автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.05, диссертация на тему:Совершенствование технологии и разработка методов расчета способов производства пектина из свекловичного жома

\\Oft М1Н1СТЕРСТВ0 ОСВШ УКРА1Ш

УКРАПЕЫШЙ ДВРЖАВШЙ УН1ВЕРСИТ12Т ХАРЧОВИХ ТЕХШЛОИЙ

На правах, рукопиоу

СЛОБОдаН Ольга Петр1вна

ОТ 664.292.061.34

УДОСК0НМЕ11Ш ТЕХНОЛОГИ ТА Р03Р0БКА МЕТ0Д1В РОЗРАХУЖУ СП0С0Б1В ВИРОБНИЦГВА ПЕК1ИНУ 3 БУРЯКОВОГО ЖОМУ

• Спец1альн1сть 05.18.05 - Технология цукру г цукриотих

речовин

Автореферат

дисертащ'1 на здобуття наукосого ступепя кандидата технтчгшх наук

Шв - 1994

Дисертащею в руколис.

Роботу виконано в У1фа1'нському державному унгверситет! харчових технологий та в НВО "Спектр" Дерзкагропрому Укра!;ни.

HajTcoBi кер1вники: кандидат технхчнах наук, доцент В.О. М1Р0ШНИК;

доктор техшчких наук, црофесор, академ1к AIH Украхни М.С. КАРПОВИЧ

0<Ji4iliHi опоненти: доктор техичних наук, професор A.A. Л1П6Д;

кандидат техшчних наук, от. наук. cniBpoöiTHHx Л.1. ЧЕРНЯВСЪКА

Ведуча оргашзащя: 1нститут технично!' тешю$1зики HAH Укра'Лш

Захисг дисертаци вхдйудетьоя 30 листопада 1994 р. о щ-оо г один i в аудиторГГ А-311 на зао1дашн спец1ал1-зованоТ рада Д 068.17.01 Укра'шського державного унгверси-тету харчових технологий за адресою: 252017, м. Ки'Гв, вул, Володашрська, 68. .

3 дисертавдею можна ознайоштяоя в б10Л10тещ УДУХТ.

Автореферат розгелано " жовтня 1994 р:

Вчений секротар спешалгзованох рада кандидат технгчних nayi;, доцент

Л.М. Х01Л1ЧАК

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОИ!

Актуалыпсть роботи. Забезпечення потреб народного гоопо-дарства Украхни пектином як сировиною для кондитерськох та хар-чово'Г проиисловост1, а такох як маоовим протектором рад10нукл1-Д1В е актуалышм завданням. Загальна потреба Украхни в пектин1 для кондитерськох промиоловост! отановить 2 тио. тонн на рхк, а як протектора радхонукладв - понад 30 тио. тонн на р1к. Про-тевласного виробництва пектину в Украхн1 немае. Цв пояснюе-ться в1доутнгстю прошолово!' сировиннох бази для виробництва пектину з високою желюючою здатнгстю на основI традиц1йних технолог^, а також недостатнм ргвнем технхки I технолог!!' одер-жання пектину з бурякового жому - практично необмеженох сиро-вини для пектинового виробництва.

Досв1Д одержання пектину з бурякового жому на пектинових заводах РосГх", Канада, Нгмеччини 1 результата виробничих до-сл1джень на'Гайсинському доолодному пектиновому заводг дають пхдотави зробити висйовки про можливхсть 1 економхчну дощль-Н1сть даного виробгмцтва.

Враховуючи велшсу потребу в пектин1 як драглеутворгоючох сировшш та необхшпсть пектинопрофглактики населения в умо-вах екологхчно! агресп в багатьох реггонах Украйга, органхза-Ц1Я виробтдтва пектину та пектинопродукт1в е. цоком актуальною.

Стугпиь досл!дженоот1. Факторами, що стримують удоокона-лення технологх'Г бурякового пектину, е вгдсутнгсть науково обГрунтованого аналгзу технологхчних способ1в проведения основних процеогв; технологгчна недооконал1сть г1Дрол1зу -основного процесу пектинового виробництва; В1дсут!псть надгй-них методгв анал1зу напхвпродуктхв пектинового виробництва як наслхдок, неможливхсть проведения оперативного контролю за плином технологтчних процесхв.

Проблема забезпечення народного господарства Украхни пектином може бути вирхшена лише внаслгдок органхзацхх влас-ного виробництва х всебхчного вивчення технолог1чних процеохв I властивостей продукт1в па основ1 сучасних методгв аналхзу.

Виршення зазначених завдань е предметом даного доолхд-ження.

Мета робота полягас в експериментальному ^ теоретичному доолтджешп процесу вилучення пектину з-бурякового жому,

осадження I спиртового обезводжування пектину, екстрагування домшок П1Д Чао спиртового, обезводжування, розробщ методу анализу як1сних х иллыисних показншав пектину х пектинових екстрактхв, а також 1ХН1Х фхзико-ххмхчних характеристик.

Вхдповхдно до мети визначено так1 завданкя:

- досл1дати способи анал1зу яысних показншав пектину, як1 хснують, розробити 1 експериментально ацробувати ношй метод анал1зу;

- експериментально визначити 1 математично описати. залеж-ност1 $1зик0-х1м!чних характеристик пектинових екстрактхв. вхд Тхяього складу I температурного режиму процесу;

- вивчити I розробити математичн1 модел1 технологхчких схем: гхдрол1зу та екстрагування; осадження I спиртового обезводжування пектину; екстрагування домшок шд чао спиртового-обезводжування;

- дослхдити процес гхдролхзу в напрямку знижения витрат г1дрол1зуючого реагенту I оптщлхзавдх' по виходу пектину та , його желюючох здатност1.

Наукова новизна роботи. На основ1 експеримснталыгах 1 теоретичних доел!джень та х'хньох виробничох перевхрки одержано так1 науковх результата:

- розроблено новий метод анал1зу якхених I хилыисних показникхв пектину г пектинових екстракив;

- визначено фхзико-ххмхчнх'характеристики пектинових екстрактхв, одержано розрахунков1 рхвняпня для ххнього визна-чення; .

