CC BY
115
требуемой кислотности. При приготовлении винома-териалов в продукт вводили сахар в виде сахарного сиропа. После окончания брожения виноматериалы осветляли отстаиванием в холодильной камере при температуре 10°С в течение 2-5 сут и снимали с осадка дрожжей. Затем виноматериалы подсахаривали, через
10 сут при необходимости повторно снимали с осадка, фильтровали, отправляли на розлив и хранение.
Расход сырья для производства вин (рецептура) представлен в табл. 2.
Таблица 2
Расход на 100 дал
Сырье Вино из Вино из
актинидии лимонника
Сок, дм3:
актинидий 363,3 -
лимонника - 95,9
Вода питьевая, дм3 480 660
Сахар, кг 188 338
Дрожжи, кг 0,15 0,15
Сернисто-кислый натрий, кг 100,0 0,1
Аммоний фосфорно-кислый двузамещенный, кг 300,0 0,3
Готовые вина хорошо слажены и гармонично сочетают в себе плодовые тона и характерные для лимонника и актинидии оттенки, приобретая более сложный вкус и аромат в процессе хранения. Вино из актинидии классифицировано как полусладкое белое, из лимонника - сладкое розовое. При дегустационной оценке было отмечено, что вина отличаются природной самобытностью, чистотой и оригинальностью вкуса. Биологически активные вещества - витамин С, микроэлементы, фенольные и лигнановые комплексы, присущие свежим ягодам, в значительной степени сохраняются и в вине [2].
По результатам оценки качества готовых напитков сделан вывод о возможности технологии плодовых вин из дальневосточных дикоросов: лимонника китайского, актинидии коломикта и актинидии полигама. Благодаря определенным технологическим приемам полученные вина имеют богатый минеральный состав, витамины, антиоксиданты, другие БАВ, которые способны восполнять дефицит ряда нутриентов в организме человека, улучшать его основные физиологические функции, повышать иммунный статус. Новые напитки позволяют расширить ассортимент оригинальных и полезных российских плодовых вин.
ЛИТЕРАТУРА
1. Антиоксидантные свойства вин из черноплодной рябины / А. Л. Панасюк, Е.И. Кузьмина, С.Л. Славская и др. // Виноделие и виноградарство. - 2006. - № 1. - С. 20-21.
2. Захаренко Е.М., Палатина М.В., Логачев В.В. Использование нетрадиционных видов сырья Дальнего Востока для произ -водства плодово-ягодных вин // Виноделие и виноградарство. -2007. - № 3. - С. 22-23.
3. Чаленко Д.К. Вина из ягод лимонника // Виноградарство и виноделие СССР. - 1948. - № 2. - С. 22-23.
4. Колбасина Э.И. Актинидия и лимонник в России. - М.: Россельхозакадемия, 2000. - 204 с.
5. Измоденов А .Г. Силедия (Начало учения. Лесные соки и ягоды). - Хабаровск: Хабар. кн. изд-во, 2001. - 365 с.
6. Литовченко А.М., Тюрин С.Т. Технология плодо -во-ягодных вин. - Симферополь: Таврида, 2004. - 368 с.
7. Режимы обработки мезги для приготовления вин из чер -ноплодной рябины / А.Л. Панасюк, Е.И. Кузьмина, С. Л. Славская и др. // Виноделие и виноградарство. - 2006. - № 2. - С. 14-15.
8. Руденко Е.Ю. Сравнительная характеристика дрожжей для плодово-ягодного виноделия // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2007. - № 4. - С. 67-69.
9. ГОСТ 28616-90. Вина плодовые. Общие технические ус -ловия // Государственный контроль качества винодельческой про -дукции. - М., 2003.
Кафедра химии и технологии живых систем
Поступила 04.03.08 г.
664.1.66.063
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДДЕФЕКАЦИИ ВОЗВРАТОМ АКТИВИРОВАННОГО ОСАДКА СОКА II САТУРАЦИИ
А.В. САВОСТИН, П.Е. ШУРАЙ, А.Ф. ПИЛЬНИКОВ
Кубанский государственный технологический университет
Преддефекация - одна из важных стадий известко-во-углекислотной очистки диффузионных соков, определяющая качество очищенных соков и сиропов, выход сахара и потери сахара с мелассой. Процесс довольно подробно исследован, но режимы его проведения нуждаются в постоянном контроле и уточнении в зависимости от качества перерабатываемой свеклы, состава и концентрации несахаров диффузионных соков.
