автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.06, диссертация на тему:Разработка технологии получения пищевых растительных фосфолипидов и продукта на их основе

• ' л

и

На правах рукописи

Карко Марина Викторовна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ «ЮОШШВДОВ И ПРОДУКТА НА ИХ ОСНОВЕ

Специальность 05.18.06 - Технология киров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени . кандидата технических наук

Краснодар - 1995

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Е.П.Корнена.

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор В.Г.Щербаков; кандидат технических наук И.С.Кидкова.

Ведущая организация: Акционерное общество закрытого типа

"Кубаяьмаслатар".

Защита состоится 19 декабря 1935 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 053.40.01 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета ( ул. Московская, 2 ).

Автореферат разослан " " ноября 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1.1. Актуальность темы. Основной проблемой пщевой промышленности России в настоящее время является расширение ассортимента продуктов питания, улучкенке их качества, значительное расширение производства специальных продуктов - диетических, ле-чебно-профилакгических, обогащенных биологически ценными добавками, среди которых несомненное предпочтение должно отдаваться природным натуральным веществам. Особое место в свете поставленных задач занимают фосфолипиды, вырабатываемые масло-жировой отраслью пщевой промышленности . Однако, в России широкое разностороннее использование фосфолипидов ограничено низким качеством исходного сырья - фосфолотидных концентратов. Это во многом обусловливается низкой эффективностью работы оборудования, в первую очередь сепараторов, наиболее распространенных в России линий гидратации. Известные до настоящего времени, линии гидратации с разделением фаз на отстойниках также не позволяют .получать фосфолипиды и гидраткрованное масло, отвечающее требованиям ГОСТа, что связано с морально устаревшей конструкцией традиционно используемых тарельчатых отстойников, остаощейся неизменной в течении многих десятилетий.

С учетом современной экономической ситуации, в т.ч. ив мас-ложировой отрасли, а такие все возрастающим количеством малотоннажных производств и с учетом анализа научно-технической информации актуальной является разработка технологии получения пищевых фосфолипидов и гидратированного масла с использованием отстойников непрерывного действия усовершенствованной конструкции, предусматривающей максимальное сохранение нативных свойств фосфолипидов.

Разработка такой технологии позволит значительно расширить возможности внедрения прсцесса получения пищевых фосфолипидов на маслодобывающих предприятиях, соответственно увеличить их выпуск в виде высококачественного ценного пищевого продукта и расширить сферу з« использования.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с программой МНТП "Товары народного потребления" направление N б "Разработка технологии и изготовление оборудования для Сиотехнологи-

Автор выраглет благодарность к.т.н.,с.н.с. Герасименко Е.О., и Бутиной Е.А., а также зав. УНПЛ каф. технологии жиров к.т.н. доц. Тимофеенко Т.И. за оказание помощи в выполнении работы.

ческих процессов, фармации, пищевых продуктов и бытовой химии (Н госрегистрации 0186003394).

1.2. Цель работы. Целью настоящей работы является разработка технологии'получения.высококачественных пищевых фосфолипидов на основе изучения химических, физико-химических характеристик фосфолипидных эмульсий, оценка биологической ценности фосфолипидов и разработка предложений по их нетрадиционному использованию.

1.3. Основные задачи исследования: ,.

- выявление возможности разработки технологии получения пищевых растительных фосфолипидов с применением метода электромагнитной активации и седшентационного отделения _фосфолипидной эмульсии от гидратированного масла;

- изучение влияния технологических факторов на интенсификацию процесса гидратации с седименгационным разделением фаз;

- изучение влияния магнитной обработки на скорость и эффективность седиментационного отделения фосфолипвдной эмульсии от гидратированного масла;

- разработка исходных требований для создания конструкции аппарата седшентационного отделения фосфолипидной эмульсии от гидратированного масла;

- изучение влияния технологических факторов на кинетику сушки фосфолипидной эмульсии;

- разработка технологии получения растительных пищевых фосфолипидов улучшенного качества;

- изучение качественных показателей и медико-биологические исследования пищевых растительных фосфолипидов, полученных по разработанной технологии;

- разработка рекомендаций по применению растительных пищевых фосфолипидов в производстве пищевых продуктов и продукта специального назначения.

1.4. Научная новизна. Установлено, что предварительная обработка системы "масло - фосфолипидная эмульсия" в постоянном магнитном поле перед седиментационным разделением фаз в поле гравитационных сил приводит к увеличению скорости и эффективности разделения. Выявлены закономерности и установлены режимы се-диментационного отделения фосфолипидной эмульсии от гидратированного масла в тонком слое. Определены технологические факторы, влияющие на скорость и эффективность тонкослойного разделения. Разработанный способ защищен патентом РФ (Способ непрерывного

отделения фосфатидной эмульсии от гидратированного масла / По-лох. реш. на выдачу патента ГО по заяв. 92-010814/13 от 8.12.92г.) Показано, что при определенных параметрах магнитного воздействия на фосфолипидную эмульсию перед сушкой, интенсифицируется процесс последующего удаления влаги, Впервые выявлены особенности состава и свойств пищевых растительных фосфолипидов, полученных по разработанной технологии. На основании проведенных медико-биологических исследований доказаны гипохолестеринемичес-кие, гиполипидемические, радиопротекторные, иммунномоделирующие и антиоксидантные свойства пищевых растительных фосфолипидов. Указанные свойства защищены тремя патентами РФ:

- Радиопротекторное средство (Полож.реш. на выдачу патента И ПО заяв. 93-037214/13 ОТ 22.07.93г.)

