×
26.08.2017
217.015.ebf9

Результат интеллектуальной деятельности: Способ извлечения пектиновых веществ из отходов свекловичного производства

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к переработке отходов свекловичного производства. Способ извлечения пектиновых веществ включает мойку сырья водой, измельчение, обработку ультразвуком, гидролиз и экстрагирование, осаждение пектиновых веществ и их очистку из пектинсодержащего экстракта этиловым спиртом. Обработку ультразвуком осуществляют при фиксированной частоте 350 Гц, затем проводят гидролиз и экстрагирование при температуре 55 °С 1% раствором оксалата аммония в течение 45-50 мин. Очищают полученный пектинсодержащий экстракт и осаждают пектиновые вещества этиловым спиртом с добавлением соли хлорида натрия в количестве не более 10 г на литр спирта. Причем ультразвуковую обработку проводят 20 минут при температуре 40 °С. Изобретение позволяет увеличить выход пектина и не требует использования в качестве экстрагента сильных минеральных кислот. 3 пр.

Изобретение относится к области технологии высокомолекулярных природных соединений, а именно к способу получения пектина из растительного сырья, который может быть использован в пищевом производстве для придания им новых полезных свойств и для создания продуктов лечебно-профилактического питания.

Известен способ создания ультразвуковых колебаний и способ производства пектина с его использованием (см. Патент РФ № 2121171, МПК G10K15/04, C08B37/06, A23L1/0524, опубл. 27.10.1998), при котором гидролиз-экстрагирование пектинсодержащего сырья происходит с использованием ультразвуковых колебаний, создаваемых введением диспергированного жидкостного потока в другую жидкость. Используют жидкости, смешивание которых происходит с выделением теплоты, например, воду и спирт. В процессе смешивания давление поддерживают ниже давления насыщенных паров жидкости с меньшей температурой кипения при температуре смеси. В способе производства пектина, включающем гидролиз-экстрагирование пектинсодержащего сырья водным раствором кислоты и отделение экстракта, ультразвуковые колебания создают на стадии гидролиза-экстрагирования. Воду и кислоту вводят в экстракционный объем раздельно. Диспергированию подвергают поток жидкости с меньшей температурой кипения.

Недостатком данного метода является сложность оформления процесса ввода диспергированного жидкостного потока в другую жидкость, использование в качестве компонента для генерирования ультразвуковых колебаний сильных минеральных кислот и алифатических спиртов, что способствует быстрому износу оборудования и повышенной экологической нагрузке.

Известна технология получения пектина из морских трав с применением ультразвука (см. Патент РФ № 2440009, МПК A23L1/0524, опубл. 20.01.2012), включающая подготовку исходного растительного сырья, гидролиз сырья раствором кислоты при температуре 50-60°С в течение времени не более 4 ч, отделение гидролизата, промывку водой прогидролизованного растительного сырья и экстрагирование из него пектина раствором оксалата аммония при нагревании, последующую ультрафильтрационную очистку с концентрированием полученного экстракта и сушку при нагревании, при этом гидролиз проводят раствором кислоты с рН 3,0-5,0, а экстрагирование пектина из прогидролизованного растительного сырья проводят в экстракторе с «ложным» дном в условиях циркуляции экстрагента в две стадии: сначала 0,5%-ным раствором оксалата аммония при нагревании в интервалах температур 45-50°С и давления 1,5-2,5 атм в течение не более 40 мин, затем 1,5%-ным раствором оксалата аммония при нагревании в интервалах температур 75-80°С и давления 3-4 атм в течение не более 50 мин, а после ультрафильтрационной очистки и концентрирования экстракта проводят осаждение из него пектина этиловым спиртом, содержащим хлорид натрия.

Недостатком данного способа является значительная энергоемкость, длительность процесса экстракции, громоздкость экстрактора с «ложным» дном, многостадийность, необходимость наличия системы ультрафильтрационной очистки и смена режимов, как температурных, так и давления.

