×
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 111-120 of 406 items.
13.01.2017
№217.015.6d5d

Способ получения магнитной жидкости

Изобретение может быть использовано при получении магнитно-жидкостных уплотнений вращающихся валов, магнитных смазок, в процессах магнитного обогащения немагнитных материалов, в биологии и медицине. При получении магнитной жидкости из оксидгидроксида железа (III) или гетита и олеиновой кислоты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597376
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.6eeb

Способ получения нанопорошка меди из отходов

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения нанопорошка меди из отходов электротехнической медной проволоки, содержащих не менее 99,5% меди, включает их электроэрозионное диспергирование в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 100-120 Гц, напряжении на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597445
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.6efd

Экспресс-способ выбора параметров шлифования обрабатываемого материала микрорезанием единичным зерном в металлической связке

Изобретение относится к обработке материалов резанием. Способ включает закрепление детали на координатном столе под объективом оптического устройства, обработку материала шлифовальным инструментом, проектирование увеличенного изображения зоны резания на экран с чертежом. Обработку материала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597444
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.7022

Гелиосушилка

Изобретение относится к сушилкам, в частности к установкам для сушки растительной продукции, в частности винограда и фруктов. Гелиосушилка содержит вертикальную камеру с теплоизолирующими стенками, основанием и перфорированным дном, крышку с вытяжной трубой, солнечный нагреватель, связанный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596676
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.713c

Демпфирующий резец

Резец содержит режущую пластину и узел ее крепления, державку с выборкой в ней, имеющей прямоугольное основание, вставку из материала с высоким демпфированием и металлическую оправку. Для снижения трудоемкости монтирования вставки в прямоугольном основании выборки выполнено сквозное резьбовое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596546
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.780f

Мостовой измеритель параметров двухполюсников

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике и предназначено для определения параметров четырехэлементных двухполюсников или параметров датчиков с четырехэлементной схемой замещения. Технический результат: уменьшение погрешности измерения за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598977
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.78c2

Способ получения медного порошка из отходов

Изобретение относится к получению медного порошка из отходов электротехнической медной проволоки. Отходы, содержащие не менее 99,5% меди, подвергают электроэрозионному диспергированию в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 28-100 Гц, напряжении на электродах 150-220 В и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599476
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.7c39

Панель для дополнительной теплоизоляции стен здания

Изобретение относится к области разработки конструкций дополнительной теплоизоляции стен при строительстве и ремонте зданий, предназначенных для уменьшения поступления теплоты из помещения в толщу стены при установке теплоизоляционных панелей внутри помещения или для защиты стен от воздействия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600582
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.7dd7

Армированная кирпичная кладка

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве многоэтажных зданий в сейсмических районах. Технический результат: поддержание надежной эксплуатации в течение длительного времени армированной кирпичной кладки за счет устранения коррозийного разрушения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600951
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.7e96

Газораспределительная станция

Изобретение относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям (ГРС) для снижения давления газа в газопроводе. Технический результат - снижение энергоемкости эксплуатации ГРС за счет использования теплового потенциала вихревой трубы при получении электрического потенциала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601083
Дата охранного документа: 27.10.2016
Showing 111-120 of 211 items.
25.08.2017
№217.015.cec0

Гидроклассификатор

Изобретение относится к переработке волокнистых материалов и может быть использовано в асбестовой и целлюлозно-бумажной промышленности. Гидроклассификатор включает корпус, расположенное вдоль корпуса просеивающее приспособление, установленные у противоположных по диагонали углов корпуса в его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620819
Дата охранного документа: 30.05.2017
25.08.2017
№217.015.ced9

Вихревой классификатор порошковых материалов

Изобретение относится к аппаратам для классификации дисперсных материалов и может быть использовано в строительной, химической и других отраслях промышленности. Вихревой классификатор порошковых материалов включает цилиндрическую прямоточную вихревую камеру с каналами вывода классифицируемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620821
Дата охранного документа: 30.05.2017
25.08.2017
№217.015.d09f

Трехслойная ресурсосберегающая железобетонная панель

Изобретение относится к строительству, в частности к ограждающим конструкциям промышленных зданий. Технический результат: поддержание заданной надежной эксплуатации трехслойной ресурсосберегающей железобетонной панели при землетрясениях за счет резонансных всплесков сейсмических волн в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621240
Дата охранного документа: 01.06.2017
25.08.2017
№217.015.d1d3

Способ скрытой маркировки продукта и его идентификации

Изобретение относится к средствам, предназначенным для скрытой маркировки продуктов-товаров, выпускаемых в промышленности, для обеспечения возможности проверки легальности их изготовления. Технический результат заключается в повышении надежности защиты и подтверждения подлинности продукции....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621969
Дата охранного документа: 08.06.2017
25.08.2017
№217.015.d278

Универсальный демпфирующий резец с управляемой жесткостью

Резец содержит режущую пластину и узел ее крепления, державку с выборкой в ней и вставку из материала с высоким демпфированием, металлическую оправку и контейнер, причем режущая пластина узлом ее крепления жестко фиксирована на верхней поверхности оправки, выполненной в виде прямоугольного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621939
Дата охранного документа: 08.06.2017
26.08.2017
№217.015.d457

Вихревой теплообменный элемент

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках, применяемых в различных отраслях техники, в частности в регенеративных теплообменниках газотурбинных установок. Изобретение заключается в том, что в вихревом теплообменном элементе, содержащем пакеты ребер,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622340
Дата охранного документа: 14.06.2017
26.08.2017
№217.015.d4b8

Система гелиотеплохладоснабжения

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для поддержания комфортных параметров воздуха в малоэтажных зданиях, преимущественно на животноводческих фермах. Система гелиотеплохладоснабжения содержит южный и северный воздухопроводы, расположенные на соответствующих сторонах здания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622449
Дата охранного документа: 15.06.2017
26.08.2017
№217.015.d504

Автономный солнечный опреснитель-электрогенератор

Изобретение относится к технике опреснения морских и соленых (минерализованных) вод и может быть использовано для получения опресненной воды и попутной генерации электрической энергии. Автономный солнечный опреснитель–электрогенератор включает прямоугольный корпус, выполненный из материала с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622441
Дата охранного документа: 15.06.2017
26.08.2017
№217.015.d5b5

Газораспределительная станция

Изобретение относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям для снижения давления газа в газопроводе. Газораспределительная станция содержит блок управления, технологический блок с газопроводом высокого и низкого давления, емкость сбора конденсата, эжектор, вихревую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623015
Дата охранного документа: 21.06.2017
26.08.2017
№217.015.d7a9

Походная гелиотермоэлектростанция

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для утилизации возобновляемых, вторичных тепловых энергоресурсов и тепловой энергии природных источников. Походная гелиотермоэлектростанция включает ковер, собранный из прямоугольных секций, каждая из которых представляет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622495
Дата охранного документа: 15.06.2017
+ добавить свой РИД