Лихобаба Александр Валерьевич Харьковский государственный университет питания и торговли, Харьков, Украина

Лихобаба Александр Валерьевич
Харьковский государственный университет питания и торговли,
Харьков, Украина
Мембранные методы концентрирования в производстве
пектиновых концентратов
Ухудшение экологической ситуации во многих странах, а также связанное с этим
загрязнение окружающей среды и продуктов питания токсичными веществами,
предопределяет необходимость увеличения объемов производства пектина и
пектинопродуктов, как природных детоксикантов. Пектин признан всемирной
организацией здравоохранения как ценный пищевой продукт, который способен
образовывать комплексы и выводить из организма тяжелые металлы и долгоживущие
изотопы цезия, стронция, иттрия.
На сегодня созданиt новых прогрессивных продуктов питания, которые направлены
на оздоровление населения, увеличивает спрос на пектин, как пищевую добавку.
Поэтому, существует необходимость внедрения новых технологий получения
пектиновых экстрактов, чтобы использование пектина в нашей стране, во-первых,
позволило отказаться от импорта, а во-вторых, уменьшило затраты на его получение.
Производство пектина - динамически развивающейся бизнес с ежегодным
увеличением производства на 3 - 4 %. Мировой рынок пектина, в основном
сосредоточен в таких странах, как Германия, Аргентина, Бразилия, Южная Америка,
Дания, Китай, Иран и т.д., составляет более 30 тыс. тонн в год. Все другие
производители имеют объем производства пектина менее 1 тыс. тонн в год. В
последние годы общий выпуск пектина в странах СНГ резко снизился. Это
объясняется остановкой многих заводов по производству пектина в частности, в
Украине и России. Основной причиной такой ситуации является несовершенство
существующих технологий и техники, использование устаревшего оборудования,
которое не отвечает требованиям производства, что не позволяет
интенсифицировать процесс извлечения пектина с
пектинсодержащего растительного сырья.
Технология получения пектина имеет ряд основных стадий: подготовка сырья,
гидролиз-экстрагирование пектина, фильтрования суспензии, повышение
концентрации сухих веществ, осаждение пектина спиртом, сушка и измельчение
продукта. Одним из наиболее важных стадий переработки пектинсодержащего
растительного сырья является процесс концентрирования полученных экстрактов.
К традиционным методам концентрирования пектиновых экстрактов относятся
процессы осаждения этиловым спиртом, сублимационная сушка, вымораживание,
прессование на пакетных прессах; концентрирование испарением с применением
роторно-пленочных и вакуум-аппаратов.
Главным звеном в бесспиртовой технологии производства пектина является
применение селективно проницаемых мембран в процессах концентрирования и
очистки пектинового экстракта. При этом, в отличие от выше рассмотренных методов
обработки пектиновых экстрактов, мембранная обработка не меняет основных
свойств и качества пектиновых концентратов (комплексообразующая и
гелеобразующая способности).
Сегодня мембранные процессы используются широко и сфера их применения
постоянно расширяется. При этом современная химическая и пищевая
промышленность используют широкий спектр мембранных процессов, среди которых,
микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос, электродиализ и т.д.
Одним из основных мембранных методов, который применяется для обработки
жидких полудисперсных систем, является ультрафильтрация (УФ). Известно, что УФ
концентрированием можно повысить концентрацию пектинового экстракта до
определенного предельного уровня, обусловленного растворимостью этого
высокомолекулярного соединения и производительностью соответствующей
мембраны.
Общими характеристиками мембран является производительность (проницаемость) и
селективность. Эффективность УФ процессов зависит в первую очередь от
правильности выбранных режимов эксплуатации мембран. Такими режимами
является рабочее давление и температура фильтрации.
На кафедре оборудования предприятий питания ХГУПТ было предложено получать
пектиновый концентрат мембранными методами с использованием полупроницаемых
мембран из гранулированного свекловичного жома, который получен во время
производства сахара. Проведенные исследования свидетельствуют, что наиболее
рациональными режимами УФ концентрирования пектинового экстракта с
использованием полупроницаемых мембран типа ПАН является значения давления
0,4...0,5 МПа, температуры 40...50 ºС, длительности процесса УФ – 1…1,5 часов.
Основные преимущества применения мембранной обработки пектинового экстракта
приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Сравнительная характеристика процессов очистки концентрированных
пектиновых экстрактов
Показатели
Описание особенностей процесса
обработки
Мембранные методы
Традиционные методы
Температурные режимы
40...50 ºС
50...80 ºС
Производительность
до 120 л/час
60...100
л/час
Содержание сухих веществ, %
8,0
до 7,5
Содержание пектина, %
до 4,4
до 3,5
Значение рН
2,6...3,0
2,0...2,2
Гелеобразующая способность
Не изменяется
Снижается
Комплексообразующая
способность
Не изменяется
Снижается
Количество единиц оборудования 2
больше 2
Из представленной таблицы видно, что концентрирование пектиновых экстрактов с
помощью процесса УФ является на сегодня одним из самых эффективных методов,
потому что позволяет получать пектиновые концентраты с высокими,
функциональными свойствами при минимальных затратах на проведение процесса.
Таким образом, применение УФ на стадии концентрировании пектиновых экстрактов
является на сегодняшний день одним из наиболее эффективных методов. Доказано,
что при скорости фильтрации и селективности при ПР ультрафильтрации
мембранами типа ПАН является перспективными для осуществление УФ
концентрирования пектиновых экстрактов. Определены рациональные
технологические параметры процесса УФ концентрирования ПЭ. Установлено, что
рабочее давление процесса должно соответствовать 0,4…0,5 МПа, температура
фильтрации 40..50 °С, продолжительность процесса 1,5…2 часа. Определены
преимущества применения процесса УФ концентрирования для получения
пектинового концентратов с высокими функциональными свойствами.