Виробництво пектину

Експериментально встановлено, що лужний гідроліз має незаперечні  переваги перед кислотним, якщо брати  до уваги комплексоутворення пектину, що визначається молекулярною масою і, особливо, ступенем етерифікації макромолекули пектину. Деетерифікація карбоксильних груп у лужному середовищі відбувається ефективніше, а отже, можна одержати з вихідного пектину препарат із більшою кількістю вільних карбоксильних груп, ніж при взаємодії з кислотами.

Проте, через лужну  екстракцію, як зазначалося, може руйнуватися  пектиновий біополімер. Співробітники  проблемної науково-дослідної лабораторії  ОНАПТ і кафедри екології за багато років роботи з пектином, однак, встановили: якщо температуру екстрагування не піднімати вище 40°С, то за 1,5–2 години екстрагування можна одержати прийнятні результати з необхідними сорбційними характеристиками пектину.

За об’єкти дослідження  брали фруктові витерки і вичавки  – відходи консервного виробництва (свіжі і сушені). 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 Pbі 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.

Схема розробленої технології:

Для одержання пектинів лікувально-профілактичного призначення  оптимальним є лужний спосіб екстракції.

Застосування лужної екстракції у  сполученні з мембранним очищенням  і концентруванням має свої переваги над традиційними схемами одержання пектинових речовин з позицій енергоресурсозберігання.

Мембранний ступінь  очищення і концентрування пектинових екстрактів дає змогу створити замкнутий  цикл водоспоживання, що підвищує екологічну безпеку технології виробництва  пектину [20].

Кожна країна, кожне підприємство дотримуються своєї схеми виробництва пектину. Наприклад: виробництво яблучного пектину за технологією Асоціації «Пектин»:

Яблучні вичавки поступають на переробку по сичтемі транспортерів  одразу після віджаття соку. Підготовка сировини заключається в двохстадійному промиванні водою з метою видалення водорозчинних речовин. Прмивання вичавок здійснюється безперервно в екстракторах-апаратах барабанного типу, при цьому, в другий апарат подається вода температурою 50…60 С,а в перший-дифузійний сік. Яблочні вичавки із другого екстрактора поступають у шнековий прес типу ВПШ,де додатково видаляються баластіні по відношеннюдо пектину речовини. Підготовлені двичавки направляються на гідролізатори.

Гідроліз протопектину вичавок проводиться в сталевих емальованих апаратах з мішалкою, температура процесу підтримується за рахунок подачі гарячої води або пари в рубашку гідролізатора.

Гідроліз-екстрагування  пектнових речовин проводиться  при періодичному перемішуванні  в присутності електроактивованої води. По закінченні процесу гідролізну масу охолоджують, добавляють конкретну кількість дифузійного соку, утвореного при промиванні свіжевіджатих яблучних вичавок, і перекачують насосом на розділяюче сито. Після відділення основної частини пектинового екстракту маса поступає на стіджувач. Із стіджувача оброблена сировина вигружається на транспортер, потім подрібнюється і протирається, в результаті чого отримується студнеутворююче пюре, яке містить до 0,6% пектинових речовин. Пектиновий екстракт із розділяючого сита і стіджувача поступає в збірник, де охолоджується до температури 18…20 С. Очищення екстракту від осаду проводиться в сепараторі і фільтр-пресі. Очищений пектиновий екстракт направляється на розлив і стерилізацію, або на концентрування у вакуум-випарну установку а потім на зберігання в сталеві емальовані ємкості.

Отриманий пектин має  наступні фізико-хімічні показники,%: зольність-0.04; вміст вільних карбоксильних  груп - 4.8; метоксильна складова - 7.4. Студнеутворююча  здатність - 88кПа  або 170 USA-SAG; комплексотвірна здатність – 144.8 мг Pb/г.

 

Отримання яблучно-пектинової пасти із вичавок:

Технологія виготовлення яблучно-пектинової пасти із яблучних вичавок розроблена і застосовується на Бобрійському соко-морсовому заводі.

