промышленной значимости сырья для организации пектинового производства является содержание галактуроновой кислоты в пектине (рис. 5). Наибольшее содержание галактуроновой кислоты наблюдается у цитрусовых плодов (90,4...92,4%), наименьшее - у вишни (44,0...48,2%).

онслмгимы 1*2.4 ,1

Г'ч-!(ї!фрутіі: 91,7

;И1М<1ЯЫ - 90,4

Яблоки - 33,0...55,0

виноград - 87,7,..48,1

арбу а кормовой  84,?)

абрикоси - 83,1

груши - 82,6

;ирнзд евдк.Ла - 82,3,..72,0 ор.чинкн

одссхрнечинка - 80,0,,.77,2

айва - 86,6

сосна - 63,9

ель - 63,4

лиственница • 60,6 створки короб, хлопчатника - 54,6

томаты - 53,8,..49,4 вишня - 48,2...44,0

4 1 4 4~— и . - 1 1 1 і. ..

; т~ "з   |—! і г

1 1 і У ' ! • - 1,

. , -г-  . — >

. . . і !

—і—;—і—{—і—і—і— і і < і і і і

і і

-І т_ , . 1 . . 1 ,,—

Г Т- т т Г Г -- 1

—*—,— 1 1 і 1 1 ! і 1 [ 1

^

! ! 1 ! ! г—

і 'І; г ~г . І' т *т

[ , . г — , } \

И—|—і—І—|—і—і——1

1— -у —і—  -у"1  - і ’ - [

II группа

20 30 40 50 60 70 80 90 100 НО

—Н—н 1—1— і і у-г— -ї

1 1 1 І—. л г

_ "І 1 ~ І ! "*

—і—1_—£—Ц

г: Ґ лс ра

1

- _ і • 1 "і" ; 1

Г“ І ; •*

* 1 1 1

1 -І—[ -

.^е=М. і

Рис. 5. Содержание галактуроновой кислоты в пектине

На основе приведенных данных (см. рис. 1-3) можно сделать вывод о том, что в качестве промышленного пектиносодержащего сырья для производства пектина целесообразно использовать цитрусовые плоды, соцветия-корзинки подсолнечника, корнеплоды (сахарная, кормовая и красная свекла, морковь), яблоки, айву, виноград, кору хвойных пород деревьев и створки плодов - коробочек хлопчатника.

С целью определения возможности разработки универсальной аппаратурно-технологической схемы переработки различного пектиносодержащего сырья была проведена классификация пектиновых веществ сырья по содержанию ацетильной составляющей (рис. 6).

Рис. 6. Классификация пектиновых веществ сырья по содержанию ацетильной составляющей, %

Анализ литературных и экспериментальных данных [1-5] показал, что наибольшее количество ацетильных групп содержится в сахарной свекле, корзинках подсолнечника, створках хлопчатника, айве и томатах. Отмечается низкое содержание ацетильной составляющей (0,11 ...0,27%) у свеклы кормовой и красной, моркови, яблок, коры хвойных пород деревьев.

Учитывая общее содержание пектиновых веществ, соотношение протопектина и растворимого пектина, их ацетильную составляющую, рассматриваемое сырье можно классифицировать таким образом, что технологические параметры процессов получения пектиновых веществ из них могут быть одинаковыми (табл.).

При этом способы подготовки сырья к процессам гидролиза и экстрагирования неизбежно отличаются, так как структура растительной ткани у этих растительных продуктов различна. После такой подготовки дальнейшая переработка возможна по универсальной аппаратурно-технологической схеме получения пектина и пектинопродуктов.

Для характеристики пектиносодержащего сырья по двум основным свойствам (студнеобразующая и комплексообразующая способность) проведена классификация основных подгрупп по степени этерификации и содержанию метоксильной составляющей (рис. 7-8).

Наибольшей комплексообразующей способностью (свыше 40%) обладает пектин из сахарной свеклы и вишни. Наибольшее содержание метоксильной составляющей (10,6...11,9%) отмечается у субтропических плодов, айвы, яблок, что обусловливает высокую молекулярную массу и студнеобразующую способность пектина, полученного из этого сырья. Следует отметить высокое содержание меток-сильных групп (6,5.9,5%) в таком нетрадиционном для производства сырье, как абрикосы, виноград, смородина, клюква, что обусловливает целесообразность их использования для получения пектиносодержащих паст, пюре и фруктовых кондитерских и консервных изделий с пониженным содержанием сахара.

Технологические параметры процесса извлечения пектиновых веществ

Групппа Сырье Характеристика Параметр

I Корзинки подсолнечника, сахарная свекла, створки хлопчатника, айва ПВ = 5,3...30% ГК = 54,9.82,3% Ац = 0,7.. .0,9% ПП / РП= 55.87 1 = 70.75 0С рН = 0,8...1,2 т = 2,0...2,5 ч

II Свекла кормовая и красная, морковь, яблоки, кора хвойных деревьев ПВ = 6,1.20% ГК = 55,0.88,0% Ац = 0,11.0,27% ПП / РП= 49.85 1 = 60.90 0С рН = 1,5...3,0 т = 1,0...2,0 ч

III Субтропические и тропические плоды ПВ = 5,5.15,8% ГК = 90,4.92,4% Ац = 0 ПП / РП= 32.52 1 = 70.100 0С рН = 1,5...2,0 т = 1,0...1,5 ч

Пектиновые вещества свеклы сахарной, кормовой и красной, моркови, арбуза кормового, тыквы и соцветий-корзинок подсолнечника, имеющих степень этерификации 40...60%, целесообразно применять в качестве комплексообразователей.

створки короб, хлопчатобуыажвика, ” ' | | | | ~

Рис. 7. Классификация сырья по степени этерификации пектиновых веществ, %

Классификация пектиносодержащего сырья по массовой доле пектиновых веществ и галакту-роновой кислоты, ацетильной и метоксильной составляющих, соотношению протопектина и растворимого пектина позволяет сделать вывод не только о возможности и целесообразности разработки общей аппаратурно-технологической схемы для переработки различных видов сырья, но и определить перспективную область применения пектиновых веществ с учетом их комплексообразующей и студнеобразующей способности.

Рис. 8. Классификация сырья по содержанию метоксильной составляющее, %

Качество конечного продукта - пектина - зависит не только от физико-химических свойств пектиносодержащего сырья, но и в значительной степени от способов его подготовки.

Литература

1. Донченко, Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов / Л.В. Донченко. - М.: ДеЛи, 2000. - 256 с.

2. Типсина, Н.Н. Мелкоплодные яблоки Сибири в кондитерских изделиях пищевой промышленности и массовом питании / Н.Н. Типсина. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 1997. - 103 с.

3. Голубев, В.Н. Пектин: химия, технология, применение / В.Н. Голубев, Н.П. Шелухина. - М.: Пищевая пром-сть, 1995.

4. Колмакова, Н. Пектин и его применение в различных пищевых производствах / Н. Колмакова // Пищевая пром-сть. - 2003. - № 6. - С. 60-62.

5. Цапалова, И.Э. Экспертиза дикорастущих плодов, ягод и травянистых растений / И.Э. Цапалова, М.Д. Губина, В.М. Поздняковский. - Новосибирск: Изд-во НГУ, 2000. - 180 с.