CC BY
223
Таким образом, переработка древесины, частично пораженной первой стадией гнили, позволяет обеспечить более полное использование лесосырьевых ресурсов без ухудшения качества целлюлозы.
Литература
1. Бейгельманн, А.В. Лесосырьевые ресурсы Сибири и Дальнего Востока для целлюлозно-бумажной промышленности / А.В. Бейгельманн // Обзорн. информ. ВНИПИЭИлеспром. - 1982. - Вып 7. - 44 с.
2. Молотков, Л.К. Изменение химического состава осиновой древесины при гниении / Л.К. Молотков // Химич. перераб. древесины: реферат. информ. ВНИПИЭИлеспром. - 1968. - Вып. 11. - С. 10.
3. Левдикова, В.Л. О химическом составе древесины, пораженной гнилью / В.Л. Левдикова // Химия и химическая технология древесины. - Красноярск, 1973. - Вып. 1. - С. 28-34.
4. Скиба, Л.П. О химическом составе здоровой и фаутной древесины хвойных пород / Л.П. Скиба, Н.А. Чупрова // Химия и химическая технология древесины. - Красноярск, 1976. - Вып. 4. - С. 27-33.
5. Крейцберг, З.Н. Исследование энзиматически разрушенной древесины (разрушение древесины березы грибами белой гнили) / З.Н. Крейцберг // Химия древесины. - 1978. - Вып. 3. - С. 98-101.
6. Влияние гнили на качество щепы и сульфатной целлюлозы из хвойных пород древесины // Бумажная пром-сть. - 1979. - Вып. 9. - С. 30.
7. Константная, А.А. Гниль в производственной щепе и расчет ожидаемого снижения выхода и качества целлюлозы / А.А. Константная, Н.Г. Вольнова // Целлюлоза, бумага, картон: экспресс-информ. ВНИПИЭИлеспром. - М., 1974. - 23 с.
8. Ушаков, И.И. Исследование пригодности пораженной гнилью древесины лиственницы для производства сульфатной целлюлозы / И.И. Ушаков, Т.Г. Голикова // Целлюлоза, бумага, картон: экспресс-информ. ВНИПИЭИлеспром. - 1974. - Вып. 27. - С. 11-12.
9. Использование низкокачественной древесины лиственницы и ели для производства тарного картона
/ А.Д. Железнякова [и др.] // Целлюлоза, бумага и картон: реферат. информ. ВНИПИЭИлеспром. -
1975. - № 4. - С. 28.
10. Ушаков, И.И. Исследование пригодности пораженной гнилью древесины лиственницы для производства сульфатной целлюлозы / И.И.Ушаков, Т.Г. Голикова // Целлюлоза, бумага и картон: реферат. информ. ВНИПИЭИлеспром. - 1974. - Вып. 27. - С. 11-12.
11. Ушаков, И.И. Использование пораженной гнилью сосновой древесины при выработке сульфатной целлюлозы / И.И. Ушаков // Целлюлоза, бумага и картон: реферат. информ. ВНИПИЭИлеспром. - 1971. -Вып. 7. - С. 9-11.
12. Жалина, В.А. Исследование влияния изменения химического состава пихты под действием дереворазрушающих грибов на свойства сульфатной целлюлозы / А.В. Жалина, Э.В. Александрова, Ю.А. Бобров // Химия и химическая технология целлюлозы. - 1978. - Вып. 5. - С. 46-51.
--------♦-----------
УДК 664.292 Н.Н. Типсина, О.Ю. Комарова, Е.А. Струпан
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЕКТИНОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ
В статье рассмотрены и исследованы физико-химические свойства пектиносодержащего сырья.
Приводится классификация сырья по массовой доле пектиновых веществ и галактуроновой кислоты, ацетильной и метоксильной составляющих, соотношению пропектина и растворимого пектина.
Пектиновые вещества существуют в нескольких формах: нерастворимой (протопектин) и растворимой в воде, свободной галактуроновой кислоте и ее солях. Эти формы выполняют в растительной ткани различные физиологические функции и в зависимости от направленности биохимических процессов в растении переходят из одного состояния в другое.
