Аналіз сучасного стану виробництва пектинових речовин

     Приведені пектини відрізняються також  характером розподілу карбоксильних  груп по довжині пектинової молекули: в яблучних пектинах цей розподіл рівномірний, а, наприклад, в цитрусових – ні.

     Особливості хімічного розподілу пектинових молекул, а саме, ступінь етерифікації, визначає різноманітність їх фізико-хімічних властивостей, основними серед яких є розчинність, драглетвірна та комплексоутворююча здатність.

     Приведений  аналіз свідчить, що структура бокових ланок молекул пектинових речовин до теперішнього часу неможливо остаточно вважати завершеною. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.2 Види сировини, переробка і застосування 

     Сьогодні  масштаби виробництва пектину значні, як, власне, і різноманітність сфер його застосування. Продукт виключно рослинного походження – пектин – визнаний абсолютно токсикологічно безпечним продуктом. А вже про його користь можна говорити нескінченно. Але, перш ніж затягнути хвалебну оду, вкажемо, де ж потрібно шукати пектин. Серйозні кількості пектину ви знайдете лише в продуктах рослинного походження. Це обумовлено його природою: по суті пектин є полісахаридом.

     В залежності від виду рослин, кліматичних  і метеорологічних умов їх росту  кількість, склад пектинових речовин  і їх властивості змінюються.

     Вміст пектинових речовин в рослинних  матеріалах коливається в широких  межах: від 0,1 - 0,5 до 50 %. Найбільша кількість  пектину в лимонних вичавках (30-35 %), в апельсинових і мандаринових вичавках (25-30 %), буряковому жомі (20-25 %), яблучних вичавках (5-15 %). Локалізовані пектинові речовини в різних частинах рослин нерівномірно. Так, в яблуках основна кількість пектинів знаходиться в епідермісі, а в цукровому буряку – в м’якоті.

     Пектинові речовини багатьох рослин (моркви, черешні, цикорію і ін.) не мають драглетвірної здатності, в зв’язку з чим вони не можуть бути використані як джерело отримання пектину. В якості перспективної сировини для розширення асортименту і збільшення об’ємів виробництва желеутворювачів можуть бути рекомендовані такі відходи сокового виробництва, як: вичавки абрикос, айви, яблук, мандаринів, шкірка лимонів, апельсинів, грейпфрутів, буряковий жом, корзинки соняху і ін.

     В нашій країні промисловою сировиною  для отримання пектину являються  яблучні вичавки і буряковий жом. Використання цитрусової сировини – мандаринових вичавок – в якості джерела отримання пектину в нашій країні являється недоцільним.

     Для виробництва пектину використовують свіжу, сульфітовану і сушену сировину. Сушка і сульфітування пектиновмісної сировини визвані необхідністю збільшення терміну її зберігання перед переробкою. В сушеній сировині уповільнюються мікробіологічні і фізико-хімічні процеси, в результаті чого кількість і якість пектинових речовин в процесі зберігання майже не змінюються. В сульфітованій сировині в процесі зберігання якість пектину погіршується, драглетвірна здатність знижується в середньому на 18-19 %.

     За  якісними показниками найбільш цінною пектиновмісною сировиною для виробництва  товарного пектину являється  свіжа сировина, зокрема коренеплоди цукрового і кормового буряку. Промислова переробка такої сировини для виробництва пектину в нашій країні і за кордоном відсутня. Але проводяться дослідження і розробка регламенту отримання пектину із коренеплодів буряку.

     Відомо, що пектинові речовини знаходяться в усіх частинах рослин: в корінцях, в стеблах, в суцвіттях, в листках, в плодах і овочах.

     Пектиновмісну сировину можна розділити на три  основні групи.

     До  першої групи віднесені овочі: бульбоплоди (картопля), коренеплоди (буряк, морква), листові (капуста, цибуля), стеблові (селера), плодові (баклажани, томати), гарбузові (гарбузи, дині, кавуни), бобові (горох, квасоля).

     Друга група пектиновмісної сировини включає  плоди і ділиться на дві підгрупи: насіннєві (яблука, айва), кісточкові (вишня, черешня), ягоди "справжні" (виноград, смородина), ягоди "не справжні" (суниця, полуниця, малина), плоди субтропічні і тропічні (лимони, апельсини, мандарини, інжир, гранати).

     До  третьої групи віднесені інші види промислової сировини також  з високим вмістом пектину: листя чаю і тютюну, стебло і суцвіття-корзинки соняху, стулки плодів-коробочок бавовнику, кора хвойних пород дерев (сосна, ялина, модрина).

