Внедрение аппарата вихревого слоя (АВС) в технологические линии рафинации и гидратации растительных масел.
В растительных маслах в зависимости от их природы, способа извлечения из исходного сырья, условий хранения, кроме основной группы — запасных липидов (триацилглицеринов) содержатся также структурные липиды, определяющие цвет, вкус, запах, свойственные данному виду масла.
Процесс очистки масла от нежелательных групп липидов и примесей называется рафинацией, конечной целью которой является выделение из природных масел и жиров триацилглицеринов, свободных от других групп липидов и примесей.
Современная технология полной рафинации предусматривает удаление из масел фосфолипидов (операция гидратации масла), восков и воскоподобных веществ (операция вымораживания), свободных жирных кислот (операция щелочной нейтрализации), красящих веществ (операция отбеливания масла), веществ, ответственных за вкус и запах масел и жиров (операция дезодорации).
Рассмотрим процесс гидратации.
Гидратация — это удаление из масла с помощью воды группы веществ с гидрофильными свойствами, важнейшими из которых являются фосфолипиды. Фосфолипиды — ценные в пищевом отношении соединения с антиокислительными свойствами. При хранении масел они выпадают в виде легко разлагающегося осадка, который затрудняет ряд технологических операций по переработке масла. Поэтому фосфолипиды выделяют из масла путем гидратации, а затем используют в качестве самостоятельного продукта в пищевых, кормовых и лечебных целях.
Процесс гидратации заключается в смешивании подогретого масла с дозированным количеством воды. Оптимальная температура гидратации масел различная: для подсолнечного масла 45...50 °С, для соевого — 65...70 'С; количество воды, добавляемое в масло, также различно: для подсолнечного масла 0,5...3,0 % от массы масла, для соевого — до 6 %.
В процессе гидратации важное место занимают операции, связанные с механическим перемешиванием компонентов.
На сегодняшний день воду и масло смешивают в струйных смесителях или реакторах турбулизаторах. Продолжительность этого процесса, протекающего при медленном перемешивании масла, 20...40 мин. Затем масло, содержащее крупные, сформированные хлопья гидратированных фосфолипидов, поступает на сепаратор или тарельчатый отстойник непрерывного действия.
Мы решили провести процесс гидратации на нашем аппарате вихревого слоя АВС!!!
В качестве объекта исследования использовались подсолнечное и рапсовое масло.
Гидратация велась 1% солевым раствором в АВС 4 при частоте 40 Гц, ток 55А. Рабочая зона - труба из полимерного материала (капролон) d = 80 мм.
В качестве рабочих элементов использовались ферромагнитные тела цилиндрической формы из стали ШХ-15 диаметром 2 мм и длиной 19,8 мм. Масса ферромагнитных элементов 300 гр., продолжительность обработки для подсолнечного масла τ = 40 сек., а для рапсового масла τ = 60 сек. Количество воды 5 % к массе масла. Отдельно в емкости подогревались масло и вода до t = 45°C, для достижения необходимой температуры использовался термошкаф. Нагретая вода вливалась в реактор с маслом в соотношении 300 гр. масла и 15 гр. солевого раствора. Вследствии комплексного действия вихревого слоя и магнитного поля индуктора достигалось интенсивное перемешивание.
После обработки в АВС гидратированное масло загружали в лабораторную центрифугу для выделения фосфолипидов ( время центрифугирования составляло 20 минут при n=4500 об/мин). При исследованиях контролировалось: перекисное число, кислотное число , содержание фосфора. Результаты исследования представлены в таблице №1,2.
Таблица №1
Гидратация подсолнечного масла.
|
Условия обработки в АВС |
Свойства масла |
||||||
|
Масса ферромагнитных тел, гр. |
Время обработки, с. |
До гидратации |
После гидратации |
||||
|
|
|
Кислотное число, мгКОН |
Перекисное число, мэкв/кг |
Фосфор, мг/кг |
Кислотное число, мгКОН |
Перекисное число, мэкв/кг |
Фосфор, мг/кг |
|
300 |
40 |
2,0 |
18 |
0,42 |
1,87 |
21 |
0,08 |
При данных условиях гидратации подсолнечного масла содержание фосфора снижается на 80,9%; кислотное число на 6,5%, но перекисное число возрастает на 14%.
Таблица №2
Гидратация рапсового масла.
|
Условия обработки в АВС |
Свойства масла |
||||||
|
Масса ферромагнитных тел, гр. |
Время обработки, с. |
До гидратации |
После гидратации |
||||
|
|
|
Кислотное число, мгКОН |
Перекисное число, мэкв/кг |
Фосфор, мг/кг |
Кислотное число, мгКОН |
Перекисное число, мэкв/кг |
Фосфор, мг/кг |
|
300 |
60 |
5,05 |
4,5 |
1,47 |
4,68 |
5,0 |
0,4 |
При данных условиях гидратации рапсового масла содержание фосфора снижается на 72,8%; кислотное число на 7,3%, а перекисное число возрастает на 10%.
АВС обеспечивает необходимое качество перемешивания компонентов и стабильность масла, а также ведет к более экономному использованию компонентов.
Научные статьи и патенты:
- Влияние электромагнитного поля на извлечение воска и воскоподобных веществ из подсолнечного масла и аппаратурное оформление процесса.
- Обоснование применения электромагнитного поля при производстве подсолнечного масла.
- Научно-практическое обоснование технологии получения лецитинов подсолнечных масел олеинового типа.
- Способ получения фракционированного лецитина.
Внедрение аппарата вихревого слоя (АВС) для измельчения жмыха.