- розроблено ттеыатичн1 моде л I технологхчних схем шдролхзу х. екстрагування, спиртового осадження I обезводаування пектину, екстрагування баластних речовин П1Д час. спиртового обезводжування, ЯК1 дозволяють проводити розрахункк процес1В на стадх'Г розробки технологах;

•- розроблено спосхб гхдролхзу сухого бурякового жому при мадих значениях г1дромодуля;

- методами багатофакторного експерименту оптимхзовано ■ процео гхдролхзу бурякового жому, одержано рхвняння регресп, що описують область оптимуму 1 дозволяють проводите пдле-спрямовшшй процес гхдролхзу.

Практична цхннхеть роботи полягае в:

- розроб1Ц 1 виробнич1й апробацГх процесу гхдролхзу з налим значениям гтдромодуля;

- виборг оптимально!' схема процеоу гхдролхзу i екстра-•ування та рацхональних параметров вилучення пектину на техно-юг1чних стадиях його виробництва з врахуванням вимог до чис-готи пектину для гехнолог1чного регламенту на виробництво

[50 тонн на р:к сухого буртового пектину;

- проведени розрахутив технологичного устаткування на )сяовх одержаних данях, з фгзико-хгмгчшгх характеристик пектшго-зих екотрактхв;

- розробцх ново!' методики анал1зу як1ских i кзслыисних юкаэ1шк1в пектинових екстрактхв i пектину.

Реал1зац1я результаттв робота. Вионовки та рекомендац!!' 1щсертацхйно1 робота знайшли практична застосування i були ?еал1эован1 шд чао:

- розробки дослгдно-црошслового технологгчного регламенту на виробництво бурякового сухого пектину i технологгч-аих регламентIB на виробництво 150 тонн на piK сухого бурякового пектину;

- розрахунку устаткування та розробленш техн!чних зав-дань на технологхчне устаткування пектинового виробтцтва;

- проведения поточних анал1зхв пектинових екстракт1в i готового продукту у виробництвх пектину;

- пхдготовки навчально-методачко'Г Л1тератури для нал- ■ чального процеоу студентхв УДУХТ (спец1ал1эацхя "Технолог1я полхоахаридхп").

Передбачуваний економхчний ефект вхд впровадкення результат робота П1Д чао промислового освоения виробництва пектину потужнхстю 500 тонн пектину на рхк становить 1,029 млн. крб. (за цхнами на 1990 piK).

Апробацтя резулътат!в роботи. Оонознх положения диоер-тац1йно"Г роботи було викладено на всесоюзной кон$вренц11' мо-лодих учених i cneuianiOTiB "Удосконалення технологхчних прочее IB виробництва нових вкдхв харчових продукттв i добавок" (м. КиХв, 1989 р.); республиканский науково-технхчнгй кон-$epemxii "Гнтенсиф1кащя технолог!! i удосконалення устаткування лереробних галузей АПК" (м. КиТв, 1989 р.); всесоюзной конференцп молодих учених i спецхалхстхв з харчово'Г 6ioTex-нологп (м. Руза, МосковськоТ обл., 1989 р.); всесоюзной кон-ференцхТ."Стан дослхджень i шляхи удосконалення технпш i технологи.' виробництва пектину в краШ" (м. Кшзигпв, 1989 р.); науково-практичнхй кон^еренцхТ "Науково-техичний прогрес i

поширенкя передового доовхду переробних галузей прошслово-cti" (м. Кихв, 1990 р.); науково-техн1чн1й конференцхх "Роз-робка i впровадження високоефективних реоурсозберхгаючих технологий, устаткування i нових видхв харчових продукт!в у харчову та переробну галузг АПК" (м. Кихв, 1991 р.); лпж-народягй науково-техн1ЧИ1Й конференци "Розробка i впровод-ження нових технолог^ та устаткування у харчову i переробну прошсловост1" (м. Кихв, 1993 р.).

Тематика дослхджень входила у плани po6iT в1дпов1дно Постанови Держагропрому СРСР В1Д 19 вересня 1986 р. И 22 "Про захода щодо збхльшення виробництва пастило-мармеладних шроб1В та драглеутворюючо'х' сировини"; Постанови ВД КПРС та Рада MiHictpiB СРСР вхд 22 листопада 1987 р. $ 1310 "Про заходи по прискоренни розвитку переробних галузей агропро-мислового комплексу у 1988-1995 роках"; Програми на 19891995 роки Держагропрому УРСР по створеншо дослгдно-промисло-вого комплексу технологхчного уотаткування, системи автоматичного управлхння'та удосконален[т технолог!!' виробництва пектину з сушеного бурякового кому, а також у плани po6iT НВО "Спектр" Держагропрому УРСР.

ПубЛ1каЦ1Х. По тем1 дисертавдх опубЛ1ковано 23 робота, у тому числх чотири автороькх св1доцтва та одне позитивна ршення на винах1д.

Структура i обсяг робота. Дисертацхя складасться 3i вступу, п"яти глав, вясновкхв i рекомендавдй, списку б1бл10-графхчких найменувань та додаткхв. Роботу викладено на 116 CTopiHKax основного тексту, вона micthtb 18 рисушив, 21 таблице, б1блхограф:я мае 166 найменувань в1тчизняних i зару-б1жних джерел. '

Особистий внесок автора полягае в загальн1й ностаяовщ завдань досл1дження Г1Дрол1зу бурякового жому, технологхч-них схем nponeciB виробництва пектину, розробц1 нового методу анал1зу пекткноЬих екстраг/пв i пектину, визначетп ф1зико—х1м1чних характеристик пектинових екстракив; провз-дешп лабораториях i виробничих домиджень, обробцГ результатов дослхджоння та Yx апалгзу; ponpoCni технологхчних регламент:^ на виробництло сухого бурякового пектину.