По данным [1-3], при хорошо проведенной предде-фекации ее эффективность по удалению несахаров может достигать 24%, а получающийся плотный осадок
мало пептизирует в условиях высокой щелочности на основной дефекации. Однако анализ работы сахарных заводов показывает, что эффект очистки на предварительной дефекации едва достигает 10-12%, а зачастую ниже или даже имеет отрицательное значение. Одной из основных причин снижения эффективности этой технологической операции является повышение содержания высокомолекулярных соединений (ВМС) и веществ коллоидной дисперсности (ВКД) - белковых, пектиновых, гуминовых - в диффузионных соках. Усредненная динамика изменения содержания коллоидов в диффузионных соках, полученных без возврата жомопрессовой воды на диффузию, по данным [ 1, 4-8] и результатам наших исследований представлена на рисунке.
Годы
Отмеченное в последние десятилетия повышение содержания ВМС и ВКД в диффузионных соках обусловлено следующими причинами:
применение азотных удобрений способствует накоплению в свекле белковых веществ;
использование стимуляторов роста на основе гума-тов калия и натрия приводит к накоплению их в свекле в коллоидном состоянии;
засушливая погода в период вегетации и роста свеклы вызывает увеличение в ней содержания пектиновых веществ;
при длительном хранении в кагатах за счет ферментативного гидролиза увеличивается доля низкомолекулярных белков, которые в меньшей степени удаляются на очистке;
возврат на диффузию неочищенной жомопрессо-вой воды после прессов глубокого отжима повышает содержание коллоидов в диффузионных соках в 2 и более раз.
При повышенном содержании коллоидных веществ в диффузионных соках нагрузка на преддефека-цию возрастает, и она уже не справляется со своей основной задачей - максимального их осаждения и коагуляции. Возврат на предварительную дефекацию нефильтрованного сока или сгущенной суспензии сока I сатурации с недоосажденными коллоидами приводит к повышению их концентрации в преддефекованном соке, и эффективность процесса снижается вплоть до отрицательных значений. Выправить ситуацию при проведении последующих технологических операций уже не удается. В результате очищенные соки имеют высокую цветность и повышенное содержание солей кальция. Выпаривание таких соков сопровождается интенсивным накипеобразованием, повышением цветности сиропов и содержания солей кальция в них, увеличивается выход мелассы и содержание в ней сахара. В таких условиях роль преддефекации в очистке диффузионных соков возрастает, и режимы ее проведения требуют корректировки.
Инструкциями по ведению технологических процессов оптимальный режим на преддефекации рекомендуется устанавливать по максимальной скорости осаждения осадка преддефекованного сока. Однако такой подход не всегда оправдан, а зачастую и недостаточен с точки зрения максимального удаления коллоидных веществ [1, 9]. Определение оптимального режима необходимо проводить по остаточному содержанию коллоидов в преддефекованном соке при одновременном сохранении фильтрационно-седиментацион-
ных свойств осадка. Однако этот анализ является трудоемким, поэтому в лабораториях сахарных заводов его практически не делают.
Коллоиды диффузионного сока имеют отрицательный заряд. В соответствии с теорией агрегативной устойчивости коллоидных веществ их коагуляции препятствует заряд и гидратная оболочка [10]. Чем больше заряд, тем толще гидратная оболочка и больше силы электростатического отталкивания. Чтобы вызвать их коагуляцию, необходимо ввести коагулянт с большим катионным зарядом, роль которого выполняет ион Са2+ известкового молока. Однако этого недостаточно для увеличения скорости осаждения скоагули-рованных веществ, поэтому вводят еще и твердые частицы в виде суспензий сатурационных осадков, при этом желательно, чтобы частицы тоже имели положительный заряд. С этой точки зрения к предварительной дефекации необходимо подходить как к электрокине-тическому процессу.
