×
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 131-140 of 406 items.
25.08.2017
№217.015.9cdb

Градирня с поверхностным охлаждением

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при воздушном охлаждении оборотной воды ТЭЦ, АЭС и промышленных предприятий. Градирня с поверхностным охлаждением содержит прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховпускными окнами в его нижней части, установленный на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610369
Дата охранного документа: 09.02.2017
25.08.2017
№217.015.aa65

Автономная тепловая пушка

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах децентрализованного отопления. Технический результат достигается предлагаемой автономной тепловой пушкой, включающей цилиндрический корпус, внутри которого по ходу движения воздуха коаксиально установлены вентилятор с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611700
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.ab2a

Способ укладки дорожной разметки

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении автомобильных дорог, в частности при изготовлении дорожной разметки. Способ укладки дорожной разметки заключается в том, что при укладке дорожного полотна формируют нижний слой асфальтобетонного покрытия. После этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612168
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.ab68

Способ получения медных гальванических покрытий, модифицированных наночастицами электроэрозионной меди

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для модификации медных гальванических покрытий. Способ включает введение в сульфатный электролит меднения наночастиц меди, полученных электроэрозионным диспергированием медных отходов, размерностью 2,5-100 нм с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612119
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac22

Способ получения алюминиевого нанопорошка

Изобретение относится к получению алюминиевого нанопорошка из отходов электротехнической алюминиевой проволоки, содержащих не менее 99,5 % алюминия. Ведут электроэрозионное диспергирование отходов в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 95 - 105 Гц, напряжении на электродах 90...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612117
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac4b

Искусственный спутник

Изобретение относится к средствам управления движением космических аппаратов, а именно к электрическим (плазменным) ракетным двигателям для коррекции орбиты искусственного, преимущественно низкоорбитального спутника планеты с атмосферой. Ракетный двигатель небольшой мощности имеет в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612312
Дата охранного документа: 06.03.2017
25.08.2017
№217.015.acc8

Летний оголовок для градирни

Изобретение относится к теплоэнергетике. Летний оголовок для градирни содержит сплошное вертикальное ограждение высотой Н, прикрепленное к вертикальным стойкам, расположенным по периметру устья градирни, прикрепленным нижними торцами к верхнему кольцу жесткости устья и соединенным между собой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612678
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.aeb0

Питательная смесь функционального назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к изготовлению питательной смеси функционального назначения для питания людей пожилого возраста. Питательная смесь функционального назначения содержит следующие компоненты, мас.%: порошок из семян тыквы – 10-10,5; порошок из корневищ аира...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612796
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.b08f

Способ порционной переработки органических и твердых полимерных бытовых отходов

Изобретение относится к методам переработки путем термической деполимеризации органических и твердых полимерных бытовых отходов. Способ переработки включает проведение двухступенчатой деполимеризации твердых полимерных бытовых отходов в трубчатых единичных реакторах-модулях - по четыре – в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613507
Дата охранного документа: 16.03.2017
25.08.2017
№217.015.b164

Способ получения заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава

Изобретение относится к получению заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава. Способ включает горячее прессование порошка в вакууме с пропусканием высокоамперного тока через пресс-форму и прессуемый порошок при температуре 1320°С в течение 3 минут. Используют порошок, полученный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613240
Дата охранного документа: 15.03.2017
Showing 131-140 of 211 items.
19.01.2018
№218.015.ff58

Панель для дополнительной теплоизоляции стен

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: 0002629503
Дата охранного документа: 29.08.2017
19.01.2018
№218.015.ff59

Способ автоматической сегментации флюорограмм грудной клетки больных пневмонией

Изобретение относится к способам цифровой обработки медицинских изображений и может быть использовано для автоматической сегментации флюорограмм грудной клетки. Осуществляют вычисление гистограмм яркости изображения в выделенном окне. Для выделения на изображениях флюорограмм грудной клетки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629629
Дата охранного документа: 30.08.2017
19.01.2018
№218.016.00c5

Электрогенерирующая теплозащитная оболочка

Использование: для получения электрической энергии. Сущность изобретения заключается в том, что электрогенерирующая теплозащитная оболочка содержит гибкий лист, состоящий из гибкого теплоизоляционного материала–диэлектрика, покрытого с обеих сторон пленкой, выполненной из влагозащитного и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629650
Дата охранного документа: 30.08.2017
19.01.2018
№218.016.0108

Мостовой измеритель параметров двухполюсников

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор питающего сложного электрического сигнала, мостовую цепь и нуль-индикатор. Генератор состоит из формирователей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629715
Дата охранного документа: 31.08.2017
19.01.2018
№218.016.024c

Комплексный электрогенерирующий отопительный прибор

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий. Комплексный электрогенерирующий отопительный прибор, который включает в себя две трубы верхнего и нижнего коллекторов, вертикальные трубы овального сечения, связывающие полости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630069
Дата охранного документа: 05.09.2017
19.01.2018
№218.016.0272

Компрессорная установка

Изобретение относится к управлению компрессорными установками, преимущественно для шахтных предприятий горной промышленности. Установка содержит компрессор, установленные на линии нагнетания теплообменник-утилизатор, концевой холодильник, воздухосборник, соединенные между собой основными и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630283
Дата охранного документа: 06.09.2017
19.01.2018
№218.016.0341

Способ получения бензоата олова (ii)

Изобретение относится к способу получения бензоата олова (II) путем прямого взаимодействия оксида олова (II) с карбоновой кислотой в условиях интенсивного механического перемешивания и использования перетирающего агента, объемной фазы на основе органического растворителя и трибохимического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630310
Дата охранного документа: 07.09.2017
19.01.2018
№218.016.0357

Воздухоочиститель

Изобретение относится к энергетике, а именно к кондиционированию воздуха и, в частности, к устройствам для очистки воздуха помещений от вредных компонентов (например, СО и водяных паров), выделяющихся при дыхании людей и животных, а также производственных загрязнений. Воздухоочиститель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630446
Дата охранного документа: 07.09.2017
19.01.2018
№218.016.03c7

Теплотрубная гелиотермоэлектростанция

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для прямой трансформации тепловой энергии в электрическую. Теплотрубная гелиотермоэлектростанция включает поддон с отверстием в днище, закрытый сверху крышкой, покрытой фотоэлементами, внутренняя сторона которой покрыта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630363
Дата охранного документа: 07.09.2017
19.01.2018
№218.016.03cf

Способ и устройство для обезвреживания и утилизации массива бытовых отходов

Способ для обезвреживания и утилизации массива бытовых отходов содержит бурение скважин в толще массива и установку в них вертикальных перфорированных отводящих труб, солнечный нагрев и увлажнение массива, размещенного под пирамидальными прозрачными колпаками, атмосферными осадками и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630456
Дата охранного документа: 08.09.2017
+ добавить свой РИД