Биснот'л та рекоиендаци дисертацшноГ робота автор . одержала особлсто.

Об"екти 1 метода доолхджень. Об"ектом дослхдже'ння робота е сушений буряковий жом I технологгчнг процеси'ггдролгэу та екотрагування,' спиртового видглення пектину з экстракту.

Доотовгрнхсть одержаних реэультатхв, висновкхв та рекомендаций забезначено заотосуванням сучасних методхв експери-ментальних доолхджень, математичного моделювання, метод 1в математичнох' статистики пхд чао планування експериментгв та обробцг даяих, зб1гом результатов лабораториях х виробничих доолхджень.

ОСНОВШЙ ЗЫ1СТ РОБОТИ

У першхй главг подано загальну характеристику рослинно'х оировини, яка м!стить пектин, { метод1в вилучення пектину, розглянуто техяолог1Чнг схеми I процеои пектинового виробни-цтва, метода хх дослгдження та розрахункхЕ, наведоно аналхз лхтературних даних з фтзико-ххмхчних характеристик продукт!в пектинового виробництва I методгв аналхзу пектину.

Аналхз сировини, що мгстить пектин, виконаний з враху-ванням способ1В добування пектину на основ! кислотного Г1Д-ролхзу, вмхсту пектину та його якхсних показникхв, дозволяв зробити висновок про доцглыиоть використання сухого буряко-вого жому як оировини для виробництва пектину. .

Шд час анал1зу способ1в добування пектинових речовин х твхнологхчного оформления процеохв встановлено, що цгле-спрямовани.1 вибгр технологхчких параметргв процесхв дозволяе дооягти заданих показникхв по виходу пектину та його як1сних характеристик. 0птим1зац1Ю процеоу Г1Дрол1зу протопектину бурякового жому доцгльно здгйснювати методом математичного планування експерименту.

Вхдсутнхсть експрес-методу анал1зу 1 точних значень фхзико-ххмхчних характеристик для розчинхв пектину, одержаних з бурякового жому, обумовили розробку методу аналгзу пектину I пектинових екстрактхв та доолхдження фхзико-ххмхчних характеристик продуктов пектинового виробництва.

3 врахуванням вшцезазначеного х з метоп удосконалення технолог!!' та розробки методов розрахунку способ1в виробництва пектину з бурякового жому визначено завдання дослдаеиня.

У друг!й глав! розглянуто об"екти доолхджень, викладено новий метод аналгзу пектину ! пектинових екстрактхв, визначено х'хн! фхзико-х!мочн1 характеристик.

Анал13 гонуючих методов показав, що б1лыл1сть з них при-датш для анализу сухого пектину, тривалх за часом, вимагаюи спец1ального устаткування г реактив!в, не мають достатньо'Г точноеТ1 та 1нформативностх.

Для лабораторнох практики найбхльш прийнятн1 титримет-ричний метод та унхвероальний, розроблений спэЦ1ал!стами ЮХ -АН Киргизстану. Використовуючи позитивн: сторони обох метод1Е розроблено метод, що дозволяе проводите анал1зи як сухого пектину, так I його розчинхв, незалежно В1Д наявност1 в них г1дрол1зуючих киолотних реагентхв.

Метод дозволяе визначити вмхет ггдролхзугочого реагенту (кислота), вмхет вхльних I етери$1кованих карбоксильних груп, загальний вм1ст пектину. Метод мае простоту I точметь титри-метричного методу. Вгн прийнятний для поточного контролю процес1В Г1Дрол1Эу та екотрагування.

Експериментальнх дослхдаення для виэначення фхзико-хх-мхчних характеристик (густина х в"язкхсть) пектинових розчинхв, одержаних в реальних технологхчних режимах, а також розчинхв наперед вхдомого складу, проводили в такому Д1апазон1 змш параметров: концентращя пектину Пк = О,Г - 2,8 %, концентрац1я солянох кислоте С = 0,056 - 1,5 %, температура t = 20 - 80 °С.

Експериментальнх дан1 щодо густини пектинових екстрак-тхв узагальнено у виглядх емлхричного р1вняння: •

^О.ООВ-Ч-Ю^СЮО^Э^ + в.ЗЗПк+^бС^кг/м3. (!)

На основх експериментальних даних щодо в"язкост1 пектинових ёкстрактхв розроблено графо-анал1тичний метод виэначення Гх на пхдстав1 В1Дносно1 в"язкост1 (А) (рис. I).

В"язк1сть пектинових ёкстрактхв для кон^етних умов розраховуить за рхвнянням:

^ « А , нс/м1. (2)

Експериментальне значения ^¿о для пектину з молекулярного масога 23000-24000 дорхвнве 2-Ю-2 н.с/м2.

Результата досл1дтепь показали доцхлыпетъ введения по-няття втллоснох п"язкост1 як частки вхд Д1лення в"язкостх екстрпкту в кошфотпих утловах ( ) на в"язк1сть пектино-

пэго екстракту з зг.гготом пететину 1,5 % при температур! 20 °С

?

( ), то обумовлено неойхгднготю виключення впливу молеку-(шркох •шал пектину на в"язкгсть його розчингв.

Встановлено,-що в умовах реальних технологиях проце-31в необххдно враховувати вплив температуря, концентраций пектину та гхдролхзувчоГ кислоти на густину пектинових екот-рактхв; в"язк10ть залежнть в1д концентрат 1' пектину в экстракт! та його,температуря I не эалежить В1Д концентраци золяно'Г кислоти в дослхджуваному дгапазонг !Т зм1ни.

Розробденх штематичнг г храф1ЧН1 залежностх дозволягать визначити густину х в"язк1сть пектинових екстракт1в у дослхджуваному Д1апазсш значень параметр:я. ОдержанI результата отали основою для розроблення технологичного устаткування.

У трет!й глав! розглянуто I аналхтично описано техноло-г1чнх схеми двох основных технологхчних щшив: г1дрол1зу та екстрагування пектину; спиртовоГ обробки пектинового екстрак-ту х коагуляту.