Основные параметры при проведении предварительной дефекации - температура, длительность, щелочность преддефекованного сока, рН по секциям преддефекатора, точки ввода суспензий сатурационных осадков. При хорошем качестве свеклы возврат сатурационных осадков обычно осуществляют в первые секции преддефекатора, при пониженном - в секции с рН 9,0-9,5. И если возврат суспензии сока I сатурации все же предпочтительнее осуществлять в зону стабилизации коллоидов, то суспензию сока II сатурации можно возвращать либо в диффузионный сок, либо в первую секцию преддефекатора. Обоснованием выбора вида возврата и точек его ввода на преддефека-цию может служить величина заряда частиц сатурационных осадков, т. е. величина Х-потенциала.
По данным [7], коллоидные вещества диффузионных соков имеют отрицательный заряд -25 мВ. Для его нейтрализации необходимо ввести систему, содержащую достаточное количеством катионов, способных давать с ними малорастворимые соединения и тем самым нейтрализовать заряд, и частиц осадков, создающих условия для их укрупнения и осаждения.
Силы электростатического отталкивания коллоидов становятся соизмеримыми с силами межмолеку-лярного притяжения при Х-потенциале -25... -30 мВ [10]. При этом не всякое столкновение заряженных частиц может привести к их слипанию. Критической для начала видимой коагуляции приближенно считается величина Х-потенциала -18 мВ. Причем совершенно необязательно полностью нейтрализовать заряд коллоидных веществ, так как коагуляция начинается и может проходить при небольших отрицательных значениях, при этом скорость осаждения коагулята возрастает. Для начала быстрой коагуляции необходимо полностью лишить коллоиды заряда. Чем выше заряд коагулянта, тем больше степень коагуляции коллоидов.
Заряд осадка сока I сатурации зависит от концентрации коллоидов в диффузионном соке и расхода извести на очистку. В момент образования карбоната кальция на сатурации осадок имеет положительный за-
ряд. При повышенном содержании коллоидных веществ он перезаряжается и становится отрицательным. Так, по данным [7, 11, 12] и результатам наших исследований, величина его Х-потенциала может достигать значений -12.-14 мВ, а при возврате на диффузию неочищенной жомопрессовой воды после прессов глубокого отжима -20.-24 мВ. Ввод осадков с невысоким отрицательным зарядом на преддефекацию не приводит к улучшению качества очищенных соков и сиропов [11], хотя и способствует увеличению скорости осаждения осадка преддефекованного сока за счет крупных и тяжелых частиц карбоната кальция. При возврате осадка сока I сатурации с высоким отрицательным зарядом отмечается ухудшение качества очищенных соков, поэтому возвращать на преддефекацию осадок с максимальным отрицательным зарядом нецелесообразно [8].
По данным [11-14] и результатам наших исследований, осадок сока II сатурации имеет положительный заряд, и его Х-потенциал достигает значений +5. 14 мВ. Кроме того, он представляет собой практически чистый карбонат кальция, незагрязненный коллоидами. Возврат такой суспензии способствует осаждению и коагуляции коллоидов преддефекованного сока, однако этого недостаточно для максимального осаждения ВКД и ВМС. В процессе предварительной дефекации нейтрализовать полностью отрицательный заряд коллоидов не удается, так как часть диссоциированных карбоксильных групп остаются недоступными 2+
для ионов Са , коагулят коллоидов с известью сохраняет отрицательный заряд и в конце преддефекации, причем максимальную величину он имеет при рН 7,8-8,5 [1, 12].
Следовательно, для повышения эффективности очистки диффузионных соков в условиях повышенного содержания коллоидов необходимо:
возвращать на преддефекацию только осадок сока
II сатурации;
увеличить расход извести на дефекацию перед II сатурацией до 0,4-0,5% СаО к массе свеклы;
возврат суспензии осуществлять в первую зону преддефекатора или в сборник диффузионного сока; повысить Х-потенциал осадка сока II сатурации. Для повышения положительного заряда осадка сока II сатурации используют различные способы его активации [15-17].
На кафедре технологии сахаристых продуктов Куб-ГТУ были проведены исследования по изучению влияния способов активации осадка сока II сатурации на его электрокинетические свойства. Исследования проводили по следующей методике. В реальных суспензиях сока II сатурации, отобранных на сахарных заводах, определяли заряд осадка методом электрофореза. За-
тем суспензии подвергали активации по следующим вариантам:
1. Суспензию обрабатывали в активаторе ЗАО «НПО “Технопром”».