- Гипохолестеринемическое средство (Патент N 2031590 С1 от 22.07.93г.)

- Масложировой продукт, имеющий иммунностимулирующие свойства (Полож. реш. на выдачу патента РФ по заявке 92-028401/13 от 29.07.94 г.)

1.5. Практическая значимость. Разработаны исходные данные на проектирование аппарата для непрерывного тонкослойного отделения фосфолипидной эмульсии от гидратированного масла. Разработан и защищен патентом РФ способ отделения фосфатидной эмульсии в тонком слое (Полож. реи. на выдачу патента по заяв. 92-010814/13). Разработана технологическая схема гидратации растительных масел и получения пищевых фосфолипидов повышенного качества с применением метода электромагнитной активации и седи-ментационным отделением фосфолипидной эмульсии от гидратированного масла. Разработаны технические условия ТУ9146-006-00371185-93 "Фосфолипиды растительные пищевые" и технологическая инструкция на их производство. Разработаны технические условия ТУ 9146-013-00371185-95 "Продукт фосфолипидный "Тонус" и технологическая инструкция на его производство. Состав и рецептура продукта "Тонус" защищены патентом № (Положительное решение о выдаче патента РФ по заявке 94028400/13 от 29.07.94).

1.6. Реализация результатов исследования. Предлагаемая технология получения пищевых фосфолипидов с применением метода электромагнитной активации и седимектавдонным отделением фосфолипидной эмульсии от гидратированного масла проверена в опытных условиях и внедрена в цехе очистки масла на Кропоткинском МЭЗе.

Полученные результаты позволили уточнить технологические режимы и подтвердили ее эффективность. Использование разработанной технологии позволило освоить промышленный выпуск нового продукта -фосфолипиды' растительные пищевые (ТУ 9146-006-00371185-93). В учебнотнаучной производственной лаборатории кафедры технологии жиров КубГТУ освоен выпуск нового лечебно-профилактического про- ■ дукта " Тонус ". Внедрение разработанной технологии на Кропоткинском МЭЗе позволило за 9 месяцев 1995 года получить экономический эффект 96 млн.руб. Выпуск лечебно-профилактического продукта "Тонус" и его реализация позволили получить за 9 месяцев 1995 года прибыль 89,5 млн.руб.

1.7. Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Международной научной конференции " Прогрессивные технологии и техника в пищевой промышленности",1994 г.(г.Краснодар), на III Международном симпозиуме "Экология человека: проблемы и состояние питания и здоровья", 1994 г.( Москва ); на Международной конференции "Научно-технический прогресс в перерабатывающих отраслях АПК", 1995г.(Москва).

1.8. Публикации. По материалам выполненных исследований опубликована 1 статья и 5 тезисов докладов, получено 5 положительных решений о выдаче патентов Российской Федерации и 1 патент РФ.

1.9. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, методической части, экспериментальной части, содержащей 5 разделов, раздела по опытно-промышленным испытаниям, выводов и предложений, списка литературы и 18 приложений. Основная часть работы выполнена на 106 странице машинописного текста, включает .14 таблиц/ 9, рисунков. Список литературы включает 125 наименований, из них 64 иностранных.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Методы исследования. При проведении аналитических.исследований использовали методы, рекомендуемые НПО "Масложирпром" Основной показатель - массовую долю фосфолипидов в масле .и выделенных из него фосфорсодержащих веществах определяли калориметрическим методом по ГОСТ 7824-80 "Определение массовой доли фосфорсодержащих веществ".

Для характеристики степени окисленности масел и фосфолипидов

наряду с определением пероксидных чисел и суммарного содержания продуктов окисления, нами использовались коэффициенты поглощения их УФ спектров при длине волн 232 и 268 нм.Определение пероксид-ного числа проводили, руководствуясь ГОСТ 26593-85 "Масла растительные. Метод определения перекисных чисел". Суммарное содержание продуктов окисления, нерастворимых в петролейном эфире, определяли по УФ-спектрам.

Межфазное натяжение растворов фосфолипидов в модельном масле на границе с гидратирующим агентом определяли на модифицированном сталагмометре методом определения объема капель.

Групповой состав фосфолипидов определяли методами высокоэффективной жидкостной и тонкослойной хроматографий.

Медико-биологические исследования проводили совместно с Институтом Питания АМН Р5 и Центром по диетологии и разгрузоч-но-диетической терапии АМН РФ по утвержденным методикам.

2.2. Характеристика объектов исследования. В качестве объектов исследования использовали производственные образцы прессового подсолнечного масла, выработанные на Кропоткинском МЗЗе из семян урожая 1991-1995 годов по типовым технологическим режимам.

Основные физико-химические показатели нерафинированных подсолнечных масел приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 Основные физико-химические показатели нерафинированных подсолнечных масел ■

Наименование показателя

Величина показателя

Кислотное число, мг кон/г Пероксидное число, ммоль Ог/г Цветное число, мг 1г Массовая доля фосфолипидов в пересчете на стеароолеолецитин,% Массовая доля влаги и летучих веществ Д

Массовая доля нежировых веществ (отстой по массе) , % Гидратируемость, %

1.50 - 2.25

3.2 - 4.1

15 - 25

0.65 - 0.75

0.2 - 0.3

0.05 - 0.10

50 - 55

Как видно из табл. 2.1.. подсолнечные масла практически по

всем показателям соответствовали маслу нерафинированному высшего или первого сортов по ГОСТ 1123-79. Также, следует отметить, что гидратируемость масел, определяемая в лабораторных условиях, очень низка.