Известно, что пектиновые вещества встречаются во всех частях растений: в корнях, стеблях, соцветиях, листьях и, главным образом, в плодах и овощах. Отсутствие до настоящего времени классификации
пектиносодержащего сырья не позволяло разработать универсальную технологию пектина, предусматривающую переработку различного сырья по одной процессно-аппаратурной схеме, и выявить другие сырьевые источники для получения пектиновых веществ.
Пектиносодержащее сырье можно подразделить на три основные группы.
К первой группе отнесены овощи: клубнеплоды (картофель), корнеплоды (свекла, морковь), листовые (капуста, лук), стеблевые (сельдерей), плодовые (баклажаны, томаты), тыквенные (арбузы, дыни, тыквы), бобовые (горох, фасоль).
Вторая группа пектиносодержащего сырья включает плоды и делится на подгруппы: семечковые (яблоки, айва), косточковые (вишня, черешня), ягоды настоящие (виноград, смородина), ягоды ложные (земляника, клубника, малина), плоды субтропические и тропические (лимоны, апельсины, мандарины, инжир, гранаты).
В третью группу включены другие виды промышленного сырья также с высоким содержанием пектина: листья чая и табака, стебли и соцветия-корзинки подсолнечника, створки плодов-коробочек хлопчатника, кора хвойных пород деревьев (сосна, ель, лиственница).
На рисунках 1-3 представлена классификация пектиносодержащего сырья по содержанию пектиновых веществ (в процентах на сухую массу). В первой группе наибольшее количество пектина содержится в корнеплодах (6,4...30%) и тыквенных овощах (1,7...23,6%); во второй - в семечковых (3,3...19,9%); тропических (5,5...15,8%) и субтропических (9,0...14,0%) плодах, ягодах настоящих (4,2...12,6%). В третьей группе -стеблях (20,0...35,7%) и корзинках подсолнечника (до 24%).
Рис. 1. Классификация основных подгрупп пектиносодержащего сырья по содержанию пектиновых веществ, % на сухую массу (I группа)
Рис. 2. Классификация основных подгрупп пектиносодержащего сырья по содержанию пектиновых веществ, % на сухую массу (II группа)
Рис. 3. Классификация основных подгрупп пектиносодержащего сырья по содержанию пектиновых веществ, % на сухую массу (III группа)
В подгруппе корнеплодов наибольшее содержание пектиновых веществ у свеклы сахарной и кормовой (18...30%), моркови (6,4...20%), свеклы красной (8,1... 14,9%). В подгруппе тыквенных овощей наибольший интерес в качестве промышленного пектиносодержащего сырья представляют арбуз кормовой (6,4...23,6%) и тыква (2,6...17%). Арбуз столовый и дыня могут быть рекомендованы для включения в профилактическое питание как продукты с относительно высоким содержанием пектиновых веществ.
В подгруппе семечковых плодов наибольшее количество пектиновых веществ содержится в яблоках (6,1...19,9%) и рябине (9,3...10,6%), несколько меньше - в айве (5,3...9,6%), грушах (3,3...8,0%). Однако из-за небольших объемов промышленной переработки рябины в качестве сырьевого источника для получения пектиносодержащих студнеобразователей (пасты, пюре) следует рассматривать айву и грушу.
В подгруппе субтропических и тропических плодов высокое содержание пектиновых веществ: в инжире - 5,5...15,8%, гранате - 10...14%, фейхоа и хурме - 9...12%. Это позволяет сделать вывод о целесообразности использования этого вида сырья для производства пектиносодержащих пищевых изделий, так как рассматриваемые плоды помимо пектиновых содержат ряд других биологически активных веществ, определяющих их лечебные и диетические свойства.
Наиболее распространенные из субтропических плодов - цитрусовые: лимоны, апельсины, грейпфруты, мандарины - также практически не отличаются между собой по содержанию пектиновых веществ. В среднем количество пектина в их тканях колеблется в пределах 9...14%.
В подгруппе ягод настоящих наибольшее количество пектиновых веществ содержится в красной смородине - 4,2...12,6%, клюкве - 6,6...11,0%, черной смородине - 5,9... 10,6%, крыжовнике - 5,0...7,9% и винограде - 4,2...6,6%. Благодаря высокому содержанию пектина, витаминов С и Р, органических кислот и сахаров, хорошо сбалансированных по вкусу, эту подгруппу плодов целесообразно использовать при производстве пектиносодержащих пищевых изделий.