     В першій групі найбільша кількість  пектину знаходиться в коренеплодах (6,4…30 %) і гарбузових овочах (1,7…23,6 %); в другій – в насіннєвих (3,3…19,9 %), тропічних (5,5…15,8 %) і тропічних (9,0…14,0 %) плодах, ягодах справжніх (4,2…12,6 %). В третій групі – стеблах (20,0…35,7 %) і корзинках соняху (до 24 %).

     В підгрупі коренеплодів найбільший вміст пектинових речовин у буряці цукровому і кормовому (18…30 %), в моркві (6,4…14,9 %). В підгрупі гарбузових овочів найбільшу цікавість в якості промислової пектиновмісної сировини представляє кавун кормовий (6,4…23,6 %) і гарбуз (2,6…17 %). Кавун кормовий і диня можуть бути рекомендовані для включення в профілактичне харчування як продукти з відносно високим вмістом пектинових речовин.

     В підгрупі насіннєвих плодів найбільшу  кількість пектинових речовин знаходиться  в яблуках (6,1…19,9 %) і горобині (9,3…10,6 %), трохи менше – в айві (5,3…9,6 %), грушах (3,3…8,0 %). Проте з невеликих об’ємів промислової переробки горобини в якості сировинного джерела для отримання пектиновмісних желетворювачів ( пасти, пюре) слід розглядати айву і грушу.

     В підгрупі субтропічних і тропічних плодів високий вміст пектинових речовин: в інжирі - 5,5…15,8 %, гранатах – 10…14 %, фейхоа і хурмі –

     9…12 %. Це дозволяє зробити висновок  про доцільність використання  цього виду сировини для виробництва  пектиновмісних харчових продуктів,  так як розглянуті плоди крім пектинових містять ряд інших біологічно-активних речовин, що визначають її лікувальні і дієтичні властивості.

     Найбільш  поширеними із субтропічних плодів –  цитрусові: лимони, апельсини, грейпфрути, мандарини – також практично  не відрізняються між собою за вмістом пектинових речовин. В середньому кількість пектину в їх тканинах коливається в межах 9…14 %.

     В підгрупі справжніх ягід найбільша  кількість пектинових речовин знаходиться  в червоній смородині – 4,2…12,6 %, журавлині – 6,6…11,0 %, чорній смородині – 5,9…10,6 %, аґрусі – 5,0…7,9 % і винограді – 4,2…6,6 %. Внаслідок високому вмісту пектину, вітамінів С і Р, органічних кислот і сахарів, збалансованих на смак, цю підгрупу плодів доцільно використовувати при виробництві пектиновмісних харчових продуктів. 

     Таблиця 2. Вміст пектину в овочах і  плодах

     Перспективним джерелом сировини для промислового виробництва пектину являються  також стебла і суцвіття-корзинки соняху, стулки плодів-коробочок і  бавовнику, кора хвойних порід дерев.

     Важливою  характеристикою пектиновмісної сировини, крім масової частки пектину, являється  співвідношення протопектину (ПП) і  розчинного пектину (РП), зумовлюючи відмінність  в технологічних параметрах добування  пектину і його фізико-хімічних властивостях.

     Нами  проведена класифікація сировини по цьому співвідношенні.

     Перша група – коренеплоди (цукровий і  кормовий буряк, морква), насіннєві (яблука, айва) і кісточкові (вишня, слива) плоди  – відрізняються високим співвідношенням  ПП/РП – 69…91 %. До другої групи за величиною цього співвідношення можна віднести стебла і суцвіття-корзинки соняху, кору хвойних дерев, що містять 53…72 % протопектину. Найменше співвідношення протопектину і розчинного пектину характерне для субтропічних і тропічних плодів, гарбузових, овочів і томатів - 28…60 %.

     Критерієм оцінки промислового значення сировини для організації пектинового  виробництва являється вміст  галактуронової кислоти в пектині. Найбільший вміст галактуронової кислоти  спостерігається у цитрусових плодах (90,4…92,4 %), найменший у вишні (44,0…48,2 %),

     На  основі приведених даних можна зробити  висновок про те, що в якості промислової  пектиновмісної сировини для виробництва  пектину доцільно використовувати  цитрусові плоди, суцвіття-корзинки соняху, коренеплоди (цукровий і кормовий буряк, моркву), яблука, айву, виноград, кору хвойних порід дерев і стулки плодів коробочок бавовнику.