Учитывая низкую гидратируемость масел, определяли групповой состав-гидратируемых и негидратируемых фосфолипидов,• выделенных из масел. Показано, что в отличие от гидратируемых фракций, в составе негидратируемых отсутствует фосфатидилхолиновая группа, а массовая доля фосфатидных и полифосфатидных кислот превышает этот показатель для гадратируемой фракции более чем в 3 раза.

2.3. Исследование влияния технологических факторов на эффективность отделения фосфолипидкой эмульсии. Ранее было показано, что наиболее эффективной для низкогидратируемых подсолнечных масел является технология гидратации и получения фосфолипидных концентратов' с применением метода электромагнитной активации на стадии собственно гидратации и процесса коагуляции фосфолипидов, разработанная применительно к линиям, оснащенным сепараторами. Нами были проведены эксперименты в лабораторных условиях по определению параметров процесса гидратации и коагуляции с применением метода электромагнитной активации, но с последующим разделением фаз седиментацией в поле.гравитационных сил. Собственно процесс гидратации осуществляли в зоне воздействия вращающегося электромагнитного поля, создаваемого в электромагнитном активаторе, ' конструкция которого была разработана на кафедре технологии жиров КубГТУ. Параметры электромагнитного поля во всех экспериментах были постоянными: индукция - 0,2-0,3 Тл, скорость вращения - 50 с"1.

Как известно, количество гидратирущего агента, добавляемого к гидратируемому маслу,(в данном случае мы будем рассматривать влияние добавляемой воды), нелинейно влияет на качественные и количественные характеристики процесса гидратации вообще и,в частности, на эффективность отделения фосфолипидной эмульсии от гидратированного масла . При увеличении количества гидратирувдей воды, увеличивается ее удельное содержание в.мицеллах и, таким образом, увеличивается разность плотностей дисперсионной среды и дисперсной фазы, что существенно ускоряет процесс седиментацион-ного разделения. Однако после достижения некоторого соотношения между компонентами системы (триадалглицеролы-фосфолипиды-вода), при последующем увеличении массовой доли добавляемой воды, наб-

людаетсй процесс солюбилизации триацилглицеролов мицедлярными ассоциатами, что существенно ухудшает качество получаемого фос-фолипидного концентрата. При этом, увеличение влажности отделяемой дисперсной фазы - фосфолипидной эмульсии затрудняет процесс ее последующей сушки. Рассматривая влияние температуры на процесс гидратации и последующего разделения фаз,. следует учитывать, что с ростом температуры, помимо увеличения скорости седиментации за счет снижения вязкости системы, будет повышаться растворимость фосфолипидов в масле, что приведет к снижению качества гидратированого масла.

Кроме указанных факторов, значительное-влияние на эффективность процесса разделения фаз при гидратации оказывает Бремя предварительной экспозиции системы "масло-гидратирующий агент-фосфолипиды".

Учитывая вышесказанное, изучали совместное влияние указанных факторов на скорость и эффективность разделения фаз "гидра-тированное масло-фосфолипидная эмульсия" методом седиментации.

Скорость и эффективность процесса отделения фосфолипидной эмульсии от гидратированного масла оценивали по гашетшсе изменения содержания фосфолипидов в слое кэдкостл , тем са1.^ моделируя процесс тонкослойного разделения.

В результате математической обработки экспериментальных данных, были определены наилучшие ремасы проведения процесса: температура процесса - 70°С, соотношение "фосфолипиды - гидрати-рувдий агент" соответствовало 1:1,6 . время экспозиции перед разделением фаз составляло 20 минут.

2.3 Исследование влияния магнитной обработки на кинетику и эффективность отделения фосфолипидной эмульсии от гидратированного масла. Ранее было установлено, что предварительная магнитная обработка системы "масло-гидратирующий агент-фосфолипиды" перед коагуляцией и последующим разделением фаз на сепараторах приводит к повышению эффективности этого процесса. Необходимо было установить влияние этого фактора на эффективность отделения фосфолипидной эмульсии методом седиментации (рис.2.1). Для этого систему перед зкспоэитором-коагулятором предварительно обрабатывали в аппарате магнитной обработки АМО-Ф. Конструкция аппарата была разработала на кафедре технологии жиров КубГТУ и усовершенствована нами с учетом вязкостных характеристик обрабатываемых систем. Максимальная индукция магнитного поля в рабочем за-

80

60

§ 40

С

8 Я п

1 20 ё

¡8

СО

3

5 /$/ л V

Время осаждения,«^, мин

Рис. 2.1. Влияние интенсивности магнитной обработки на эффективность седимевтационного разделения системы "гидрати-рованное масло-фосфолипидная эмульсия": 1 - без обработки; 2 - В(магнитная индукция) 0,3 Тл; 3 - 0.6 Тл; 4 - 0.9 Тл; 5 - 1,2 Тл

зоре аппарата - 1,45 Тл.

Как видно из рисунка, увеличение индукции намагничивающего поля до 0,9-1,2 Тл вызывает ускорение процесса осаждения и повышает его эффективность. Увеличение скорости процесса можно объяснить увеличением полярности фосфолипидных молекул под действием магнитного поля и снижением вследствие этого межфазного натяжения на границе раздела фаз масло-вода. Таким образом, облегчается процесс коагуляции фосфолипидных мицелл в более'крупные ми-целлярные ассоциаты, которые в соответствии ■ с законом Стокса имеют более высокую скорость осаждения. Увеличение эффективности процесса можно объяснить также и тем, что за счет общей интенсификации коагуляции в процесс осаждения вовлекаются мицеллярные структуры, индивидуальное осаждение которых при данных условиях невозможно.