Перспективными источниками сырья для промышленного производства пектина являются также стебли и соцветия-корзинки подсолнечника, створки плодов-коробочек хлопчатника, кора хвойных пород деревьев.
Важной характеристикой пектиносодержащего сырья, помимо массовой доли пектина, является соотношение протопектина (ПП) и растворимого пектина (РП), обуславливающее различие в технологических параметрах извлечения пектина и его физико-химических свойствах.
На рисунке 4 представлена классификация сырья по этому соотношению.
Первая группа - корнеплоды (сахарная и кормовая свекла, морковь), семечковые (яблоки, айва) и косточковые (вишня, слива) плоды - отличаются высоким соотношением ПП/РП - 69...91%. Ко второй группе по величине этого соотношения можно отнести стебли и соцветия-корзинки подсолнечника, кору хвойных пород деревьев, содержащих 53...72% протопектина. Наименьшее соотношение протопектина и растворимого пектина характерно для субтропических и тропических плодов, тыквенных, овощей и томатов (28...60%).
Рис. 4. Классификация пектиносодержащего сырья по соотношению протопектина
и растворимого пектина, %
Критерием оценки промышленной значимости сырья для организации пектинового производства является содержание галактуроновой кислоты в пектине (рис. 5). Наибольшее содержание галактуроновой кислоты наблюдается у цитрусовых плодов (90,4...92,4%), наименьшее - у вишни (44,0...48,2%).
онслмгимы 1*2.4 ,1
Г'ч-!(ї!фрутіі: 91,7
;И1М<1ЯЫ - 90,4
Яблоки - 33,0...55,0
виноград - 87,7,..48,1
арбу а кормовой ■ 84,?)
абрикоси - 83,1
груши - 82,6
;ирнзд евдк.Ла - 82,3,..72,0 ор.чинкн
одссхрнечинка - 80,0,,.77,2
айва - 86,6
сосна - 63,9
ель - 63,4
лиственница • 60,6 створки короб, хлопчатника - 54,6
томаты - 53,8,..49,4 вишня - 48,2...44,0
4 1 4 4~— и . - 1 1 1 і. ..
;■ т~ "з ■ ■ |—! і г
1 1 і У ' ! • - 1,
. , -г- ■ . — ■>
. . . і !
—і—;—і—{—і—і—і— і і < і і і і
і і
-І т_ , . 1 . . 1 ,,—
Г Т- т т Г Г -- 1
—*—,— 1 1 і 1 1 ! і 1 [ 1
^
! ! 1 ! ! г—
і 'І; г ~г . І' т *т
[ , . г — , } \
И—|—і—І—|—і—і——1
1— -у —і— ■ -у"1 ■ - і ■’ - [
II группа
20 30 40 50 60 70 80 90 100 НО
—Н—н 1—1— і і у-г— -ї
1 1 1 І—. л г
_ "І 1 ~ І ! "*
—і—1_—£—Ц
г: Ґ лс ра
1
- ■_ і • 1 "і" ; 1
Г“ І ; •*
* 1 1 1
1 -І—[ -
.^е=М. і
Рис. 5. Содержание галактуроновой кислоты в пектине
На основе приведенных данных (см. рис. 1-3) можно сделать вывод о том, что в качестве промышленного пектиносодержащего сырья для производства пектина целесообразно использовать цитрусовые плоды, соцветия-корзинки подсолнечника, корнеплоды (сахарная, кормовая и красная свекла, морковь), яблоки, айву, виноград, кору хвойных пород деревьев и створки плодов - коробочек хлопчатника.
С целью определения возможности разработки универсальной аппаратурно-технологической схемы переработки различного пектиносодержащего сырья была проведена классификация пектиновых веществ сырья по содержанию ацетильной составляющей (рис. 6).
Рис. 6. Классификация пектиновых веществ сырья по содержанию ацетильной составляющей, %
Анализ литературных и экспериментальных данных [1-5] показал, что наибольшее количество ацетильных групп содержится в сахарной свекле, корзинках подсолнечника, створках хлопчатника, айве и томатах. Отмечается низкое содержание ацетильной составляющей (0,11 ...0,27%) у свеклы кормовой и красной, моркови, яблок, коры хвойных пород деревьев.