Известен способ выделения пектина с применением кислотно-кавитационной технологии (см. Патент РФ № 2333669, МПК А 23L1/0524, опубл. 20.09.2008), принятый за прототип и предусматривающий мойку сырья водой, измельчение сырья, после чего проводят гидродинамическую кавитацию, обработку ультразвуком при частоте 300-400 Гц, а затем кислотный гидролиз при рН 5,0-6,0, температуре 68-72°С в течение 50-70 мин, сепарируют полученный экстракт, проводят ультрафильтрационную очистку пектинсодержащего экстракта, осаждение пектиновых веществ хлоридом кальция и их очистку этиловым спиртом.

Недостатком данного метода является использование широкого диапазона частот ультразвука 300-400 Гц, проведение гидролиза в агрессивной среде сильных минеральных кислот, а также при высокой температуре 68-72°С, что приводит к быстрому износу оборудования и загрязнению окружающей среды, а также громоздкость установки для получения пектина и многостадийность процесса.

Технической задачей является снижение энергоемкости и достижение эффективной, продуктивной и экологически безопасной технологии переработки растительного сырья для окружающей среды по заявляемому способу за счет применения ультразвука частотой 350 Гц и экстракции при температуре 55°С с использованием неагрессивного компонента оксалата аммония и сокращением времени экстракции до 50 мин, а также сокращение стадий процесса в связи с отсутствием необходимости проведения сепарирования и ультрафильтрационной очистки пектинсодержащего экстракта.

Решение технической задачи при реализации предлагаемого способа заключается в следующем:

- выполняется обработка смеси из воды и растительного сырья ультразвуком частотой 350 Гц, которая обеспечивает кавитационный эффект, разрушающий клеточную структуру сырья - происходит разрыв оболочки клетки, частичная деполимеризация протопектина, а также образующиеся микропотоки способствуют повышению диффузионной проницаемости ткани экстрагируемого материала, интенсификации проникновения в сырье экстрагента и более полной диффузии растворимого пектина в раствор;

- осуществляется исключение из технологии применения в качестве основного экстрагента сильных минеральных кислот, поскольку в результате оптимального воздействия ультразвука частотой 350 Гц повышается проницаемость клеток растительного сырья, что позволяет исключить применение сильных минеральных кислот, поскольку происходит более легкое проникновение в сырье экстрагента и более полное высвобождение и диффузия пектина в раствор.

По окончании процесса экстрагирования пектина раствор подается на фильтрацию.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе извлечения пектиновых веществ из отходов свекловичного производства, включающем мойку сырья водой, измельчение, обработку ультразвуком, гидролиз и экстрагирование, осаждение пектиновых веществ и их очистку из пектинсодержащего экстракта этиловым спиртом, при этом обработку ультразвуком осуществляют при фиксированной частоте 350 Гц, затем проводят гидролиз и экстрагирование при температуре 55°С 1% раствором оксалата аммония в течение 45-50 мин, очищают полученный пектинсодержащий экстракт и осаждают пектиновые вещества этиловым спиртом с добавлением соли хлорида натрия, причем ультразвуковая обработка производится в течение 20 минут при температуре 40°С.

Сущность реализации процесса по заявленному способу.

Извлечение пектиновых веществ из отходов свекловичного производства включает обработку смеси из воды и растительного сырья ультразвуком, гидролиз и экстрагирование с добавлением оксалата аммония, фильтрацию, концентрирование, осаждение этиловым спиртом и сушку.

Более полная экстракция пектиновых веществ достигается за счет комбинации двух методов – применения ультразвука и экстракции при температуре 55°С с добавлением неагрессивного компонента - оксалата аммония.

Измельченное сырье до размера частиц с эквивалентным диаметром не менее 5,5 мм загружается в рабочую камеру установки для экстрагирования пектина из растительного сырья и заливается водой из расчета 1:10. Измельчение сырья до размера частиц с эквивалентным диаметром менее 5,5 мм повышает вероятность разрушения молекулы пектина при ультразвуковой обработке, кроме этого затрудняется последующее отделение пектина от мезги.

