УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО БЕЛКА

Полезная модель может быть использована в пищевой промышленности для производства пищевого белка из растительного сырья.
Известен электротермокоагулятор для получения кормовой добавки из сока растений путем электрохимического осаждения белка (см. пат. РФ №2171035, МПК А23К1/14, опубл. 27.07.2001; Плутахин Г.А. Электротермическое осаждение белков растительного сока / Г.А. Плутахин, А.Г. Кощаев, А.И. Петенко// Хранение и переработка сельхозсырья.-2004.-№8.- С.20-22). Устройство содержит электролизную камеру, состоящую из двух соседних полостей, в которых расположены плоские угольные электроды (анод и катод), разделенных мембраной, выполненной из нескольких слоев ткани и обеспечивающей свободное перемещение ионов. На электроды подают постоянный электрический ток 0,5-4 А при напряжении 20-60 В.
Недостатком данного устройства является использование угольных электродов, которые в процессе электролиза подвергаются разрушению.
Известен непроточный электрофлотатор с нерастворимыми электродами для получения белка одноклеточных организмов из кислотного гидролизата кормовых дрожжей (см. Кисиленко П.Н. Извлечение белка из технологических растворов методом электрофлотации/ П.Н. Кисиленко, В.А. Колесников, Ю.И. Капустин // Химическая промышленность.-2002.-№10.-С. 19-22). Устройство содержит камеру с катодом и анодом. В качестве катода использована сетка  из нержавеющей стали, анод – титановый с покрытием ОРТА (окисный рутениевотитановый анод).
Основным недостатком данного устройства является использование в качестве материала для электродов титана и нержавеющей стали, так как, наряду с электролитическим разложением воды, на электродах происходит растворение металла, в раствор переходят катионы металлов (железа или алюминия) и образуется хлопьевидный осадок их гидроксосоединений, что является недопустимым для белка пищевого назначения.
2
Наиболее близким к заявляемому устройству является электрофлотационный аппарат для электрохимического выделения сывороточных белков из подсырной и молочной сыворотки (см. пат. РФ 2241343, МПК A23J 3/08, опубл. 10.12.2004; Щетилина И.П. Совершенствование процесса выделения белков молока и молочной сыворотки методом электрофлотации: автореф. дисс. к.т.н. - Воронеж, 2004). Анод, выполненный из графита, и катод – из нержавеющей сетки с диаметром проволоки 0,4 мм расположены горизонтально в нижней части камеры на расстоянии 8 мм друг от друга. Процесс выделения сывороточных белков из сыворотки с рН 4,3-4,6 ведут электрофлотацией мельчайшими пузырьками газа, образующимися в результате электролиза под действием постоянного тока с плотностью 10-15 мА/м.
Недостатком прототипа является использование графита в качестве материала анода и нержавеющей стали в качестве материала катода. Графитовые аноды в процессе электролиза подвергаются разрушению, что приводит к изменению технологического режима и усложнению процесса электролиза (см. стр. 81. Якименко М.Л. Электродные материалы в прикладной электрохимии. – М.: Химия, 1977. – 264 с.). При использовании нержавеющей стали в качестве материала катода в процессе электролиза на электроде происходит растворение металла, в раствор переходят катионы металлов и образуется хлопьевидный осадок их гидроксосоединений, что является недопустимым для белка пищевого  назначения.
Задачей заявляемого устройства является реализация способа получения изолята пищевого растительного белка из зерна нута с применением комбинации электрохимических методов (электрофлотации и электрокоагуляции), что позволяет одновременно осуществлять два процесса: изменение дисперсного состояния белка в результате коагуляции под действием электрического тока и закрепление пузырьков электролитического газа на поверхности скоагулированных белковых частиц, что обеспечивает их последующую флотацию.
Технический результат заключается в снижении отрицательного воздействия на качество выделяемого белка при увеличении срока службы электродов за счет использования химически инертного материала с высокими прочностными характеристиками.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для получения пищевого белка, включающем электрофлотокоагуляционную камеру с расположенными в ней электродами, согласно заявляемому решению в качестве электродов использованы два катода и один анод, расположенный строго по центру между катодами, выполненные в виде пластин из стеклоуглерода, расположенных вертикально.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема расположения электродов в электрофлотокоагуляторе, на фиг. 2 – разрез А-А.
Позициями на чертежах обозначены: 1 – анод, 2 – катод, 3 – диэлектрик, 4 – контакт.
1
2
Заявляемое устройство (электролизер) включает электрофлотокоагуляционную камеру для рабочего раствора, который получен путем экстракции белка щелочным раствором гидроокиси калия из предварительно очищенного от посторонних примесей зерна нута, измельченного и обезжиренного. Камера может быть цилиндрической или любой иной формы, а также иметь канал для отвода полученного в процессе работы продукта в верхней части на боковой стенке (на чертежах не показан). В камере размещены три электрода (два катода 2 и один анод 1 строго по центру между катодами) со строго заданным вертикальным расположением, выполненные в виде пластин из стеклоуглерода с геометрическими характеристиками: рабочей высотой H, шириной H и соотношением H1:H2=1,5:1, толщиной δ=1,5 мм и межэлектродными зазорами шириной В=5 мм. Установка дополнительного катода позволяет увеличить рабочую площадь пластин и токовую нагрузку, что существенно влияет на эффективность извлечения дисперсной фазы и способствует увеличению выхода белка при снижении разрушающего воздействия на электроды.
Электроды прикреплены к верхней части камеры при помощи диэлектрика 3. Верхние концы электродов выступают за пределы диэлектрика и снабжены контактами 4 для подключения к цепи подвод тока.
Стеклоуглерод, используемый в электродах, отличается, в первую очередь, высокой механической прочностью и длительным сроком службы. В таблице 1 приведены литературные сведения по физико-механическим характеристикам и химической стойкости для двух углеграфитовых материалов – графита и стеклоуглерода (см. Якименко М.Л. Электродные материалы в прикладной электрохимии / М.Л. Якименко. – М.: Химия, 1977. – 264 с.; Чеканова В.Д. Стеклоуглерод. Получение, свойства и применение / В.Д. Чеканова, А.С. Фиалков// Успехи химии.-1977.-№5.-29 с., электронный ресурс http://himkompleks.ru/grafitovye-elektrody1).
В таблице 2 представлена зависимость выхода белка от количества электродов в ячейке при реализации метода электрофлотокоагуляции с силой тока 250 мА при концентрации белка в растворе 15 мг/мл на фоне КОН 0,1 масс.% и времени электролиза 30 мин.