Ь--20°С

-ЬбО'С

-

О 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 П(с,%

Рис. I. Залекшсть вхдносноГ в"язкост1 (А ) пектинового бкстракту втд концентраци пектину (Пк) х тем-ператури () гсроцесу

Залежно В1Д отепеня роздоення (IV ) твердо!' та рхдко!" фаз технологхчнх схеми гхдролгзу I екстрагування розрхэняють з низькии (1А/>6) ! з виооким (кУ<€ ) степенями роздглення

- Схеми з низьким степенем роздхлення фаз (рис. 2) вщпз-^ юзготься простотою апаратурного оформления, вимагають велико!" к1лькостх ступеней екстрагування I рхзняться М1Ж собою способом використання насиченого-екс тракту. В схем1 I насичений екстракт в1дводять на переробку разом з В1докремленим ранше гхдрол1загом. У схем! 2 насичений екстракт подають у Г1дролх-затор пхсля гхдрол1зу ! вхдохфемлюготь разом з ним. 7 схем! 3 насичений екстракт подають в Г1дролхзатор перед Г1дрол13ом, де В1Н бере участь у ньому. Схема 4 е комбшованою, яка включав вс1 елементи розглянутих охем.

На основ! матер¡альних баланс1в радсо!' фази I роаподгль-ного компоненту одержано математичну модель для во 1х наведе-них схем у вигляд!:

фаз.

.... ■■ ■■¿■ц,»! -Т. —

(а| + аЕ)Л^г (а?+ог)К ' О)

..., п.

К» М + <Ц-(аг+а3)Е -.

сц«Г+аз-\лг, -а» тп-■<*,». а* - Г-

Ч

Ш

К я Д0 для схем I 1 '3;

М*Д Л"51 СХ8М 2 *

Схема 1 :ом I |а» I

8» у

Схема 2.

ÄOMl

,vv

«У (3

í, /

w

СО

71 а,а. О

с£Г ê

w

\ 6, _

\

e

СО

• FW

1И

СО

t»i /

iw

w

N 6.

'1V

"Jw Схема 3

жом I Wh J fluj

a,6ftvt flsA+i

w

ь«, /

«tf

ê

Г1Д?ОлЬ 60 s Oof

w ■

/ а,

w

h/

ftr Схема 4-,Жом| WKI ал[

Bp X I-*

/ 6l -И 0+04+^)03

"" • L <■'

* /.

a+fli+ej.^v-1

Рис. 2. Texnojiorivni схеми ггдрсшзу та екотрагування при низькому степей: роздгления

Анал1з технологиях схем проводили за допомогою матема-тичних моделей. В результат: порхвняльного анал1зу розгляну-тих схем установлено, що ефективн1сть екотрагування пектину з<Яльшуеться зх зб1лыпенням числа ступеней екстрагування та степеня роздиення фаз (рис. 3). При цьому найефективнхшми е схеми з поданням насиченого екстракту в г1дрол1затор перёд Г1Дролхзом (рис. 3, 1фив1 3, 4).

Схеми з високим степеней роздхлення (рис. 4) вимагають мвншого числа ступеней екстрагування д рхзняться М1Ж собою' способами екстрагування. Установлено (рис. 5), що ефектив-Н1сть екстрагування пектину в схемах з високим степенем роздхлення залежигь вхд величина Гхдромодуля гхдролхзу.'

Найефективншою е схема з двоступеневим екстрагуваяяям без попереднього роздхлення Г1дрол1знох маси, 0ск1льки проведения процесу Г1Дрол1зу при низьких значениях гхдромодуля у даному випадку водночас 31 збхлыпенням ефективностх екстрагування пектину призводить до р!зкого зниження витрат реа-гентхв по всьому циклу виробництва пектину.

. Процес спиртовох обробки пектинового екстракту I коагуляту в загальному виглядх включае стадп' вщплення пектину з екстракту в тверда фаз1 (осадкенкя) I настугаюго обезвод-жування та екстрагування домшок (закрхплення х промивання). Технолог1чно процеси обезводжування та екстрагування баласт-них речовин сполучен1 х здхйсшоються одним 1 тим самим екст-рагентом-- етанодом, як1 сл1Д розглядати .окремо, оскхльки у первому випадку необххдно забезпечити оптимальн1 умови су-шхння, а в другому - якхсть кхндевого продукту.

В роботх'розглянуто найб1льш ращональну за витратою етанолу технолопчну схему спиртовох обробки (рис. 6). 3 метою обгрунтованого вибору параметров розглянутох технологхч-нох схеми (степеня роздхлення фаз, витрати етанолу, ступеня дооягнення рхвноваги), якх вгдповхдають умовам обезводжуваниг та-екстрагування балаотних речовин, розроблено математичнх моде л х обезводжування та екстрагування домшок.

Ошнку впливу параметров процесу спиртовох' обробки на ступхнь очищения пектину вхд домшок запропоновано проводим на основ1 вхдноснох масовох концентрацхх баластких речовин у концевому продукту

Порхвияльний аналхз процесхв обезводжування та екстрагування балаотних речовин, проведений на основ! розроблених

0.9 0,8 0,7 0,6 0,5

ол

/__

У4

п

а) ефектсшпсть екотрагування (Т|е) В1Д числа ступенгв ( п. ) Пе

А

N — ^

1

\Т

!

