СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕТОКСИЧНОГО КЛЕЕВОГО СОСТАВА ИЗ ПЛОДОВ КЛЕЩЕВИНЫ
METHOD OF PRODUCING NONTOXIC ADHESIVE COMPOUND FROM PALMA CHRISTI FRUITS

Изобретение относится к технологии переработки растительных белков и к технической биохимии.
Известен способ получения клеевого состава из клещевинного шрота, согласно которому очищенные от плодовых оболочек и сорных примесей семена клещевины отделяют от семенных оболочек. Затем ядро семян с содержанием лузги не более 2-3% размалывается. Обезжиривают мезгу при температуре растворителя 60°C, затем мезга подсушивается в жаровне Скипина до влажности 5-6% при 70-75°C. Окончательное извлечение масла производится при 60°C. Шрот, при этом, пропаривают под вакуумом. Из обезжиренного, но не высушенного шрота экстрагируют растворимые фракции белков 2%-ным раствором каустической соды и известковой водой при 50°C при непрерывном перемешивании с применением острого пара. Щелочной раствор белков (концентрацией 2-3%) фильтруют и нейтрализуют растворами соляной, серной или уксусной кислот, после чего белок из раствора выпадает в осадок. Затем белковый осадок несколько раз промывают водой для удаления свободной кислоты, после чего температуру белка влажностью 90-95% доводят до 80-85°C. После этого белок снова промывают водой от остатков масла и фильтруют. Далее белок высушивают до влажности 55-65% сухим теплым воздухом (40-45°C). Полученный таким образом растительный «казеин» протирают на терках и окончательно высушивают воздухом, нагретым до 35-40°C. После высушивания продукт имеет вид крупки буроватого оттенка. Выход клеевого состава из клещевинного шрота составляет около 40% [Жиры. Их получение и переработка. - Справочное руководство, том I. - Л., Пищепромиздат, 1938 г. - 680 с.].
Недостатком этого способа является то, что получаемый растительный клеевой состав токсичен, а это делает его небезопасным в использовании. Применение сравнительно высоких температур на стадии отмывки белка от остаточного масла и продолжительная тепловая сушка готового продукта ухудшают клеящие свойства получаемого растительного клеевого состава. Кроме того, данная технология предусматривает очистку семян от семенных оболочек, что требует больших затрат труда и энергии, а также применение специального аппаратурного обеспечения процесса - шелушильной машины, установки для разделения смеси ядер семян и семенных оболочек, устройства для очистки воздуха.
Известен способ получения нетоксичного клеевого состава из белков семян клещевины, согласно которому собранные плоды клещевины подвергают контролируемому и регулируемому самосогреванию в течение 2-х суток при 30°C, затем обрушивают, а семена измельчают, не очищая от семенных оболочек, и получают из них масло и нетоксичный промежуточный белковый продукт. Далее обезжиренный белок семян обрабатывают 2%-ным раствором каустической соды и известковой водой при температуре 50°C и непрерывном перемешивании, а полученный белковый экстракт фильтруют и центрифугируют. Затем полученный белковый экстракт обрабатывают кислотами, а образовавшийся белковый осадок дважды промывают водой, нагретой до 70±3°C. После этого, белковый осадок отделяют от промывных вод, сублимируют и измельчают, в результате получая нетоксичный клеевой состав [Патент №2448998 РФ: МПК C09J 189/00, заявл. 20.07.2010, опубл. 27.04.2012, бюл. №12].
Данный способ является наиболее близким по техническому результату, поэтому принят за прототип.
Общими недостатками этих способов является, во-первых, то, что для осаждения растворимых форм белков необходимо использовать агрессивные кислоты, применение которых влечет заметное снижение качества получаемого продукта, сопряжено с характерными опасностями для человека и, кроме того, с определенными экономическими затратами, а остаточное содержание реагентов в промежуточном и конечном продуктах необходимо строго контролировать и устранять; кроме того, эти кислоты являются т.н. «прекурсорами»; во-вторых, получаемый при применении описанных технологий целевой продукт, будучи примененным в моноформе, без каких-либо вспомогательных компонентов, не обладает достаточной адгезией к покрываемым поверхностям, в сравнении с потенциально возможной.
Техническим результатом изобретения является получение нетоксичного клеевого состава из белков семян и пектина из оболочки плодов клещевины, повышение качества целевого продукта, снижение экономических и трудовых затрат, минимизация опасности производства.
Технический результат достигается тем, что в известном способе получения нетоксичного клеевого состава из плодов клещевины, включающем регулируемое самосогревание плодов клещевины в течение 2-х суток при 30°C, отделение плодовой оболочки, измельчение извлеченных семян в семенной оболочке, обезжиривание образовавшейся массы с получением промежуточного нетоксичного белкового продукта, который затем обрабатывают щелочными растворами с последующим фильтрованием и центрифугированием, согласно изобретению непосредственно после центрифугирования из щелочного белкового экстракта осаждают белки в изоэлектрической точке пектиновым экстрактом из плодовых оболочек клещевины до их полного выделения, после чего полученный пектин-белковый осадок отделяют от жидкой фазы центрифугированием и декантацией, затем доводят водой до необходимой консистенции и фасуют в емкости целевой продукт.