При проведении экспериментов, визуально было замечено, что магнитная обработка системы "масло-гидратирующий агент-фосфоли-пиды" приводит к увеличению интенсивности и скорости коагуляции фосфолипидной эмульсии. С помощью нефелометрического метода установлено, что предварительная обработка системы.позволяет сократить длительность процесса коагуляции и повысить интенсивность роста агрегатов фосфолипидных мицелл.

В связи с этим, изучали кинетику разделения фаз в системе "масло-фосфолипидная эмульсия" в зависимости от времени экспозиции системы, предварительно обработанной в аппарате магнитной обработки при индукции магнитного поля 1,0 Тл.(рис.2.2).

В результате проведенных экспериментов было установлено, что необходимое и достаточное время экспозиции , обеспечивающее завершение процесса коагуляции фосфолипидных мицелл и последующее наиболее эффективное протекание процесса разделения фаз, составляет 10 - 12 МИН.

Таким образом, комплекс проведенных экспериментов позволил установить технологические параметры, позволяющие наиболее эффективно осуществить процесс гидратации фосфолипидов из растительных масел' с применением метода электромагнитной активации и последующим разделением фаз методом седиментации в поле гравитационных сил (табл.2.2)

2.4 Разработка исходных требований для создания экспериментальной установки тонкослойного отделения фосфолипидной эмульсии от гидратироваиного масла. Следующим'этапом в создании технологии была разработка экспериментальной установки для непрерывного седиментационного отделения~фосфолипидной эмульсии от гидратироваиного масла.В качестве исходных данных использовались полученные нами кинетические закономерности седиментационного разделения: скорость осаждения фосфолипидной эмульсии в системе "гид-ратированное-масло-фосфолипидная эмульсия" и вязкостные характеристики системы, определяющие гидродинамику потока зшдкости в тонкослойном элементе. На основании э?их данных С-Петербургским КБ "Эко-Эд" совместно с нами была спроектировала и изготовлена экспериментальная ,установка, которзя была смонтирована на Кропоткинском МЭЗе.

На данном, этапе исследований необходимо,было уточнить определеннее ранее технологические режимы применительно к экспери-

80

^60

о

8

3 40

0

4 8 12 16

Время осакденая,мин

Рис. 2.2. Влияние времени предварительной экспозиции (Т) на эффективность седиментационного разделения системы "гидра-тированное масло-фосфэдипидная эмульсия": 1 - без экспозиции; 2-3 мин.; 3 - б мин.; 4-9 ыин.; 5-12 мин.

ментальной установке для тонкослойного разделения, а также определить оптимальные угол наклона и линейную скорость потока в тонкослойном элементе. Благодаря относительно большому содержанию отделяемой фазы фосфолипидной эмульсии в масле (до 3-х процентов) , движение осевших агломератов по наклонной поверхности тонкослойного элемента следует рассматривать как движение сплошной массы осадка, скорость которого зависит от угла наклона тонкослойного элемента. На процесс движения осадка по поверхности тонкослойного элемента и на процесс осаждения также существенное влияние оказывает скорость движения потока разделяемой жидкости в. тонкослойном элементе. Следует отметить, что скорость движения осадка в меньшей степени зависит от материала, поверхности тонкослойного элемента, поскольку, как нами установлено, масса осадка (фосфолипидной эмульсии) перемещается по его тонкому слою, непосредственно соприкасающегося с поверхностью

Табл. 2.2 Основные технологические параметры

Наименование стадий

Технологические параметры

Масло на гидратацию

1 = 70 °С

Соотношение между массовой долей фосфолипидов в масле и гидратирующим агентом

Смешивание масла с гидраги-рующим агентом в электромагнитном активаторе

1 : 1,6

Ь = 70"С; индукция ЭМ поля: 0,2-0,3 Тл'

Обработка системы перед коагуляцией в постоянном магнитном поле

Коагуляция

Ь = 70°С; индукция поля 0,9-1,2 Тл

I = 70°С; время коагуляции 9-12 мин.

Учитывая вышесказанное, целью проведенных наш на экспериментальной установке опытов было установить влияние угла наклона тонкослойного элемента и скорости движения разделяемой жидкости в тонкослойном элементе на эффективность отделения фосфолипидной эмульсии от гидратированного масла. При этом на стадиях гидратации подготовки системы к'экспозиции, экспозиции-коагуляции использовали постоянные ранее определенные технологические параметры (табл.2.2), температура процесса была постоянной и составляла 70°С, а угол наклона тонкослойного элемента к горизонту варьировали в пределах 30-60° и скорость потока разделяемой жидкости - в пределах 2-10 мм/с. Толщина тонкослойных была выбрана наш на основании литературных данных для подобных систем и составляла 25 мы.

В результате обработки данных проведенного двухфакторного эксперимента было установлено, что оптимальный угол наклона тонкослойного элемента, составляет 50°, а скорость потока - 5 мм/с.