Яблучні вичавки після соковижимного пресу подаються в реактор, куди поступає 5%-ний розчин сірчаної кислоти. Отриману суміш нагрівають до темперетури 75…85 С. Не зупиняючи перемішування , вичавки витримують при цій температурі в злежності від сорту яблук, із яких вони отримані, протягом 1…3год. Після цього до сульфітованих вичавок додають у відношенні до рецептури гарячу воду температурою 80…82 С і, перемішуючи, витримують вичавки додатково 0.5…1год. Потім в реактор через перфуровану трубу подають гостру пару під тиском 0.15…0.2 МПа протягом 7…9 хв.

 Розім’ята і частково дисульфітована яблучна маса направляється на здвоєну машину з ситами, маючими отвір діаметром 1.5…1.2 і 0.8…0.4мм. При необхідності паста поступає на колоїдну мельницю для більш тонкого подрібнення целюлози, що одночасно підвищує студнеутворюючу здатність пасти.

Яблучно-пектинову пасту  охолоджують і зберігають з наявністю  сірчистого ангідриду 0.2% протягом 1год.

Паста яблучно-пектинова повинна  відповідати наступним фізико-хімічним показникам:

-масова частка сухих речовин не менше 5…7%

-масова частка пектинових  речовин 0.8…0.9%

-загальна кислотність(в  перерахунку на яблучну кислоту) 0.4…0.8%

-масова частка сірчаної  кислоти(в перерахунку на сірчаний  ангідрид) не більше 0.2%

-студнеутворююча здатність  студня [18].

 

Виробництво пектину  із вичавок дикорослих сортів яблук:

Промислове виробництво  пектину із вичавок дикорослх  яблук не організовано із-за тяжкості збору і обмеженої сировинної бази. Випливає відмітити,що за даними досліджений пектин,виділений із дикорослих яблук, володіє високим біологічними і студнеутворюючими властивостями і являється цінним продуктом для профілактичного і дієтичного харчування. Тому, в районах вирощування дикорослих яблук доцільна організація виробництва із них пектину. НДІ розроблені оптимальні технологічні параметри вилучення пектинових речовин із дикорослих яблук: співвідношення вичавок яблук і екстрагента – 1:10; температура процесу – 95…98 С; значення рН серидовища – 1.8…2.0; час процесу гідролізо-екстрагування – 1год. Інші технологічні операції здійснюються аналогічно існуючим схемам отримання пектину із вичавок яблук культурних сортів [21].

 

 

 

 

2.4.Біологічна цінність пектинових речовин, лікувально-профілактичні продукти на основі пектинів.

Пектин все більше використовують як ентеросорбент екологічно небезпечних речовин:солі важких металів,багатьох токсичних органічних речовин,а також радіонуклідів.

Комплексні сполуки полігалактуронової кислоти,з’єднуючись з солями важких металів і радіонуклідами,утворюють нерозчинні сполуки, які не всмоктуються і виводяться з калом(тобто діють як блокатори).

Все більшу роль відіграє пектин і як ентеросорбент екологічно небезпечних речовин:радіонуклідів, солей важких металів, багатьох токсичних органічних речовин, виводячи їх з організму.

Серед пектинових речовин найвища захисна дія притаманна низькометоксильованим пектинам(зокрема буряковому). Низькомолекулярна фракція пектину здатна проникати з кров’ю у місця відкладення стронцію, взаємодіючи з ним і виводиться сечею.[22]

За даними різних НДІ медичного профілю в продуктах, що містять пектини, найбільш гостро мають потребу жителі техногенних районів, деякі категорії військовослужбовців і особливо діти, що проживають в екологічно несприятливих регіонах України [23].