Проводится ультразвуковая обработка смеси в течение 20 мин и при температуре 40°С, затем гидролиз и экстрагирование при температуре 55°С 1 % раствором оксалата аммония в течение 50 мин. Очистку полученного пектинсодержащего экстракта и осаждение пектиновых веществ проводят этиловым спиртом с добавлением в него соли хлорида натрия для интенсификации процесса коагуляции пектина в количестве не более 10 г на литр спирта. Далее пектиновый коагулят сушат при 60°С до содержания влаги 8% и измельчают. Применение данной температуры сушки наиболее оптимально, поскольку пектин является термочувствительном веществом и при воздействии высоких температур утрачивает желирующую способность.

Гидролиз и экстрагирование осуществляют без применения в качестве основного экстрагента сильных минеральных кислот, что делает производство экологически безопасным и не загрязняющим окружающую среду, а также более экономичным, поскольку снижаются энергозатраты в связи с уменьшением температуры и времени экстрагирования.

Пример 1.

Смесь измельченного жома сахарной свеклы и воды после обработки ультразвуком при частоте колебаний 400 Гц, подвергают гидролизу и экстрагированию при температуре 70°С 1% раствором оксалата аммония в течение 50 мин. Затем полученный гидролизат сепарируют и из пектинсодержащего экстракта выделяют пектиновые вещества методом осаждения этиловым спиртом с добавлением в него соли хлорида натрия в количестве 8 г на литр спирта. Далее пектиновый коагулят сушат при 60°С до содержания влаги 7-8% и измельчают до порошкообразного состояния.

Выход продукта при данных условиях составляет 13,4-15,2% от массы жома сахарной свеклы. Полученный пектин имеет светло-серый цвет, практически без запаха. По степени этерификации пектин соответствует типу В (60-66%).

Пример 2.

Смесь измельченного жома сахарной свеклы и воды после обработки ультразвуком при частоте колебаний 350 Гц, подвергают гидролизу и экстрагированию при температуре 55°С 1% раствором оксалата аммония в течение 50 мин. Затем полученный гидролизат сепарируют и из пектинсодержащего экстракта выделяют пектиновые вещества методом осаждения этиловым спиртом с добавлением в него соли хлорида натрия в количестве 10 г на литр спирта. Далее пектиновый коагулят сушат при 60°С до содержания влаги 7-8% и измельчают до порошкообразного состояния.

Выход продукта при данных условиях составляет 15,9-16,2% от массы жома сахарной свеклы. Полученный пектин имеет светло-серый цвет, практически без запаха. По степени этерификации пектин соответствует типу В (60-66%).

Пример 3.

Смесь измельченного жома сахарной свеклы и воды после обработки ультразвуком при частоте колебаний 300 Гц подвергают гидролизу и экстрагированию при температуре 65°С 1% раствором оксалата аммония в течение 55 мин. Затем полученный гидролизат сепарируют и из пектинсодержащего экстракта выделяют пектиновые вещества методом осаждения этиловым спиртом с добавлением в него соли хлорида натрия в количестве 5 г на литр спирта. Далее пектиновый коагулят сушат при 60°С до содержания влаги 7-8% и измельчают до порошкообразного состояния.

Выход продукта при данных условиях составляет 14,1-15,0% от массы жома сахарной свеклы. Полученный пектин имеет светло-серый цвет, практически без запаха. По степени этерификации пектин соответствует типу В (60-66%).

Оригинальность предлагаемого способа заключается в том, что позволяет повысить выход пектина до 16,2% от сухой массы сырья, при этом его получение осуществляется без применения в качестве основного экстрагента сильных минеральных кислот. Это делает производство экологически безопасным и не загрязняет окружающую среду, а также обеспечивает экономичность получения готового продукта, поскольку снижаются энергозатраты в связи с уменьшением температуры и времени экстрагирования.