2. Суспензию подщелачивали известковым моло -ком в количестве, равном половине его расхода на преддефекацию.
3. Суспензию подщелачивали известковым молоком в количестве, равном половине его расхода на преддефекацию, после чего обрабатывали в активаторе ЗАО «НПО “Технопром”».
По усредненным результатам исследований Х-потенциал образцов составил, мВ: исходная суспензия +5, варианты 1, 2, 3: +11, +13, +29 соответственно.
Полученные данные показывают, что при активации осадка сока II сатурации одновременно известковым молоком и обработкой в активаторе ЗАО «НПО “Технопром”» достигнут максимальный положительный электрокинетический потенциал +29 мВ. По данным [18], в момент образования карбоната кальция на сатурации его частицы обладают максимальной адсорбционной способностью и имеют максимальный положительный заряд +30...+32 мВ. Осадок, активированный по варианту 3, практически имеет такой Х-потенциал. Это дает основание полагать, что возврат его на преддефекацию позволит увеличить полноту осаждения и коагуляции коллоидов, повысить эффект очистки диффузионных соков.
Выдвинутые предположения были проверены в лабораторных и производственных условиях.
Возврат осадка сока II сатурации, подщелоченного известковым молоком, в количестве, равном половине его расхода на преддефекацию, и затем обработанного в активаторе ЗАО «НПО “Технопром”», осуществляли непосредственно в первую секцию преддефекатора. Результаты исследований влияния возврата активированного осадка сока II сатурации на эффективность очистки диффузионных соков представлены в таблице.
Результаты лабораторных исследований и производственных испытаний имеют высокую сходимость и воспроизводимость и находятся в соответствии с изложенными теоретическими предпосылками.
Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что возврат на преддефекацию осадка сока II сатурации, активированного известковым молоком и меха-но-кавитационной обработкой, является реальным средством повышения эффективности очистки диффузионных соков, в том числе и при повышенном содержании в них коллоидов.
Таблица
Условия эксперимента Чистота сока, % Прирост чистоты, % Эффект очистки, %
диффузионного преддефекованного
Лабораторные исследования 84,23/84,23 85,52/87,50 1,29/3,27 9,56/23,70
Производственные испытания 85,40/85,90 86,82/88,90 1,42/3,00 11,20/23,93
Примечание: числитель - без активации осадка, знаменатель - с активацией.
ЛИТЕРАТУРА
1. Головин П.В., Герасименко А.А. Химия и технология свеклосахарного производства. - Киев: Наукова думка, 1964. - 728 с.
2. Олянская С.П. Исследование технологии отделения преддефекационного осадка с целью повышения эффекта очистки сока: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Киев, 1969. - 26 с.
3. Рева Л.П. Интенсификация технологических процессов очистки сока в свеклосахарном производстве: Дис. ... д-ра техн. наук. - Киев, 1982. - 469 с.
4. Зуев М.Д. Энциклопедия свеклосахарного производства. Т. 2. - Киев: Сахаротрест, 1924. - 517 с.
5. Крылов С.Т. Коллоиды в свеклосахарном производстве // Сахарная пром-сть. - 1982. - № 5. - С. 36-38.
6. Голыбин В.А., Филина Е.П., Казаков Ю.Н., Сапро -нов А.Р. Об уточнении режим предварительной дефекации // Там же. - 1984. - № 10. - С. 29-31.
7. Захаров К.П., Семененко В.З., Загородний П.П., Жи -жина Р.Г. О расходе извести на очистку диффузионного сока // Там же. - 1986. - № 1. - С. 16-19.
8. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. -Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Колос, 1998. - 495 с.
9. Рева Л.П., Заяц Ю .А. Оптимизация очистки диффузи -онного сока // Сахар. - 2004. - № 3. - С. 51-54.
10. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. - М.: Химия, 1989. - 464 с.
11. Захаров К.П., Семененко В.З., Жижина Р.Г., Жари -нов Н.И. Возврат сатурационных осадков на преддефекацию // Сахарная пром-сть. - 1981. - № 7. - С. 34-36.