После приготовления яблочного сока всегда остается жмых. Эти остатки содержат большое количество необходимой для пищеварения клетчатки, сохраняют яблочный вкус и аромат. Лучше всего использовать жмых для приготовления различных десертов.
После помола яблочных выжимок получается яблочный порошок, который используется в пищевой промышленности (хлебопекарной, кондитерской, колбасной) для обогащения продуктов растворимыми и нерастворимыми пищевыми волокнами (клетчаткой).
- Порошок для выпечки.
В настоящее время фруктово-ягодные и овощные порошки широко используются в хлебопечении. Внесение в тесто порошков улучшает состояние мякиша, цвет, вкус, пористость, качество хлебобулочных изделий, снижает калорийность, а также обогащает их пищевыми волокнами, минеральными веществами и витаминами. Такие изделия долго не черствеют. Установлено, что наилучшие органолептические показатели имеют хлебобулочные изделия, содержащие от 5 до 10 % порошка от веса муки.
- Гранулированная и порошкообразная клетчатка.
Почему порошок? Во-первых, его удобнее добавлять в пищу. Во-вторых, в виде порошка клетчатка лучше работает в организме. «Мелкодисперсная (тонкая) структура и большая поверхность порошков позволяет нейтрализовать и вывести из организма продукты обмена, токсины, бактерии и тяжёлые металлы. Но, самое главное, организм человека может извлечь из порошков в 2 - 4 раза больше биологически активных веществ по сравнению с потреблением свежих овощей и фруктов».
Клетчатку производят в основном из выжимок (жмыха), полученных после отжимания сока. Жмых гранулируют, пропуская через фильеры и высушивают до влажности 5 – 8%. Температурный режим во время сушки зависит от назначения жмыха и типа сушильного оборудования. Если жмых используется для производства клетчатки как пищевой добавки, то рекомендуется сушить гранулы при температуре 35* – 40* (для сохранения витаминного комплекса) и не выше 95* (чтобы не разрушить пектины). При производстве фруктовых и овощных порошков для хлебопекарной промышленности используются более высокие температуры (120 - 150*).
Итак, мы решили провести помол яблочного жмыха на нашем АВС.
Яблоки пропустили через соковыжималку. Получившийся жмых высушили в электросушилке при температуре 50ºС до хрупкости. Далее сушеный жмых обработали на АВС в течении 30 секунд и вот наш результат.
 |
 |
Разработка комплексной ресурсосберегающей технологии для получения пектина
Свеклосахарное производство является' крупным источником образования вторичных сырьевых, ресурсов. При среднем: выходе сахара 10-12 % к массе переработанной свеклы образуется около 83 % свежего свекловичного жома, 5 % мелассы, 12 % фильтрационного осадка, которые благодаря благоприятному химическому составу, высокому рыночному потенциалу и ценовой приемлемости могут быть использованы для получения разнообразных ценных продуктов.
Наиболее крупнотоннажным отходом является свекловичный жом, который представляет собой выщелоченную свекловичную стружку, имеющую высокую влажность (90 + 94) %. В состав жома входят пектин, целлюлоза, гемнцеллюлоза, азотистые вещества, зола, сахара.
Высокая влажность является одним из отрицательных качеств жома, так как она способствует быстрому развитию микроорганизмов, его закисанню, гниению, сопровождающемуся деструкцией ценных компонентов. Одним из наиболее эффективных .методов сохранения качественного состава данного сырья является сушка или получение гранулированного жома.
Для исследований был использован гранулированный свекловичный жом:, имеющий влажность 11,08 %, Его элементный состав, представленный в таблице I, был исследован с использованием ИСП спектрометра Teledyne Leeman Labs Prodigy и элементного анализатора. Elemental Vario EL cube.
Известно, что наиболее ценным компонентом свекловичного жома является пектин. В последние годы возрос интерес к пектиновым веществам
как многофункциональным биологически активным препаратам (антиокеиданты, радиопротекторы, детокеиканты) [ 1,2].
Пектиновый экстракт из свекловичного жома получали путем кислотного гидролиза 2%-ым раствором НС1 при температуре 70°С в течение 2-х часов, гидромодуль 1:15. Затем экстракт был отделен от дробины путем вакуум-фильтрования и сконцентрирован на водяной бане при 55°С до содержания сухих веществ (СВ) 5% [3]. Осаждение пектина ш концентрата проводили двойным объемом 70%-го этанола. Скоагудированный пектин отделяли вакуум-фильтрованием и высушивали в вакуумной сушильной камере при 30°С. Выход пектина по сухому веществу составил 16,65 %.
Известно, что выход пектина из свекловичного жома может быть повышен путем предобработки сырья различными физико-механическими методами [3,4]. По описанной выше методике было произведено выделение пектина из свежезамороженного и гранулированного свекловичного жома, предварительно обработанных, в аппарате вихревого слоя (ABC) (Рисунок 1) в течение 15 с.
Выход пектина из свежезамороженного жома был на 23.3 % ниже, чем. из гранулированного, а за счет предварительной обработки гранулированного жома в ABC выход пектина увеличился на 28,5% (Рисунок 2),
Содержание целлюлозы в отделенной дробине составило 39,5% СВ, минеральная составляющая 2,47% СВ. Содержание целлюлозы было определено методом Кюршнера и Ганака.
В результате проведенных исследований может быть предложена комплексная технология переработки жома сахарной свеклы с получением ценного пектина, целлюлозы для производства технических бумаг, прочие органические вещества в количестве 43% СВ могут быть направлены на анаэробное сбраживание с получением биогаза.
* Разработка комплексной ресурсосберегающей технологии утилизации отходов производства сахара.
Пектин.
Влияние обработки цедры в АВС на выработку пектина можно посмотреть