8

3 М.кг/кг

б) ефективнгсть екотрагування (т(в ) вгд степени роздхлення (НО Рио.З. Залежн1сть ефективност1 екотрагування пектину вхд основных параметрхв: I - схема I; 2 - схет 2; 3.- схема 3; 4 - схема 4

6

Рис. 4. Технологхчнх схеш Г1дрсшзу та екстрагування при ви-соксглу степей роздхлення фаз: а, г - одноступеневе екстрагування'з попереднгм роздхленням i без поперед-нього роздглення Г1ДР0Л13Н01 гласи ; б - двоступеневе ' окстрагувашш без попереднього роздхлення гхдрсупзнси шеи; 13 - двоступеневе посл1Довяе' екотрагузання водою з-попередн!м роздхленням Г1дрол1зно*1 каои

Че 0,£

0,8

0,7

0,6

0,5------------------------------, -

3 4 5 УУ.кгДг

Рио.5. Залежнхсть ефективностх екстрагування пектин ) в1д степей роздхлення (V/ ) та величшш гхдромодуля .Г1Дролхз7 ( Г ): 2, 3, 4 - ефекгивнгсть екстрагування за схемами а, б, в, г при Г = 12;" 4, 5, 6, 7 -ефектившсть екстрагування за схемами г, а, б, в при Г = 6

математичних'моделей, показав, що виб1р параметров технологично!" схеш спиртово! обробки необххдно, цроводити з одночасним врахувакням умов обезводжування пектину х В1дшваиня домхшок.

Таким чином, на пхдстав1 розрахункхв за розробленкми ма-тематнчшми моделями технологгишх схем гхдролхзу та екстрагування виявлено резервы у шдвищеши ефективностх технологи пиктлнового виробництвя шляхом проведения продеогв гхдролхзу при малих значениях гхдромодуля.

Для досягнення якшшх показшиав пектину за ступеней його чистота необххдно встаиовлкшати параметра спиртово!' об-

Лехтиновий екстрякт

Рис. 6. Технологична схема спиртовох обробки пектину

робки пектинового коагуляту з врахуванням умов обезводжуван-ня пектину г вхдмивакня домшок.

У четвертхД глав г наведено результата дослхрдень проце-оу гщюлхзу бурякового жому цри малих значениях ггдромодуля та його оптимгзадЛ' на основ1 планування 'експерименту.

■ Досл1дження по визначенню мШмального значения г1дро-модуля ггдролтзу проводили на двох видах сировини - неподргб нен'ому I подрхбненому сухоцу буряковому.жомх.

Проведенх лабораторнх дослхдження впливу виду сухого бурякового жому та гхдромодуля. Г1дрол1зу на виххд пектину I його ф13ико-Х1М1ЧН1 показшки дозволили встановити, що якгсн характеристики пектину не залежать"В1Д величини гхдромодуля гхдрол1зу I виду бурякового жому, а виххд пектину рхзко зни-Жуеться при значениях гхдромодуля Г1Дролхзу кенше 4-х (рис. 7).

3 метою визначення можливост1 виробшчох реалхзацГх" процеоу гхдролхзу а малим значениям гхдромодуля було прове-

ГЧ2

15 1» 13 11 11 10 9 8

1 ¡V . - ^ \ * >

[ гд- к -

1 1

I

А

1 У

-

2 4 6 6 Ю П 14 16 Г, кг/кг

Рио.7. Залежгисть виходу пектину (Пк). в:д величин« Г1дро-модуля Г1Дролгзу (Г) бурякового жому: Д - сухий неподргбнений розсипчаотий жом; - сухий подобие ний жом

дено виробнич! вапробуваиня процесу Г1Дрол1зу на Гайсинсько-му дослхдно-промисловому пектиновому заводх. Для технологично!' оцшки режим1в було проведено Д0сл1ДИ по ггдрол1зу протопектину бурякового жому в лабораториях умовах при параметрах виробничого процесу.

На ос нов I аналгзу експериментальних даних (табл. I) встановлено, що процео идролхзу з малим значениям г 1дромодуля та екстрагування пектину у виробничих умовах прот1кае хдентично лабораториям.

3 метою оптим1защГ процесу Г1Дрол:зу було використано статистичн1 метода планування екоперименту:

1. Планування I проведения дослхджень на баз1 повного факторного плану г крутого пЫ1ому в область оптямальких зна-чень желюючо!' здатностз:.

2. Дослгдження обласи оптимуму за допомогою рхвнянь ре-грес!й другого порядку-на баз! експеримонталышх плашв.

. ' Таблипя I

Характеристика пектину, одержаного при Г = 6 у виробничих та лабораториях умовах

Ш1

I. Выхст пектину в Г1дао-Л1зат1 3,26 3,26

2. Е$ективн1сть Г1деол1эу 0,90 0,86 -

3. Вм1ст пектину в екст-ракт1 % 1,223 1,274 1,274

4. Вологгсть пектину % 15,2 9,8 10,4

5. Мхцнготь 2% стандартного желе мм рт.ст. 560,0 493,2 422,0

6. ВМ1СТ баластшх речо-вин % 16,8 16,1 15,7

7. ВМ1СТ В1льних карбоксильних груп % 9,2 10,8 10,7

.8. Вьпст метоксильованих карбоксильних груп % 11,6 9,3 - 9,4

9. Ступхнь метоксильова-костх *. 55,8 47,0 46,8

10. Вм1ст метоксильних груп % е,о . ' 6,4 6'4

И. ВМ1СТ пектину в промятому порошку % 84,8 81,5 80,9

12. ВМ1СТ пектину в дослхд-жуваному порошку 70,6 72,2 68,1

3. Визначення зв"язку будови пектину з желюючого здатнгстю.

В результат! обробки експерименталышх даних було .одержано математичн1 моделг для во1Х контролюючих'виххдшх величин: же-люючо!" здатностг, виходу пол1галактуроновох кислоты, молекулярной маси, вмхсту пектину у початковому I промятому -порошку пектину, вм1сту метоксильнях I метоксильованих карбоксильних груп, ступеня метоксилювання, вмхсту В1льких карбоксильних груп, ступеня ацетилювання I вмхсту безводного баласту.

