CC BY
24
ИННОВАЦИИ КАК ЗАЛОГ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЯ
ТЕМА НОМЕРА
УДК 663.05
Технология
импортозамещающей пищевой добавки Е301 - аскорбата натрия
Л.В. Новинюк, канд. техн. наук, М.Ю. Кукин, канд. техн. наук ВНИИ пищевых ароматизаторов, кислот и красителей, г. Санкт-Петербург
Аскорбат натрия относится к классу безопасных для здоровья человека пищевых добавок, поскольку имеет органическую природную основу и в значительных количествах содержится в свежих фруктах и овощах. Пищевая добавка Е301 обладает высокой антиоксидантной способностью, и использование ее в пищевых продуктах повышает безопасность, качество и срок годности продукции. В мясных, колбасных и рыбопродуктах аскорбат натрия защищает жиры от окисления, способствует стабилизации окраски и позволяет снизить дозировку нитритов, при производстве плодово-ягодной и овощной продукции обеспечивает защиту от ферментативного окисления и стабилизацию цвета продукта. В отличие от аскорбиновой кислоты аскорбат натрия имеет нейтральный вкус и не закисляет пищевой продукт, не оказывая негативного влияния на его органолептические свойства.
В то же время востребованная в производстве пищевых продуктов пищевая добавка Е301 в России не производится, а ввозится из-за ру-
бежа, поэтому создание отечественной технологии аскорбата натрия актуально.
Известно, что для фармацевтических целей аскорбат натрия получают сложным органическим синтезом или нейтрализацией аскорбиновой кислоты бикарбонатом натрия с последующим осаждением продукта этиловым спиртом [1-4].
С целью разработки технологии производства пищевой добавки Е301 проведены исследования по синтезу и выделению аскорбата натрия путем кристаллизации из пересыщенных растворов.
Исследования по выбору сырья для получения аскорбата натрия показали, что при нейтрализации аскорбиновой кислоты раствором гид-роксида натрия процесс завершается в эквивалентной точке при рН 7,5, а при использовании бикарбоната натрия - при рН 5,6 (рис. 1). В соответствии с требованиями к показателям качества пищевой добавки Е301 значение рН раствора аскорбата натрия должно быть в пределах от 6,5 до 8,0, поэтому в качестве сырья для разра-
0 20 40 60 0 10 20
Объем раствора ЫаОН, мл Масса бикарбоната натрия, г
Рис. 1. Кривые нейтрализации аскорбиновой кислоты гидроксидом натрия и бикарбонатом натрия
ботки технологии был выбран гидро-ксид натрия.
Получаемые растворы аскорбата натрия проявляют характерную особенность легко окисляться кислородом воздуха до биологически неактивной 2,3-дикето-1_-гулоновой кислоты. Поскольку скорость окисления возрастает с повышением температуры, под воздействием света и катализаторов, синтез аскорбата натрия в лабораторных условиях проводили в атмосфере углекислого газа, чтобы избежать окисления.
Нейтрализация аскорбиновой кислоты гидроксидом натрия является экзотермическим процессом. Установлено, что тепловой эффект составляет около 280 кДж на 1 кг кислоты. В связи с этим в ходе процесса осуществляли охлаждение реактора.
Выбор способа выделения аскорба-та натрия из полученных растворов в значительной степени определяется растворимостью данного соединения. Изучение растворимости аскорбата натрия в воде, проведенное различными методами, показало, что зависимость растворимости данного соединения от температуры в интервале от 10 до 60 оС имеет почти линейный характер и мало зависит от температуры (рис. 2). Разница в растворимости аскорбата натрия в данном интервале незначительна и составляет около 6 %. Основываясь на теории кристаллизации, можно сделать вывод, что способ изогидрической кристаллизации аскорбата натрия путем снижения температуры недостаточно эффективен, так как выход продукта при этом будет низким и не превысит 10-12 %.
В связи с этим был предложен способ проведения процесса кристаллизации в изотермических условиях. Для этого использовалась установка, обеспечивающая перемешивание реакционной массы при поддержании необходимого остаточного давления и конденсацию испаряющейся влаги. Интенсивность кипения раствора аскорбата натрия регулировали путем изменения температуры и скорости циркуляции теплоносителя. Экспериментально было установлено, что пересыщенные растворы аскорбата натрия относительно устойчивы.
INNOVATION AS A GUARANTEE TO SOLVE THE PROBLEM OF IMPORT SUBSTITUTION
Температура, °С
Рис. 2. Растворимость аскорбата натрия в интервале температур от 10 до 60 °С
Внесение затравки в пересыщенные растворы в виде мелких кристаллов аскорбата натрия приводит к кристаллизации и быстрому установлению равновесия.