     З метою визначення можливості розробки універсальної апаратурно-технологічної  схеми переробки різної пектиновмісної сировини була проведена класифікація пектинових речовин сировини по вмісту ацетильної складової.

     Аналіз  літературних і експериментальних  даних показав, що найбільша кількість  ацетильних груп знаходиться в цукровому  буряці, корзинках соняху, стулках  бавовника, айві і томатах. Практично однаково низький вміст ацетильної складової (0,11…0,27 %) у буряці кормовому, моркві, яблуках, корі хвойних порід дерев.

     Враховуючи  загальний вміст пектинових речовин, співвідношення протопектину і розчинного пектину, розглянута сировина може класифікуватись таким чином, що технологічні параметри процесів одержання пектинових речовин із їх можуть бути однаковими.

     Для характеристики пектиновмісної сировини за основними властивостями (драглетвірною  і комплексоутворювальною здатністю) проведена класифікація основних підгруп за ступенем етерифікації і вмісту метоксильованої складової.

     Найбільш  комплексоутворювальну здатність (більше 40 %) має пектин з цукрового буряку і вишні. Найбільший вміст метоксильованої  складової (11,9…10,6 %) відзначається у  субтропічних плодах, айві, яблуках, що зумовлює високу молекулярну масу і драглетвірну здатність пектину, отриманого із цієї сировини. Слід зазначити високий вміст метоксильованих груп (9,5…6,5 %) в такому нетрадиційному для виробництва сировини, як абрикоси, виноград, смородина, журавлина, що забезпечує доцільність їх використання для використання пектиновмісних паст, пюре і фруктових кондитерських і консервних продуктів з пониженим вмістом цукру.

     Пектинові речовини цукрового, кормового буряку, моркви, кавуну, гарбуза і суцвіть-корзинок соняху, що мають ступінь етерифікакації

     Е=40…60 %, доцільно використовувати в якості желеутворювачів.

     Приведена класифікація пектиновмісної сировини за масовою часткою пектинових речовин  і галактуронової кислоти, ацетильної і метоксильованої складової, співвідношення протопектину і розчинного пектину дозволяє зробити висновок не тільки про можливість і доцільність розробки загальної апаратурно-технологічної схеми для переробки різних видів сировини, але і визначити перспективну область використання пектинових речовин з урахуванням їх комплексоутворюючої і драглетвірної здатностей.][7] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Використання  інноваційних технологій у виробництві  пектину з бурякового жому

     За  об’єкт дослідження був взятий буряковий жом - побічний продукт бурякоцукрового виробництва. При визначеному гідромодулі і рН 10–10,2 протягом 1,5 години при температурі 35–40°С вихід пектину склав 85–90% від теоретично можливого з цього виду сировини. Для очищення пектинових екстрактів застосовувалася широко відома мембранна схема ультра- і діафільтрації за допомогою дистильованої або зм'якшеної води. Розроблена технологічна схема відрізняється своєю простотою. Після відділення обезпективна сировина, яка пройшла гідроліз екстрагування, рідкий екстракт, що містить пектинати або пектати лужних металів (K, Na), концентрується на ультрафільтраційних і навіть на мікрофільтраційних мембранах до отримання в’язкого розчину і з вмістом пектину до 3,5 %. Більшої концентрації досягти неможливо, тому що межа розчинності пектину за звичайних умов близько 4–4,5%. У розчиненому стані за допомогою діафільтрації пектати або пектинати очищаються від низькомолекулярних домішок при кімнатній температурі. При цьому з продукту видаляються і барвникові сполуки. Далі з в’язкого концентрату можна або осадити пектин за допомогою Са або Mg солей, а потім висушити і подрібнити чи виділити чистий сорбент розпилювальною сушкою на інертному носії. Свої переваги має й інша схема, тому що пектиновий осад Са або Mg надзвичайно важко сушиться через гідрофільність і схильність до утворення вологих капсул з підсохлою поверхнею, що погіршує видалення водяних парів. Пектинати, отримані розпилювальним сушінням, вирізняються гарною пластівчастою структурою і доброю розчинністю у рідких харчових продуктах. Вони мають відмінні сорбційні і комплексоутворювальні властивості щодо Pb і Hg. Так, 150 вагових частин отриманого за розробленою технологією препарату зв'язує одна частина свинцю, що дає право вважати його ефективним засобом для боротьби зі свинцевими інтоксикаціями [3, с. 111].