Найменування псказника

0,щши-Ц1 ви-мхру

Значения

Пектин,¡Пектин, одержаний одержа-|на виробництвг

КЗ», !з Г1дрол13-!з екст-

тор?х |Н0А' шси !ракту

Р1вняшм регресГх" для желюючох здатностх ( у1 ) х вихо--г тшгалактуроново'Г кислоти (У2 ) такх:

У,- 512,2< + 50)бХ1-3^145Х4 + 52)2бХ3-т95Л1Х1- (5) -101,78 X,*,-52.85Х*-109,95Х2 > 13,336 + 0,841Х2 -1,737 Х^-1,197 Х,Х, - (6)

- 1,313 X?.

Аналхз одержаних р1внянь регреси' показав, що вмхст зктину в початковому х промятому поропжу в дослхдженому сапаэоях параметров (концентрация оодяяоГ киолоти 1,7-4,1 змпература 40-70 °С, тривагпсть гхдролхзу 120-360 хв.) не алежить вхд умов Г1Дрол1зу х становить, вхдповхдно, 60,72 % 80,14 %, кхлькхсгь баласту, а також ступень ацетилюваняя ашаються незмхнними I становлять, вхдповтдно, 6,52 % 1 ,132 %. Визначено сполучення значень параметр:в Г1дрол1зу концентрац1Я гхдролхзуючого реагенту, температура 1 час 1Дролхзу), як1 дозволяють одержати пектин з пхдвищеною же-юючою здатнхстю (в середньому на 40 %). Одержат математи-нх модел1 процесу Г1Дрол1зу дозволяють керувати технологхч-им процесом в обраному напрямку.

Для оцхнки зв"язку будови пектину з желюючою здатнхстю уло виконано попарний корелящйний аналхз. На основ1 ре-ультатхв корелящйного аналхзу встановлено вхдсутнхсть за-ежност1 М1Ж огфемо взятими фхзпко-Х1М1Чниш показниками ектину (молекулярна маса, вм1ст метоксильованих 1 вьчьних арбоксильних 1руп) та його желюючою здатнхстю.

У п"ятхй главх наведено данх з практичного використан-л результат1в дисертахийнох робота. Одержана результата ви-юристовували в умовах промислового освосння технологГх' одер-¡ання пектину з сухого бурякового жому на ГаЗсннському дос-[1ДНо-промисловому пектиновому заводх, П1Д час розробки тех-[олог1чних регламентхв, устаткування I проведешп технологх-ших процесхв у виробничих умовах, для контролю напхвпродук-.'1В I продуктхв пектинового виробництва.

3 метою удооконалення технологах одержяння пектину з 5урякового жому розроблено способи та апаратурно-технодопч-1у схему, що передбачають проведения процесу гтдролтзу з

малим значениям гхдромодуля,\П1двищення ефективностг процеоп екстрагування пектину, спиртовох обробки, зниження затрат етанолу, як о були використанх под чао розробки техпологочних регламентов на виробництво сухого бурякового пектину. На за-пропоновано способа одержано А.о. № 1676244, позитивна ршен-ня на винаход № 4901098/05/004040 вгд 09.01.91 р.

На подставо результатов-доолхдаень розроблено також тех-нхчн1 завдання на технологхчне устаткування пектинового вирос ництва для основних технологочних цроцесов: подготовки сухогс бурякового жому до годролозу, годролозу та екстрагування.

Використання роэроблених способов дозволяв скоротити витрати хомочних реагентов, зболышти виход г покращити якость готового продукту.

Поровкяльно значения штрат сировини, реагентхв I матер1 ал1В на I т пектину в 1снуюч1й технологох та удосконаленой на шдставо проведених дослоджень наведено в табл. 2.

Таблиця 2

№ пп

I I

!0даниця> Витрати

НаЯменувания показника .вимотэу I—:-1-

^ в оснуй- в удоско-

• Ч1Й тех-|налеН1й -

• : нолопх ! технолог I ! I

I. Сухий буряковий жом т 9,9 6,8

2. Соляна кислота (30 %) т 5,2 1,8

3. Амоак водяний (25 %) т 2,5 . 0,9

4. Сода кал ыда кована т 0,3 ■ 0,1

5. Етиловий спирт (96 %) дал 400,0 97,4

ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕЦЦАШ

На П1дстав1 результат лабораториях,' експериментальних дослодаень фозико-хомочних властивостей пектату х пектинових екстраосгов, математичиого моделювання, аиал1зу процесов одер-жання пектину I виробничих випробуваиь Г1Дрол1зу та екстрагування пектинових речовин удосконалено технологом пилучешш пектину з бурякового жому. .

1. Розроблено метод аналхзу ямсних 1 кхлыаских показ-1к1в пектину I пектинових екстракпв, який дозволяв визна-1ти вмгст Г1даол1зуючо1' хшслоти, пол1галактуроново1 киоло-х, вмхст етврифхкованих I вхлышх карбоксилышх груп х дао .югу здпгснювати поточний контроль якост1 пектину на ста-шх переробки без видглення пектину з екстракту.

2. Визначено ф13ико-хгм:чн1 характеристики пектинових кс1ракт1в у д:апазоН1 змхни концентращй пектину 0,1...

,8 %, соляно'Г кислоти 0,056... 1,5 % г температуря 20...80°С. держано математичнх залежноотг для визначення .фхзико-Х1М1Ч-ах характеристик пектинових екстрактгв у доол1джуваному хапазон1 змхни технологиях параметр1в.~

3. Дослхджено технологхчн1 схеми виробництва пектину -а стадхях гхдролхзу, екстрагування, спиртового осадження а обезводжуваншх пектину, при цьому:

3.1. Розроблено математичн1 моделх технологхчних схем, авдяки яким вхдбирають найращональнхтах варханти х пара-етри технологи виробництва пектину.

3.2. Всгановлено, що ефективнхсть екстрагування пекги-у залежить В1д технологхчних параметров процесхв. Стуинь пливу параметрхв визначають технологхчною схемою. Матер1-,льН1 потоки П розраховують на основ1 розроблених матема-ичних моделей.

3.3. Встановлено, що виб1р технологхчних параметрхв

га стадГх спиртовох обробки пектинових екстрактхв необххдно гроводити з врахуванням умов обезводкування пектину та ¡кстрагуваншг домгаок.