Способ извлечения пектиновых веществ из отходов свекловичного производства, включающий мойку сырья водой, измельчение, обработку ультразвуком, гидролиз и экстрагирование, осаждение пектиновых веществ и их очистку из пектинсодержащего экстракта этиловым спиртом, отличающийся тем, что обработку ультразвуком осуществляют при фиксированной частоте 350 Гц, затем проводят гидролиз и экстрагирование при температуре 55°C 1% раствором оксалата аммония в течение 45-50 минут, очищают полученный пектинсодержащий экстракт и осаждают пектиновые вещества этиловым спиртом с добавлением соли хлорида натрия, не более 10 г на литр спирта, причем ультразвуковая обработка производится в течение 20 минут при температуре 40°C.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 101-110 of 406 items.
10.06.2016
№216.015.463f

Способ и устройство управления охлаждением резца

Изобретение относится к области высокоскоростной обработки деталей на станках с ЧПУ. Устройство, реализующее предложенный способ управления, содержит последовательно соединенные термопару, установленную с возможностью измерения температуры в режущей части резца, нечеткий контроллер и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586189
Дата охранного документа: 10.06.2016
27.08.2016
№216.015.4e44

Комплексный воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к хвостовому оборудованию котельных установок, и может быть использовано для утилизации тепла и очистки от агрессивных примесей уходящих дымовых газов. Изобретение позволит увеличить эффективность комплексного воздухоподогревателя. Суть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595289
Дата охранного документа: 27.08.2016
10.08.2016
№216.015.5491

Фильтр для очистки воздуха

Изобретение относится к очистке сжатого воздуха, в особенности от туманов, в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно, на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходом сжатого воздуха. Фильтр для очистки воздуха содержит корпус с коническим днищем, выполненным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593292
Дата охранного документа: 10.08.2016
12.01.2017
№217.015.57ad

Способ изготовления положительного электрода свинцового аккумулятора

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано при производстве свинцовых аккумуляторов. В предлагаемом способе изготовления положительного электрода свинцового аккумулятора электрохимическое формирование активной массы из поверхностного слоя проводят путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588495
Дата охранного документа: 27.06.2016
12.01.2017
№217.015.5b0a

Платформенный сборно-монолитный стык

Изобретение относится к области строительства и предназначено для устройства сборно-монолитных платформенных стыков панелей стен и перекрытий зданий различного назначения. Технический результат изобретения заключается в повышении точности монтажа конструкций и обеспечении жесткого соединения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589779
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.5f51

Способ получения металлического нанопорошка из отходов быстрорежущей стали в керосине

Изобретение относится к получению порошков. Отходы быстрорежущей вольфрамсодержащей стали Р6М5 подвергают электроэрозионному диспергированию в реакторе в среде диэлектрической жидкости посредством искровых разрядов между указанными отходами и электродами, состоящими из того же материала. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590045
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.6109

Способ определения подлинности передаваемых командных слов

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для аутентифицированной передачи данных между управляющей программой и аппаратным средством ЭВМ. Техническим результатом является обеспечение подлинности передачи командных слов от легального источника в устройство при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591181
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.68e1

Энергосберегающее устройство охлаждения режущего инструмента

Изобретение относится к области высокоскоростной обработки деталей на оборудовании с ЧПУ, в частности к системам охлаждения резцов. Техническим результатом является снижение энергопотребления при охлаждении режущей части резца. Оборудование для обработки деталей содержит переднюю бабку, заднюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591931
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.6a48

Стеклоблочный воздухоподогреватель-электрогенератор

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при нагревании воздуха, подаваемого на горение. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности стеклоблочного воздухоподогревателя-электрогенератора за счет конструкции стеклоблоков имеющих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592938
Дата охранного документа: 27.07.2016
13.01.2017
№217.015.6cdf