Снижению экономических и трудовых затрат, минимизации опасности производства способствует отказ от применения соляной, серной, уксусной кислот для осаждения белков в изоэлектрической точке с заменой их на пектиновый экстракт для реализации тех же целей. Для осаждения белков используют пектиновый экстракт, получаемый известным способом из плодовых оболочек клещевины [Патент №2415608 РФ: МПК A23L 1/0524, заявл. 30.09.2009, опубл. 10.04.2011. Бюл. №10].
Применение для осаждения в изоэлектрической точке белков пектинового экстракта обусловлено его кислой средой, которую одновременно определяют лимонная кислота, применяемая для его получения, и сам пектин, молекулы которого обладают слабокислой реакцией в водных растворах. Одновременно происходит первоначальное смешивание пектина и белков, выпадающих в осадок.
Проводить отмывку получаемого после центрифугирования и декантации осадка от остатков кислоты не требуется, так как ее количество снижается до безопасного уровня при дальнейшем разбавлении осадка образовавшегося пектин-белкового комплекса водой для формирования соответствующей консистенции целевого продукта.
Несмотря на то, что для различных по структуре полимеров характерно расслаивание их смесей в общем растворителе, пектин действует как ионный стабилизатор белков в коллоидных системах: после ассоциации пектина с мицеллами белков образовавшийся комплекс становится отрицательно заряженным и не образует агрегатов, выпадающих в осадок, так как возникающие силы отталкивания не позволяют агрегатам белок-пектин формировать крупные частицы. Это делает получаемый продукт стабильным при хранении и удобным в использовании.
Непосредственно снижению экономических и трудозатрат также способствует замена этапов промывки получившегося осадка от остатков кислот, фильтрования осадка и сублимационного высушивания с последующим измельчением на этап разбавления до необходимой консистенции полученного пектин-белкового осадка с расфасовкой и укупоркой в потребительскую тару.
Способ реализуют следующим образом.
Проводят регулируемое самосогревание плодов клещевины в течение 2-х суток при 30°C, после чего осуществляют отделение плодовой оболочки, измельчение извлеченных семян, обезжиривание образовавшейся массы с получением промежуточного нетоксичного белкового продукта, который затем обрабатывают щелочными растворами для получения белкового экстракта с последующим фильтрованием и центрифугированием. Затем непосредственно после центрифугирования из щелочного белкового экстракта осаждают белки в изоэлектрической точке пектиновым экстрактом из плодовых оболочек клещевины до их полного выделения. После чего полученный пектин-белковый осадок отделяют от жидкой фазы центрифугированием и декантацией. Затем доводят водой до необходимой консистенции и фасуют в емкости целевой продукт.
Пример осуществления заявляемого способа
Собранные плоды клещевины подвергают контролируемому и регулируемому самосогреванию в течение 2-х суток, для чего собранные плоды влажностью 13…17% размещают в виде буртов, укрывают подручными материалами, изолируя от окружающей среды, при этом каждые 12 часов определяют температуру плодов внутри насыпи и поддерживают ее не выше 30°C посредством изменения толщины слоя теплоизолирующего материала, затем семена отделяют от плодовой оболочки, измельчают, не очищая от семенных оболочек, и обезжиривают. Далее обезжиренный нетоксичный белок семян обрабатывают 2%-ным водным раствором каустической соды и известковой водой при температуре 50°C и непрерывном перемешивании, а полученный белковый экстракт фильтруют и центрифугируют. Непосредственно после центрифугирования щелочной белковый экстракт смешивают с экстрактом пектина из плодовых оболочек клещевины в соотношении 1:1, осаждая, таким образом, белки из раствора в изоэлектрической точке. Полноту выделения белка устанавливают контрольным смешиванием пектинового экстракта с образовавшейся надосадочной жидкостью в равных объемах. Если при этом обнаружено дальнейшее выпадение осадка, весь объем надосадочной жидкости, содержащей остаточный растворенный белок, повторно обрабатывают равным объемом пектинового экстракта. Так повторяют до полного выделения белков из раствора. По завершении выделения полученный пектин-белковый осадок отделяют от жидкой фазы центрифугированием и декантацией, доводят водопроводной водой до необходимой консистенции и фасуют в емкости целевой продукт.
Технический результат достигается только при сочетании описанных параметров процесса, что позволяет получить нетоксичный клеевой состав из белков семян и пектина плодовых оболочек клещевины.
Положительный эффект при реализации разработанного способа заключается в повышении качества целевого продукта, снижении экономических затрат, затрат труда, минимизации опасности производства.