Основные характеристики работы установки приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.3

Характеристики работы экспериментальной установки

Наименование показателя

Величина показателя

Производительность, л/ч 12 - 15

Температура отстаивания, °С 65 - 70 Массовая доля фосфолипидов ,1

в нерафинированном масле 0,65 - 0,75

в гидрагированном масле 0,15 - 0,20

Влажность фосфолипидной эмульсии,2 67 - 69 Соотношение "фосфолипиды:нейтральные

липиды в фосфолипидной эмульсии 60 : 40

2.5 Изучение кинетики сушки фосфолипидной эмульсии с предварительной обработкой в магнитном поле. Данные табл. 2.3 показывают, что по составу основных компонентов фосфолипидная эмульсия , полученная при отделении на отстойнике,, практически не отличается от фосфолипидной эмульсии, полученной при отделении на сепараторах, однако в ходе испытаний экспериментальной установки, было замечено, что фосфолипидная эмульсия, отделяемая на отстойнике, по внешнему виду отличается от фосфолипидной эмульсии, отделяемой на сепараторе,и имеет неоднородную консистенцию Учитывая, что консистенция фосфолипидной эмульсии оказывает значительное влияние на эффективность последующего процесса ее сушки, нами были изучены реологические характеристики фосфолипидных эмульсий (рис.2.3). Как видно из рисунка, фосфолипидная эмульсия, получаемая после отстойника, имеет гораздо большую.вязкость, чем фосфолипидная эмульсия, получаемая после сепаратора.

Как уже было отмечено, вязкость системы во многом определяет эффективность протекания последующего процесса сушки фосфолипидной эмульсии, В связи с этим, мы изучали кинетику сушки различных видов эмульсий при различных температурах. Проведенные эксперименты подтвердили результаты реологических исследований -процесс удаления влаги из фосфолипидной эмульсии, полученной на отстойнике, протекает медленнее, чем из фосфолипидной эмульсии, отделенной на сепараторе, что видно из рис.2.4

Ранее было установлено, что обработка фосфолипидной эмуль-

Рис. 2.3. Реологические характеристики фосфолипидных эмульсий, отделенных на отстойниках (1*, 1", 1"*) и на сепараторах (2', 2", 2"') при температурах: Y, 2' - 70°С; 1", 2" - 80°С; Y", 2"' - 90°С

cira, полученной на сепараторе, перед сушкой в магнитном поле позволяет интенсифицировать процесс, поэтому, мы исследовали влияние магнитной обработки на эффективность сушки фосфолипидной эмульсии, полученной после отстойника. На рис. 2.4 приведены кривые изменения относительной влажности в процессе сушки фосфолипидной эмульсии при t=70°C , т.к. при более высоких температурах фосфолипиды теряют свои нативные свойства. Наиболее эффективной является обработка фосфолипидной эмульсии при магнитной индукции поля 0.8-1,0 Тл.

2.6. Разработка технологии и технологической схемы получения фосфолипидов растительных пищевых. Для проведения промышленных испытаний, на основании разработанных на},™ исходных требований, совместно с Санкт-Петербургским КБ "Эко-Зд" был спроектирован, а затем изготовлен экспериментальный образец промышленного тонкослойного отстойника производительностью 120 т/сутки.

гоа

80

60

я

в?

§40 «

Б

о

о «

«ч

О

20

1

/ *

\ч\хч

$

Время .сушки, Г , шн.

Рис. 2.4. Влияние интенсивности магнитной обработки на кинетику сушки фосфолипидных эмульсий, отделенных на отстойнике: 1 - без обработки; 2 - В(магнитная индукция) 0,2 Тл; 3 - 0.4ТЛ; 4 - 0,6 Тл; 5 - 0,8 Тл; .6-1,0 Тл; и 7 - отделенных на сепараторе без обработки

Нами была разработана технологическая схема процесса гидратации растительных масел и получения пищевых фосфолипидных кон- . центратов с разделением фаз на тонкослойном отстойнике (рис.2.5). Технологическая схема была смонтирована в цехе очистки масла Кропоткинского МЭЗа. Сравнительные характеристики фосфолипидов, полученных по традиционной (Лурги-250) и по разработанной технологиям приведены в табл.2.4.

Как видно из табл.2.4, фосфолипиды, полученные по разработанной технологии характеризуются улучшенными качественными показателями, что обуславливает расширение сферы их использования.

2.7. Исследование группового состава пищевых растительных фосфолипидов. Экспериментальные исследования показали, что получение фосфолипидов с использованием электромагнитной активации системы "масло - вода - фосфолипиды" позволяет сущест-

Таблица 2.4

Наименование показателя

Фосфолипиды, полученные

по обычной технологии

по разработанной технологии(ТУ 9146006-00371185-93)

Цветное число, мг Массовая доля , %:

10

влаги и летучих веществ 0,95 0,30

фосфолипидов 57,55 65,50

масла 40,00 32,70

веществ, нерастворимых в

этиловом эфире 1,50 ■ 1,50

продуктов окисления,

нерастворимые в этиловом эфире 1,28 0,85

Кислотное число масла, выделен-

ного из продукта, мг КОН 13,40 9,50

Пероксидное число, ммоль Ог/кг 7,20 0,80

Коэффициенты поглощения,

при длине волны, км:

232 0,70 0,50

268 0,50 0,10

430 0,11 0,05

венно повысить выход последних. В связи с этим представляло интерес провести сравнительный анализ группового состава фосфоли-пидного комплекса, получаемого по новой и традиционной технологии (табл.2.5).

Из представленных данных видно, что фосфолипиды, полученные по новой технологии, характеризуются значительно меньшим содержанием нейтральных яиг.идов, а также существенно отличаатся по удельному содержанию фосфолипидных групп: увеличивается удельное, содержание фосфатидилэтаноламинов, ..фосфатидилинозитолов, фосфа-тидных и полифосфатидных кислот.