Устройство управления подъемно-копающими механизмами

Изобретение относится к пневматическим системам управления экскаваторами и кранами, работающими в условиях отрицательных температур. Техническим результатом является поддержания эффективной работы при длительной эксплуатации устройства подъемно-копающими механизмами за счет обеспечения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597334
Дата охранного документа: 10.09.2016
Showing 101-110 of 211 items.
25.08.2017
№217.015.b1bd

Шахтная печь для обжига сыпучего материала

Изобретение относится к технологии производства сахара, а именно к оборудованию по получению сатурационного газа, используемого для очистки диффузионного сока, и применяется при получении извести в шахтных печах в промышленности строительных материалов, химической и металлургической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613260
Дата охранного документа: 15.03.2017
25.08.2017
№217.015.b54d

Автономный циркуляционный термоэлектронасос для системы отопления

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам теплоснабжения зданий. Термоэлектронасос содержит подающий трубопровод (1) с термоэлектрическим блоком (3), соединенным электропроводкой с инвертором (4), аккумулятором (5) и электродвигателем насоса (6), установленным в трубопроводе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614349
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.b803

Измеритель параметров многоэлементных rlc- двухполюсников

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к технике измерения параметров объектов в виде пассивных двухполюсников с сосредоточенными параметрами, имеющих многоэлементную схему замещения. Устройство содержит генератор тестовых импульсов напряжения, имеющих форму функции n-й...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615014
Дата охранного документа: 03.04.2017
25.08.2017
№217.015.bafd

Вихревой теплообменный элемент

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках, применяемых в различных областях техники. Вихревой теплообменный элемент содержит соосно расположенные одна в другой теплообменные цилиндрические трубы большего диаметра и внутреннюю трубу с цилиндрическими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615878
Дата охранного документа: 11.04.2017
25.08.2017
№217.015.bd08

Универсальный регенеративный роторный воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей. Универсальный регенеративный роторный воздухоподогреватель содержит короб, снабженный с верхней горячей стороны газового отсека патрубком входа дымовых газов, с холодной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616430
Дата охранного документа: 14.04.2017
25.08.2017
№217.015.c5fb

Электрический ракетный двигатель

Изобретение относится к области создания электрических реактивных двигателей. Для обеспечения надежной подачи твердого топлива в источник плазмообразующего вещества при длительной эксплуатации электрического ракетного двигателя в условиях низких отрицательных температур предложено поверхность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618636
Дата охранного документа: 05.05.2017
25.08.2017
№217.015.c60d

Двухзвенный вездеход

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к транспортным средствам. Двухзвенный вездеход содержит два герметичных звена, оснащенных гусеничными движителями, торсионной независимой подвеской и грузовым отсеком, первым и вторым герметичными звеньями, связанными между собой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618615
Дата охранного документа: 04.05.2017
25.08.2017
№217.015.ce01

Устройство для смешения

Изобретение относится к устройствам для смешения жидких материалов и может быть использовано в химической, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности, а также при водоподготовке для очистки природных и сточных вод. Устройство для смешения содержит корпус с крышкой, днищем и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620796
Дата охранного документа: 29.05.2017
25.08.2017
№217.015.ce34

Смеситель-эмульсатор

Изобретение относится к смесителям и может быть использовано для приготовления эмульсий и суспензий для сжигания в топках энергетических установок, а также в химической технологии. Смеситель-эмульсатор содержит цилиндрический корпус, вал, установленный по оси корпуса, многолопастный ротор,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620791
Дата охранного документа: 29.05.2017
25.08.2017
№217.015.ce96

Устройство для очистки и комплексной утилизации сбросных газов

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и сельскому хозяйству и может быть использовано в процессах очистки и утилизации сбросных газов теплоэнергетических установок и двигателей внутреннего сгорания для снижения загрязнений, выбросов парниковых газов в атмосферу и повышения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620798
Дата охранного документа: 29.05.2017
+ добавить свой РИД