После окончания процесса кристаллизации образующийся аскорбат натрия отделяли фильтрованием от маточного раствора, промывали и сушили. Массовая доля основного вещества в готовом продукте составила не менее 99 %, что соответствует требованиям Технического регла-
мента ТР ТС 029/ 2012 [5]. Установлено, что содержание основного вещества определяется качественным составом сырья и зависит от условий проведения технологических процессов, исключающих окисление продукта.
Маточные растворы перерабатывали по основной технологии выделения аскорбата натрия. Практический выход целевого продукта в результате одной кристаллизации составляет около 60 % теоретически возможного, суммарный выход с учетом переработки первого маточного раствора может достигать 80 % и более.
Полученные экспериментальные данные служат исходной базой для создания отечественной технологии востребованной пищевой добавки Е301 - аскорбата натрия, обладающего высокой антиоксидантной способностью.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шнайдман, Л.О. Производство витаминов / Л.О. Шнайдман. - М.: Пищевая промышленность, 1973. - 439 с.
2. Патент № SU1586143 СССР. Способ очистки L-аскорбата натрия / Н.В. Зотчик, И.А. Рубцов, Г.П. Юревич, А.М. Табер, М.М. Авруцкий; заявитель: Московский технологический институт пищевой промышленности. Научно-производственное объединение «Витамины»; опубл. 30.10.1994.
3. Патент № CN1130627 Китай. Process for preparing sodium (or potassium) L-ascorbate / Qiurong Zhang [CN], Yan Hu [CN], Pinghui Xu [CN]; заявитель: Zhongyuan Pharmaceutical Facto [CN]; опубл. 11.09.1996.
4. Патент № US2495246 США. Method of preparing sodium L-ascorbate / Herbert Fox Herman, Mabel Creighton Martha; заявитель: HOFFMANN LA ROCHE; опубл. 24.01.1950.
5. Технический регламент Таможенного союза ТРТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств». - Решение комиссии ТС № 58 от 20.07.2012. Введен в действие 01.07.2013.
Технология импортзамещающей пищевой добавки Е301 аскорбата натрия
Ключевые слова
антиоксидант; аскорбат натрия; кристаллизация; растворимость; режимы получения; сырье; технология
Реферат
Представлены результаты исследований по разработке технологии производства пищевой добавки аскорбата натрия (Е301), обладающей высокой антиоксидантной способностью. Использование аскорбата натрия в производстве пищевых продуктов препятствует окислительной порче, повышает качество и срок годности продукции. Важно, что данная пищевая добавка имеет органическую природную основу и безопасна для здоровья. В России пищевая добавка Е301 не производится, поэтому создание отечественной технологии аскорбата натрия актуально.
Изучение технологических особенностей синтеза аскорбата натрия с использованием различных реагентов позволило осуществить выбор наиболее эффективного сырья для его получения. Показано, что растворы аскорбиновой кислоты легко окисляются кислородом воздуха, поэтому синтез пищевой добавки предложено проводить в атмосфере инертного углекислого газа. Выделение аскорбата натрия из растворов оптимально при кристаллизации в изотермических условиях. Качество продукта, полученного по разработанным технологическим режимам, отвечает требованиям, предъявляемым к пищевой добавке Е301.
Авторы
Новинюк Людмила Васильевна, канд. техн. наук, Кукин Михаил Юрьевич, канд. техн. наук,
ВНИИ пищевых ароматизаторов, кислот и красителей, 191014, г. Санкт-Петербург, Литейный пр., д. 55, [email protected], [email protected]
Technology of import-substituting food additive E301 the sodium ascorbate
Key words
sodium ascorbate; antioxidant; technology; raw materials; conditions of obtaining; solubility; crystallization
Abstracts
Results of researches on the development of technology of the food additive sodium ascorbate (E301), which has a high antioxidant ability, are presented. Use of sodium ascorbate in food production prevents oxidative damage, improves the quality and shelf life of products. It is important that the food additive has an organic natural basis and is safe for health. In Russia the food additive E301 is not made, so the creation of domestic technology of the sodium ascorbate becomes topical.
Study of the technological features of sodium ascorbate synthesis using different reagents allowed to select the most effective raw materials for its production. It has been shown that solutions of ascorbic acid are easily oxidized by atmospheric oxygen, thus a food additive synthesis proposed to carry out under an inert atmosphere of carbon dioxide. Isolation of the sodium ascorbate from solutions is optimal at crystallisation in isothermal conditions. Quality of the product obtained on developed technology meets the requirements of the food additive E301.
Authors
Novinyuk Lyudmila Vasilyevna, Candidate of Technical Science, Kukin Mikhail Yuryevich, Candidate of Technical Science, All-Russian Research Institute of Flavorings, Acids, and Dyes, 55, Liteyny Pr., St. Petersburg, 191014, [email protected], [email protected]