Науковими дослідженнями  встановлено, що пектин є ефективним комплексотвірним агентом у профілактиці отруєнь свинцем, ртуттю, кадмієм, молібденом, марганцем, радіонуклідів. Тому він є компонентом природних харчових продуктів, які не перетравлюються, не всмоктуються й не розщеплюються мікрофлорою кишечнику.  Багатоплановий спектр терапевтичної дії пектину, а саме адсорційні, гастропротекторні, антацидні, гіпохолестеринемічні властивості і зумовлюють його використання для виготовлення лікарських препаратів.

Зважаючи на те що пектин належить до високоефективних профілактичних засобів, які мають широкий спектр лікувальної дії, його

широко застосовують у виробництві функціональних продуктів, також пектини використовуються у фармацевтичній та харчовій промисловості  як гелеутворювачі, адсорбенти, емульгатори, як компоненти полімерних терапевтичних систем з контрольованим вивільненням діючих речовин, стабілізатори, загусники, водоутримувальні агенти, освітлювачі, речовини, які полегшують фільтрування, засоби для капсулювання, виробництва живильних середовищ. Вони мають властивість пролонгувати дію ліків.

Пектини мають багато корисних властивостей – нормалізують кількість холестерину, підвищують стійкість організму до алергії, сприяють відновленню слизистої  оболонки дихальних шляхів і травних  після захворювань, благопріємно впливають на загальний обмін речовин, є імуноукріплюючими засобами [24].

Лікувальні  властивості пектинів

Забезпечення населення  продуктами лікувально-профілактичного  призначення має велике методичне  й соціально-економічне значення. Важливе місце в розв`язанні цієї проблеми належить пектиновмісним харчовим виробам.

Одним з основних ефектів  терапевтичного впливу пектинових речовин  їх детоксикуюча дія щодо катіонів важких і радіоактивних металів. Цю властивість пояснює наявність  в пектинових речовинах вільних карбоксильних груп галактуронової кислоти, що спричиняє утворення в шлунково-кишковому тракті нерозчинних комплексів з катіонами полівогенних металів, у тому числі токсичним, важкими та радіоактивними. Аналогічні комплекси утворюються з токсичними, які потрапили або утворилися в організмі людини - фенолами, амінами тощо. Крім того, потрапляючи у кишечник, пектинові речовини посилюють кислотність середовища, бактерицидно впливають на хвороботворні бактерії.

Дослідами також встановлено, що пектини виявляють лікувальну дію при виразці шлунку регулюють вміст холестерину, підвищують стійкість до алергічних факторів, мають інші лікувальні властивості. Тож збільшувати виробництво продуктів, забезпечених пектином, необхідно не лише для лікувально-профілактичного харчування тих, хто працює в умовах підвищеного радіоактивного фону чи контактує з важкими металами, а й для масового споживання.

Тому для збільшення випуску пектиновмісних виробів  наші спеціалісти оперативно розробили  принципово новий спосіб одержання пектину й пектиновмісних драглеутворювачів з рослинної сировини. Він передбачає переробку вторинної сировини на консервних заводах за безвідхідною екологічно чистою технологією. Як гідролізуючий агент після спеціальної електромембранної обробки використовують воду. Це дає змогу обійтися без хімічних реагентів, які забруднюють кінцевий продукт [25].

Водночас з виробництвом пектину та інших готових пектинопродуктів технологічна схема переробки яблучних вичавок передбачає виробництво  рідких і сухих екстрактів, пюре й порошків, які можна використовувати для виготовлення продуктів без додаткового очищення й обробки. Крім підвищеного вмісту пектину, такі продукти містять органічні кислоти, засвоювані цукри, цінний комплекс макро- і мікроелементів, харчові волокна.

Медико-біологічну оцінку пектинових драглеутворювачів і  продуктів на їх основі дав П`ятигорський  фармацевтичний інститут. Клінічну апробацію  пектинового екстракту проведено  на базі лікарні й поліклініки  управління внутрішніх справ Краснодара й санаторію "Дубова роща", що в Желєзноводську.