3.4. Теоретично й експериментально доведено, що з ме-гою ямсного очищения пектину та зникення Еитрат етанолу хеобххдно застосовувати глибокий розподхл фаз на ВС1Х оту-1енях сшфтово'Г обробки пектинових с них мае.

3.5. Запропоновано ощнку ефективностх екстрагування , 5аластних речовин проводите шляхом визначення В1дносно1' концентраци баластних речовин у кхнцевому продукт.

4. Виявлено технологгпп резерва пхдвищети ефективно-отх технологи пектинового виробництва шляхом проведения процесу гхдролхзу при малих значениях гхдромодуля. Зниження веллчини Г1ДР.0МПДуЛЯ з 12 до 6 дозволяе ¡стотно (до двох раз!п) екоротиги вигратл х!мхч1гих реагентхв з одночясним

зб1дыпенням виходу пектину до 10 %. М1Н1мальяе чисельне значения Г1дромодудя П1Д чао гхдролхзу протопектину соляною кислотою дорхвнюе 4. Подальше його зниження призводить до зниження виходу Ц1Дьового продукту.

5. Визначено поеднання х знайдено ыатаматичнх залежнооч чисельних аначень режимних параметров Г1дролхзу бурякового жому, що дозволяв одержати пектин з пхдвищеною желюючою зда! нхстю.

6. Одержано рхвняння реграоГГ, як1 опиоують область оптимуму I дозволяють щлеспрямоване проведения технолог1чно-го процеоу в напрямку одержання пектину я заданный власти-воотями.

7. Встановлено, що окремо взягх $13ико-ххм1ЧН1 показни-ки пектину не можуть бути застосоваи для огцнки драглеугво-ршчох здатност! бурякового пектину.

8. Розроблено початковI вимоги для технхчних завдань на. проектуваяня технолог1чного устаткування пектинового ви-робництва. ■

9. Розроблено I затверджено техяолог1чн1 регламента на виробництво пектину а бурякового жому.

Передбачуваний економхчний ефект вхд впровадження результатов роботи П1Д час промислового освоения вдробництва пектину погужнхстю 500 т на рпс отановить 1,029 млн. крб. (за хинами на 1990 рхк).

ПОЗНАЧЕНШ . -

кхлькхсть ршши, що подають на гхдролхз для забёзпечення заданого значения гхдромодуля, кг/кг; \А/0 -кхлькхсть внутр1шнь0кл1тш1н0х рхдини, вираженох як В1дношен-ня хх маси до маси абоолютно сухого жому, кг/кг; W -стелгнь роздхлення, виражений як вхдношення маси р1Дкох фази оумш1 до маси абсолютно сухого «ому, що надхйша на гхдролхз, кг/кг; 6„|6 - ступ1нь досягнення.рхвноваги, вхдповхд но, пхд чао г1дрол1зу I ступенях екстрагування, виражений че рез вхдношення концентращй розподхльного компоненту у вхль-Н1Й х внутрхшньоклхтишпй р1дин1; Г - г1дромодуль г1дро-л1зу, виражений як вхдношення маси рхдкох' фази до початков ох маси абсолютно сухого жому, кг/кг; <*».» Од - кхлькхсть на-сиченого екстракту, що подаеться в Г1Дрол1затор, в!дпов1дно,

ред i гпсля Г1дрол1зу на одиницю маси абсолютно сухого iMy, кг/кг; - ефективнхсть процесу г1дрол}зу, вира-

жа як вгдношення маси протопектину, переведеНого в розчип-' форму до його BMÏCTy в початковхй Maci абсолютно сухого iMy, ict/kt; Л - bmîct протопектину в абсолютно сухому ряковому Ж0М1, а, сц - К1лыс1сть екстракту, яку В1Д-|рають на виробництво, В1ДП0В1ДН0, з первого ступени екст-нування i Г1Дрол1затора з одиниш маси абсолютно сухого >му, кг/кг; Ш. - загальна к1льк1сть пектинового екст-1Кту, який В1Д0иратать на виробництво з одиницг маси. абсо-)тно сухого жому, кг/кг; ôe, bp, - К0нцентрац1я роз-

)Д1Льного компоненту у В1лыпй ршшх, пгдповгдно, напри-:нщ ггдрол:зу, ,на стадН' В1Дд1лення гхдрол1зату i на ,_му( i =1,2, ...,1Т ) CTynetii екстрагування, %; iVH - к1льк1сть вологи, що припадав на один коограм 5солютно сухого жому, кг/кг.

СПИСОК ОПУБЯШСВАШХ ПРАЦЬ

1. Киореску E.H., Мамон Л.М., Слободян О.П. Совершенст-эвание технологии производства пектина на Гайсинском завоз. - М. : ArpoHffiiT3MïïI, 1988. - Bun. 5. - 28 с.

2. Определение желирующих и балластных веществ в пекти-эвом экстракте ! Г.С. Мельник, О.П. Слободан, E.H. Киорео-у и др. // Пищевая промышленность. - 1988. - tô 9. - С, 50.

3. Оптимальные параметры процесса набухания./ E.H. Кио-еску, E.B. Яровая, О.П. Слободян и др. // Пищевая промш-енность4 - 1988. - IS 8. - С. 34-35.

4. A.c. 'JS 1507293 (СССР). Способ, производства пектина з свекловичного жома / Н.С. Карпович, В.К. Супрунчук,

,Н. Киореску, Л .В. Донченко, В.В. Нелина, Е.В. Яровая, .П. Слободян и др. И Б.И. - 1989. - Л 34.

5. A.c. JS 1762322 (СССР). Способ производства фруктового :олуфабриката / И.С. Кршшновский, О.П. Слободян, E.H. Киоску П Б.И. - 1990. - Je 29.