Учитывая,, что данные группы являются наиболее активными-к взаимодействию с металлами, промежуточными продуктами пероксид-ного окисления лиггадов (ПОЛ), холестеролом , целесообразным яв-

Таблица 2.5

Групповой состав пищевых растительных фосфолипидов

Наименование групп

Массовые доли индивидуальных групп фосфолипидов,..% к сумме, полученных по технологиям:

традиционной новой

Сумма нейтральных липидов

Фосфатидилинозитолы

Фосфатидилхолины

Фосфатидилсерины

Фосфатидилэтанолашны

Фосфатидные и полифосфатидные

кислоты

43,1

7.4 18,8

8.5 10,8

35.2 9,1 18,8 8,7 13,0

11,4

15,2

лялось проведение медико-биологических исследований пищевых растительных фосфолипидов в сравнении с.фосфолипидными концентратами, получаемыми по традиционной технологии. На фосфолипиды растительные пищевые разработан комплект нормативно-технической документации, включающий технические условия, пояснительную записку и технологическую инструкцию.

2.8 Медико-биологические исследования фосфолипидов. В мировой медицинской практике фосфолипиды широко известны, как биологически активные добавки мембранотропного действия. Отдельные фракции фосфолипидов традиционно используются в качестве самостоятельных препаратов или входят в состав лекарств, нормализующих функции печени, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой и иммунной систем. Лечебный эффект фосфолипидов обьясня-ется их положительным влиянием на структурно-функциональные характеристики клеточных мембран. Этим можно объяснить широкий диапазон лечебного воздействия фосфолипидов на организм.

Разработанная технология позволяет максимально снизить негативные воздействия технологического процесса и получить фосфолипиды с улучшенными физико-химическими показателями. В связи с этим проведены сравнительные медико-биологические исследования пищевых растительных фосфолипидов для определения возможности их использования в качестве биологически ценных добавок.

Первоначально,биологическое воздействие пищевых раститель-

них фосфолипидов на кивой организм изучалось на белых крысах.. Длительность опыта составляла 3 месяца. При забое животных в конце опыта и проведении паталого-анатомического изучения внутренних органов, пат алогических изменений не обнаружено. Динамика прироста массы тела контрольной и экспериментальных групп отражена в табл.2.6

Таблица 2.6

- Влияние пищевых растительных фосфолипидов на относительную массу печени и содержание в ней липидов

Группа Масса Относительная Масс.доля Масс.доля.фосфоли-

?;-:иеотных тела, г масса печени,% липидов в пидов в печени, %

печениД от суммы липидов

Контрольная 308+7,0 3,2-Ю,2 7,45+0,32 48,3+6,2 Группа N 1 307+9,3 2,9+0,3 5,29+0,09 64,4+4,4 Группа К 2 308+2,0 3,2+0,5 7,15+0,12 , 58,7+5,0

Из данных та5л.2.6 следует, что крысы группы 1, получавшие пищевые растительные фосфолипиды, икали-достоверно меньшее содержание липидов в печени за счет снинения массовой доли нейтральных липидов и холестерина, что мокет рассматриваться как высокая метаболичесгсая активность органа. Существенно, что фосфолиподные концентраты, полуденные по традиционной технологии, практически не оказывали положительного влияния на функциональную характеристику печени подопытных животных (группа ?).

Данные, свидетельствующие о влиянии п::.".?вых растительных фосфолшидов на обмен холестерина представлены в табл.2.7. Включение в рацион пищевых растительных фосфолипидов вело к достоверному снижению содеркания холестерина в сыворотке крови и достаточно выраженной тенденции к снижению его в печени крыс. В группе 2 животных эти показатели не отличались от показателей контрольной группы, уровень фосфолипидов в сыворотке крови практически не изменялся.

Влияние продукта на пероксидное окисление липидов в организме изучали на основании определения содержания вторичного продукта липопероксидации малонового диальдегида (МДА) и диеновых коньюгатов в сыворотке крови, а физиологическое значение этих параметров путем сопоставления перекиской резистенции эритроци-

Таблица 2.7

Влияние пищевых растительных фосфолипидов на обмен холестерина

Группа Содержание холес- Содержание Содержание фосфоли

животных терина в сыворот- холестерина пидов в сыворотке

ке крови,мг/100см; в печени, % крови, мг/ЮОсм5

Контрольная 86,6+4,8 0,356+0,023 99+1,6

Группа N 1 72,0+1,6 0,308+0,027 104+2,5

Группа N 2 85,7+3,7 0,354+0,020 105+2,3

Таблица 2.8

Влияние пищевых растительных фосфолипидов на процессы ПОЛ

Группа Содержание ЩА, Содержание диено- Гемолиз эритро-

животных нмоль МДА/мл сы- вых коньюгатов, цитов под дейст-

воротки 00232/МЛ сыворотки вием Н2О2 , X

Контрольная 4,27+0,09 0,48+0,02 1,26+0,14

Группа N 1 3,75+0,12 0,45+0,04 1,34+0,22

Группа N 2 4,26+0,08 0,48+0,02 1,28+0,13

тов от животных опытной и контрольной групп (табл.2.8). Достоверное снижение содержания МДА. в сыворотке крови может рассматриваться ¡сак свидетельство антиоксидантной активности фосфолипидов и их влияния на уменьшение активности перекисного окисления липидов (ПОЛ).

На основании данного этапа исследований было дано заключение о биологической ценности растительных пищевых фосфолипидов, заключающееся в положительном влиянии их на живой.организм, а также рекомендации для клинических испытаний в диетах при гипер-холестеринемии и жировой дистрофии печени.