Учитывая общее содержание пектиновых веществ, соотношение протопектина и растворимого пектина, их ацетильную составляющую, рассматриваемое сырье можно классифицировать таким образом, что технологические параметры процессов получения пектиновых веществ из них могут быть одинаковыми (табл.).
При этом способы подготовки сырья к процессам гидролиза и экстрагирования неизбежно отличаются, так как структура растительной ткани у этих растительных продуктов различна. После такой подготовки дальнейшая переработка возможна по универсальной аппаратурно-технологической схеме получения пектина и пектинопродуктов.
Для характеристики пектиносодержащего сырья по двум основным свойствам (студнеобразующая и комплексообразующая способность) проведена классификация основных подгрупп по степени этерификации и содержанию метоксильной составляющей (рис. 7-8).
Наибольшей комплексообразующей способностью (свыше 40%) обладает пектин из сахарной свеклы и вишни. Наибольшее содержание метоксильной составляющей (10,6...11,9%) отмечается у субтропических плодов, айвы, яблок, что обусловливает высокую молекулярную массу и студнеобразующую способность пектина, полученного из этого сырья. Следует отметить высокое содержание меток-сильных групп (6,5.9,5%) в таком нетрадиционном для производства сырье, как абрикосы, виноград, смородина, клюква, что обусловливает целесообразность их использования для получения пектиносодержащих паст, пюре и фруктовых кондитерских и консервных изделий с пониженным содержанием сахара.
Технологические параметры процесса извлечения пектиновых веществ
Групппа Сырье Характеристика Параметр
I Корзинки подсолнечника, сахарная свекла, створки хлопчатника, айва ПВ = 5,3...30% ГК = 54,9.82,3% Ац = 0,7.. .0,9% ПП / РП= 55.87 1 = 70.75 0С рН = 0,8...1,2 т = 2,0...2,5 ч
II Свекла кормовая и красная, морковь, яблоки, кора хвойных деревьев ПВ = 6,1.20% ГК = 55,0.88,0% Ац = 0,11.0,27% ПП / РП= 49.85 1 = 60.90 0С рН = 1,5...3,0 т = 1,0...2,0 ч
III Субтропические и тропические плоды ПВ = 5,5.15,8% ГК = 90,4.92,4% Ац = 0 ПП / РП= 32.52 1 = 70.100 0С рН = 1,5...2,0 т = 1,0...1,5 ч
Пектиновые вещества свеклы сахарной, кормовой и красной, моркови, арбуза кормового, тыквы и соцветий-корзинок подсолнечника, имеющих степень этерификации 40...60%, целесообразно применять в качестве комплексообразователей.
створки короб, хлопчатобуыажвика, ” ' | | | | ~
Рис. 7. Классификация сырья по степени этерификации пектиновых веществ, %
Классификация пектиносодержащего сырья по массовой доле пектиновых веществ и галакту-роновой кислоты, ацетильной и метоксильной составляющих, соотношению протопектина и растворимого пектина позволяет сделать вывод не только о возможности и целесообразности разработки общей аппаратурно-технологической схемы для переработки различных видов сырья, но и определить перспективную область применения пектиновых веществ с учетом их комплексообразующей и студнеобразующей способности.
Рис. 8. Классификация сырья по содержанию метоксильной составляющее, %
Качество конечного продукта - пектина - зависит не только от физико-химических свойств пектиносодержащего сырья, но и в значительной степени от способов его подготовки.
Литература
1. Донченко, Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов / Л.В. Донченко. - М.: ДеЛи, 2000. - 256 с.
2. Типсина, Н.Н. Мелкоплодные яблоки Сибири в кондитерских изделиях пищевой промышленности и массовом питании / Н.Н. Типсина. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 1997. - 103 с.
3. Голубев, В.Н. Пектин: химия, технология, применение / В.Н. Голубев, Н.П. Шелухина. - М.: Пищевая пром-сть, 1995.
4. Колмакова, Н. Пектин и его применение в различных пищевых производствах / Н. Колмакова // Пищевая пром-сть. - 2003. - № 6. - С. 60-62.
5. Цапалова, И.Э. Экспертиза дикорастущих плодов, ягод и травянистых растений / И.Э. Цапалова, М.Д. Губина, В.М. Поздняковский. - Новосибирск: Изд-во НГУ, 2000. - 180 с.