6. A.c. И 1650064 (СССР). Способ получения пищевого 1вктина из сухого свекловичного жома / Н.С. Карпович, . [.П. Роменский, E.H. Киореску, Б.Н. Еарик, О.П. Слободян гдр. П Б.И. - I99I.-.- S 19. .

7. A.c. № 1676244 (СССР). Способ получения пектина Л

A.A. Сенников, В.К. Супрунчук, Н.С. Карпович, А.Н. Норенко,

B.П. Яресько, О.П. Слободан и др. // - ДСП.

8. Способ получения пектина I A.A. Сенников, В.П. Яресь ко, В.К. Супрунчук, О.П. Слободан и др. П Положительное решение ВКПШТЭ о выдаче патента на заявку № 4901098 (05) 004040 от 09.01.91.

9. Яресько В.П., Бершицкая Е.Ф., Слободан О.П. Математическое моделирование процесса обезвоживания пектина. -Деп. в;АгроНИИТЭИПП. - 30.10.90 Г., № 2328.

10. Расчет продуктов и параметров производства пектина из свекловичного жома / В.П. Яресько, О.П. Слободан, Е.Ф. Бершицкая и др. П Деп. в АгроШИТЭШП. - 31.10.90 г. ,№ 2330.

11. Слободан О.П., Яресько В.П., Бершицкая Е.Ф. Анализ технологических охем процессов экстрагирования пектина из гядролизованного свекловичного жома при высокой степени разделения. - Деп. в А1роБИИТЗИПП.- Ol.II.90 Г., № 2333.

12. Сравнительная оценка технологичеоких схем процессов гидролиза и экстрагирования в производстве пектина / В.П. Яресько, О.П. Слободан, В.К. Супрунчук и др. // Деп. в АгроНИИТЭИПП. - II.11.90 г., 16 2336.

13. Повышение эффективности процесоа экстрагирования пектина / Н.В. Погорелова, Л.В. Зоткина, В.П. Яресько, О.П. Слободан // Тез. докл. республ. н.-т. конф. "Интенсификация технологии и совершенствование оборудования перерабатывающих отраслей АПК". - Киев, 1989. - С. 45. • '

14. Слободан О.П., Яровая Е.В. Влияние процессов подготовки свекловичного жома на качество пектинового экотракта П Тез. докл. Всесоюзн. конф. мол. ученых и спец. "Совершенствование технологических процессов производства новых видов пищевых продуктов и добавок". - Киев, 1989. - С. 74.

15. Слободан О.П., Яровая Е.В. О студнеобразующем полуфабрикате, полученном из порошка яблочных выжимок I Тез. докл. см. п. 14. - С. 80.

16. Яровая Е.В., Слободан О.П. Исследование основных процессов производства свекловичного пектина / Тез. докл. конф. мол. ученых и спец. по пищевой биотехнологии. М., 1989. - С. 30-SI. - ДСП.

17. К вопросу об организации производства сушеного свек-1ВИЧНОГО жома и переработки его на пектиновых заводах /

А. Сенников, В.К. Супрунчук, В .П. Яреоько, О.П. Слободнн 1 Тез. докл. н.-п. конф. "Научно-технический прогресс и юпространение передового опыта перерабатывающих отраслей юмншленности-. - Киев, 1990. - С. 67.

18. Яреоько В.П., Сизько В.Б., Слободан О.П. Особенности тятей свекловичного пектина / Тез. докл. см. п. 17. -

108-109.

19. Яреоько В.П., Слободан О.П., Бершицкая Е.Ф, Матема-[ческое моделирование процессов обезвоживания пектина и ¡страгирование примесей / Тез. докл. см. п. 17. - С. 48-49.

20. Исследование влияния параметров гидролиза свеклович->го жома на выход' и качественные показатели пектина /В.П. >есько, О.П. Слободан, В.А.Иирошншс и др. /1 Тез, докл. ,-т. ко'нф. "Разработка и внедрение высокоэффективных ре-фсосберегающих технологий, оборудования и новых видов [щевых продуктов в пищевую и перерабатывающие отрасли

К". - Киев, 1991. - С. 32.

21. Слободян О.П., Яресько В.П., Бершицька О.Ф. Дослхд-;ння ф1зичних властивостей промислових розчшив пектину / ¡з. доп. шжн. н.-т. конф. "Розробка та вцровадження нових ¡хнолог1й I обладнания у харчову та переробнх галузг про-юловост!". - Ки1'в, 1993. - С. 107.

АННОТАЦИЯ

Слободан 0.11. Совершенствование технологии и разработка ме тодов расчета способов производства пектина из свекловичного жома.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.05 - Технология сахара и сахар стых веществ, Украинский государственный университет пищевых технологий, Киев, 1994 г.

Защищается диссертация, содержащая результаты теоретических и экспериментальных исследований по совершенствованию технологии пектина из свекловичного жома. Разработаны математические модели технологических схем гидролиза и экстрагирования, опиртовой обработки пектинового коагулята. Предложен опособ гидролиза свекловичного жома о малым значением гидромодуля и разработан метод анализа пектина и пектиновых экстрактов. Результаты исследований использованы при разработке технологических регламентов на.производство пектина и технических заданий на проектирование оборудования.

annotation

Slobodyan О.P. Perfection, of Technology end Working out of Calculation Methods of Pectin Production modes from'Beet Bagasse.

Thesis for a candidate's decree of technical science on speciality 05.13.05 - Technolopy of Sugar and Sugary Substances Ukrainian State University of food technologies, city of Kiev, the year 199^-

The thesis which is defended contains the results of theoretical and experimental researches for technology perfecti of pectin production from beet bagasse. Mathematical models of technological schemes of hydrolysis and extraction, of alcoholic processing of pectin coagulant are worked out. Mode of . hydrolysis of beet begaase with little magnitude of hydromodulu is offered, and method of analysis of pectin and pectin extract is worked out. The "results of researches are used at working ou of technological regulations of pectin production and technical specifications for design of equipment.

Ключовх слова: пектин, буряковий жом, г1дрол1з,'екстрагування.

■ МгГ