Второй этап медико-биологических исследований пищевых растительных фосфолипидов заключался в изучении влияния пищевых растительных фосфолипидов на показатели липидного обмена и процессы ПОЛ у больных шпемической болезнью сердца и гипертонической болезнью.

В результате медико-биологических испытаний была установлена и экспериментально доказана высокая биологическая ценность

фосфолипидов, полученных по разработанной технологии, что позволяет применять их в новом направлении - для создания препаратов и продуктов специального назначения.

2.9 Разработка рекомендаций по применению пищевых растительных фосфолипидов. Учитывая данные медико-биологических исследований пищевых растительных фосфолипидов нами был впервые разработан специальный лечебно-профилактический фосфолипидный продукт "Тонус" на основе растительных пищевых фосфолипидов для непосредственного употребления в пищу.

Фосфолипидный продукт "Тонус" состоит из фосфолипидов и дезодорированного подсолнечного масла, являющегося источником зс-сенциалькых жирных кислот, взятых в оптимально подобранных соотношениях - фосфолипиды : масло (10-35) : (65-90). Фосфолипидный продукт "Тонус" прошел всесторонние медико-биологические исследования в Институте питания и Клинике Института питания РАМН. Качественные показатели фосфолипидного продукта "Тонус" приведены в табл.2.9.

Таблица 2.9 Качественные показатели фосфолипидного продукта "Тонус" (ТУ 9146-013-00371185-95)

Показатели

Значение показателей

Пероксидное число, ммоль/кг 3,3

Массовая доля фосфолипидов, % 35 Массовая доля влаги и летучих веществ, % 0,3 Массовая доля веществ,, нерастворимых в этиловом эфире, % 0,95 Снижение массовой доли холестерина в сыворотке крови после 30 дневного применения в количестве 25 г/сут, X 15

Фосфолипидный продукт "Тонус" отличается высокими качественными показателями и биологической ценностью, выражающейся в нормализации липидного обмена, функционального состояния печени, а также, по данным заключения Института питания, способствует

повышению антиоксидантного потенциала организма. Это позволяет рассматривать его как перспективное средство в лечении и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. На фосфолипидный продукт "Тонус" разработан комплект нормативно-технической документации, вюпочаоящй технические условия, пояснительную записку и технологическую инструкцию. Состав и рецептура "Тонус" защищены патентом РФ.

Наряду с высокими биологическими свойствами фосфолипиды, полученные по разработанной технологии, имеют улучшенные технологические свойства.

Установлено, что поверхностная активность фосфолипидов, полученных по предлагаемой технологии, выше на 15-25% по сравнению с этим показателем для фосфолипидных концентратов, полученных по традиционной технологии.

Указанные свойства пищевых растительных фосфолипидов позволяют расширить область их й традиционного использования, а также создают предпосылки эффективного применения в качестве эмульгаторов в хлеба-булочной, кондитерской и маргариновой отраслях пищевой промышленности.

3. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выполненный комплекс исследований позволил выявить закономерности влияния магнитной обработки на технологические характеристики процесса гидратации и получения фосфолипидов; . выявить возможности интенсификации процесса седиментационного отделения фосфолипидной эмульсии от гидрагированного масла и процесса сушки фосфолипидной эмульсии и на основании полученных данных разработать эффективную технологию получения растительных пищевых фосфолипидов и разработать рекомендации по их использованию.

2. При исследовании влияния технологических факторов на процесс седиментационного отделения фосфолипидной эмульсии установлены оптимальные режимы процесса: температура - 70°С, соотношение фосфолипиды:гидратирующий агент - 1:1,6; время экспозиции системы перед седшентадаонным разделением 9-42 минут.

3. При исследовании влияния магнитной обработки на седимен-тационные характеристики системы "масло-фосфсшгаидная эмульсия", установлено, что обработка системы перед седиментационным разде- . лением в постоянном магнитном поле'индукцией 0.9 - 1,2 Тл увели-

чивает скорость и эффективность разделения.

4. Экспериментально установлены оптимальные параметры тонкослойного седиментационного разделения системы гидратированное масло - фосфолипидная эмульсия: температура 70°С; толщина слоя разделяемой системы - 25 мы ; угол наклона осадительных пластин к горизонту - 50°; линейная скорость движения потока разделяемой системы в тонкослойном элементе - 5 мм/с.

5. На основании теоретических и полученных экспериментальных данных разработаны исходные требования на проектирование, совместно с С-Петербургским КБ "Эко-Эд" спроектирована и изготовлена экспериментальная установка непрерывного седиментационного отделения фосфолипидной эмульсии от гидратированного масла. Экспериментальная установка прошла апробацию на Кропоткинском МЗЗе.

6. При изучении реологических характеристик фосфолипидных эмульсий показано, что для интенсификации процесса сушки фосфолипидных эмульсий, полученных по разработанному способу, необходимо проводить предварительную обработку фосфолипидной эмульсии перед сушкой в магнитном поле индукцией 0.8 - 1,0 Тл., а процесс сушки осуществлять при 70°С.

7. Разработана технология получения растительных пищевых фосфолипидов, включающая процесс гидратации растительных масел с применением метода электромагнитной активации переменным вращающимся электромагнитным полем, последующую обработку системы перед коагуляцией в постоянном магнитном поле, непрерывное седи-ментационное отделение фосфолипидной эмульсии от гидратированного масла на тонкослойном отстойнике, сушку фосфолипидной эмульсии с предварительной ее обработкой в постоянном магнитном поле.