12. Олянская С.П., Хомичак Л.М., Алексеев О.Л. Влияние несахаров диффузионного сока на величину Х-потенциала карбоната кальция // Там же. - 1984. - № 4. - С. 22-24.
13. Особенности очистки диффузионного сока при перера -ботке свеклы различного качества / К.П. Захаров, В.З. Семененко, Р.Г. Жижина и др. // Новое в технике сахарного производства: Сб. науч. тр. ВНИИСП. - М.: Агропромиздат, 1986. - С. 47-53.
14. Хомичак Л.М., Олянская С.П., Архипович Н.А., Алексеев О.Л. Электроповерхностные характеристики карбоната кальция // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1983. - № 3. - С. 25-27.
15. Активация осадка сока II сатурации / К.П. Захаров, В.З. Семененко, Р.Г. Жижина и др. // Сахарная пром-сть. - 1984. -№ 5. - С. 22-25.
16. Гаманченко М.А., Решетова Р.С., Даишева Н.М. Активирование суспензии осадка сока II сатурации преддефекованным соком // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2000. - № 1. - С. 88-89.
17. Пат. 1838420 РФ. Способ очистки диффузионного сока / М.И. Даишев, Р.С. Решетова, Ю.И. Молотилин и др. // БИ. - 1993. -№ 32.
18. Тарабанов В.Н. Повышение эффективности очистки сахарсодержащих растворов в условиях инжекторно-барботажной сатурации: Автореф. дис. ... канд. техн наук. - Воронеж, 2005. - 21 с.
Кафедра технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака
Поступила 15.01.08 г.
633.81:633.88:665.528.021.3.06
РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ЭХИНАЦЕИ ПУРПУРНОЙ
В.А. МАЛЬЦЕВА, В.Е. ТАРАСОВ
Кубанский государственный технологический университет
Эхинацея пурпурная (Echinacea Purpurea Moench) - многолетнее травянистое растение семейства астровых (Asteraceae). Профилактическое иммуностимулирующее действие этого растения широко известно [1]. Перед нами стояла задача получить новые фитопрепараты с максимальным извлечением и оптимальным содержанием комплекса биологически активных веществ (БАВ) эхинацеи пурпурной.
Исследовали химический состав сырья эхинацеи, выращенной на территории Северо-Кавказской ЗОС ВИЛАР (ст. Васюринская, Краснодарский край). Определяли содержание полисахаридов, эфирного масла, провитамина А и витамина С, органических кислот, макро- и микроэлементов и др. [2].
Известно, что различные растворители экстрагируют из растительного сырья разные группы веществ. Растворимость компонентов растений в том или ином растворителе зависит от его полярности, так как подобное растворяется в подобном [3]. Эхинацея пурпурная содержит водо- и жирорастворимые БАВ, являющиеся необходимыми компонентами фитопрепаратов, и чтобы максимально извлечь весь комплекс БАВ необходимо было подобрать растворители.
Нашей конкретной целью была разработка технологии максимального извлечения комплекса жиро- и
водорастворимых БАВ из сырья. Поэтому проводили исследование селективности экстрагирования БАВ группой растворителей: спиртом этиловым, водой, гексаном, эфиром диэтиловым и диоксидом углерода.
Структурная схема исследований представлена на рис. 1.
При проведении эксперимента сырье эхинацеи измельчали до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями размером 0,5 мм, в колбу помещали взвешенную навеску сырья, приливали растворитель по объему 1 : 10, подсоединяли обратный холодильник. Эксперименты проводили при температуре кипения растворителей и при перемешивании, обеспечивающем взвешенное состояние частиц в течение 1 ч. Отделяли получаемые мисцеллы от шротов фильтрацией, затем проводили исследование их компонентного состава [4].
Экстракцию диоксидом углерода измельченного сырья эхинацеи проводили при температуре 10-25°С, давлении 4,5-6,5 МПа, 50-110 мин. Шроты и СО2-экс-тракты анализировали на содержание БАВ.
По литературным данным, основными действующими веществами эхинацеи пурпурной, обладающими иммуностимулирующей активностью, являются окси-коричные кислоты (ОКК) [5]. Исследовали зависимость величины выхода ОКК от применяемого для экстракции растворителя.