- 8. Определены оптимальные технологические режимы процесса:

- гидратация фосфолипидов: температура гидратации - 70°С, индукция вращающегося электромагнитного поля - 0,2-0,3 Тл., соотношение "фосфолипиды:гидратирующий агент" - 1:1,6;

- обработка системы "масло-фосфолипиды-вода" перед коагуляцией в постоянном магнитном поле: индукция поля - 0,9-1,2 Тл., температура обработки - 70°С;

- коагуляция системы "масло-фосфолипиды-вода": температура коагуляции - 70°С, время коагуляции - 9-12 мин.;

- разделение системы "гидратированное масло-фосфолипидная эмульсия" в тонкослойном отстойнике: температура разделения -

70°С, угол наклона тонкослойных элементов к горизонту - 50°, линейная скорость движения потока разделяемой системы - б мм/с;

- обработка фосфолипидной эмульсии перед сушкой в магнитном поле: индукция поля - 0.8-1,0 Тл.;

- суика фосфолипидной эмульсии: температура - 70сС, давление - не более (-0,09)Ша.

9. Разработаны исходные требования на проектирование, совместно с С-Петербургским КБ "Эко-Эд" спроектирован и изготовлен опытный образец непрерывнодействующего тонкослойного отстойника для отделения фосфолипидной эмульсии от гидратированного масла производительностью 120 т/сут.

10. разработанная технология получения пищевых растительных фосфолипидов внедрена в цехе очистки масла Кропоткинского МЗЗа. Разработан и утвержден комплект нормативно-технической документации на фосфолипиды растительные пищевые ТУ9146-006-00371185-93. Экономический эффект от внедрения технологии и реализации шще-вых растительных фосфолипидов 9 месяцев 1995 г. составил 96 млн.руб.

11. На основании изучения медико-биологических свойств фосфолипидов, полученных по разработанной технологии, установлено, что они обладают.ярко выраженными гиполипидемическими, гипохо-лестеринемическими, иммунномоделирующими радиопротекторными и антиоксидантными свойствами, что позволяет применять их в новом направлении - для создания лечебно-профилактических препаратов.

12. С учетом выявленных свойств , разработан новый лечебно- профилактический фосфолипидный продукт "Тонус", на который разработан и утвержден комплект нормативно-технической документации ТУ 9146-013-00371185-95. Выпуск этого продукта организован в учебно-научной производственной лаборатории КубГТУ. Прибыль ст его выпуска и реализации за 9 месяцев 1995 г. составила 89,5 млн.руб. .

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах :

1. Разработка новых видов масложировой продукции повышенной биологической ценности . Тезисы докл. Международной научной конференции "Прогрессивные технологии и техника в пищевой промышленности". -Кр.- 1994 (в соавторстве с Корненой Е.П., Бутиной Е.А. И др.).

2. Новая технология гидратации растительных масел. Тезисы

докл. Международной научной конференции "Прогрессивные технологии и техника в пищевой промышленности".-Кр.- 1994. ( в соавторстве с Корненой Е.П., Бутиной Е.А., Герасименко Е.О.).

3. Природный биологически активный продукт. Тезисы докл. 111 симпозиума "Экология человека : проблемы и состояние

и аник и здоровья".-М.-1994 (в соавторстве с Корненой Е.П., Бу-тшой Е.А., Герасименко Е.О. и др.).

4. О механизме выделения гидратированных фосфолипвдов из расти тельного масла. Изв. вузов. Пищевая техн-гия.-1993.-М 3 (в соавторстве с Погребной В.Л., Боксвиковой Т.Н. и др.).

5. Положительное решение на выдачу патента РФ по заяв.

92-01 0814/13 от 8.12.92г. Способ непрерывного отделения фосфа-тидной эмульсии от гидратированного масла.С в соавторстве с Герасименко Е.О., Арутюкяном Н.С. и др.).

6. Положительное решение на выдачу патента РФ по заяв.

93-037214/13 от 22.07.93г. Радиопротекторное средство. ( в соавторстве с Корненой Е.П., Жарко В.Ф. и др.).

7. Патент N 20311590 С1 от 22.07.93г. Гипохолестеринемичес-кое средство. ( в соавторстве с Корненой Е.П., Жарко В.Ф. и др.).

8. Поло,наиелькое решение на выдачу патента РФ по заяв. 92-028401/13 от 29.07.94г. Масложировой продукт, имеющий иммуностимулирующие свойства. ( в соавторстве с Бутиной Е.А., Корненой Е.П. и др .)

9. Положительное решение на выдачу патента РФ по ваяв.

94-028400/13 от 29.07.94 г. Фосфолипидный пищевой продукт. ( в соавторстве с Худых Т.В., Жарко В.Ф. и др.)

10. Положительное решение на выдачу патента РФ по заяв. 94-030537/13/029491 от 5.08.94 г. Низкокалорийный маргарин. ( в соавторстве с Худых Т.В.., Тертышной Л.П. и др.).

11. Пищевые продукты повышенной пищевой ценности.Тезисы докл. Мевд. конференции " Научно-технический прогресс в перерабатывающих отраслях АПК".16-18.05.95.-М.МТАПП. ( в соавторстве с Арутюняном Н.С., Корненой Е.П. и др.).

12. Новая технология получения фосфолипвдов. Тезисы докл. Мекд. конференций " Научно-технический прогресс в перерабатывающих отраслях АПК". 16-18.05.95,Ы.МТАПП. ( в соавторстве с Арутюняном Н.С., Корненой Е.П. и др. ).