Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения комбинированных детоксикантов

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению комбинированных детоксикантов, и может быть использовано при переработке растительного сырья.

Известен способ получения пектина и целлюлозы из свекловичного жома (патент Ru №2580884), включающий гидролиз измельченного жома свеклы в присутствии соляной кислоты при нагревании, отжим твердой фазы, многоступенчатую экстракцию твердой фазы, осаждение пектина из жидких фаз с последующей его очисткой, обезвоживанием и сушкой пектина и целлюлозы. Причем из сырого свекловичного жома на первом этапе выделяют пектиновые вещества путем проведения первой кислотной экстракции 0,3%-ным раствором соляной кислоты при значении рН~1,6-1,8 в течение 1 ч при 90°С с использованием гидромодуля 1:200. На втором этапе проводят вторую кислотную экстракцию 1,2%-ным раствором соляной кислоты при 90°С с использованием гидромодуля 1:200 в течение 4 ч. Полученный промытый грубый препарат целлюлозы свекловичного жома после второй кислотной экстракции подвергают одноэтапной щелочной экстракции 0,5%-ным раствором гидроксида натрия при 90°С в течение 1 ч с использованием гидромодуля 1:100 для дальнейшей очистки целлюлозы от остатков пектиновых веществ, гемицеллюлозы, остаточного лигнина и липидов.

Недостатком способа является отсутствие возможности получения пищевых волокон с заданными качественными характеристиками и детоксикационными свойствами.

Известен способ получения пектина (патент Ru №2495051), предусматривающий гидролиз-экстрагирование растительного сырья в электромагнитном поле, разделение твердой и жидкой фаз, концентрирование, осаждение пектина и его сушку. Гидролиз и экстракцию растительного сырья проводят водным раствором: лимонной и янтарной кислот при температуре 80-90°С и рН 2 в электромагнитном поле с частотой 25-29 Гц в течение 55-90 минут. Лимонную и янтарную кислоту берут в соотношении 3:2 соответственно. Далее концентрируют до содержания: пектиновых веществ 5% и коагулируют 96%-ым этиловым спиртом в течение 10 минут. Коагулят подвергают инфракрасной сушке под вакуумом при давлении 0,08±0,02 Мпа и температуре 35-40°С до влажности целевого продукта не более 7%.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности безотходной переработки растительного сырья.

Задачей изобретения является разработка способа получения комбинированных детоксикаитов.

Техническим результатом изобретения является получение готового продукта с заданным качественным составом и детоксикационными свойствами при обеспечении безотходной переработки растительного сырья.

Технический результат достигается тем, что способ получения комбинированных детоксикаитов включает подготовку пульпы из гранулированного жома сахарной свеклы путем его замачивания в воде при температуре 30±2°С, гидролиз-экстрагирование полученной пульпы водным раствором янтарной кислоты при рН 2, температуре 80°С в течение 65 минут в электромагнитном поле с частотой 29 Гц с получением пектинового экстракта и отработанной пульпы, концентрацию пектинового экстракта до содержания пектиновых веществ 5%, их коагулирование 96%-ым этиловым спиртом в течение 10 минут, двукратное промывание коагулята 80%-ым этиловым спиртом, инфракрасную сушку коагулята под вакуумом при давлении 0,06 Мпа и температуре 35°С до влажности пектиновых веществ не более 7%, измельчение полученного пектина до образования порошка с размером частиц не более 200 мкм, а также двукратное промывание отработанной пульпы водой, инфракрасную сушку пульпы под вакуумом при давлении 0,06 Мпа и температуре 35°С до влажности не более 7% с получением клетчатки, измельчение полученной клетчатки до образования порошка с размером частиц не более 200 мкм, дальнейшее механическое смешивание полученной клетчатки и пектиновых веществ при соотношении от 1:0,05 до 1:0,5.

В состав стенок растительной клетки жома сахарной свеклы входят такие пищевые волокна как целлюлоза, гемицеллюлоза и пектиновые вещества. Данные соединения находятся в прочной связи друг с другом, образуя так называемый пектин-целлюлозный комплекс растительной клетки. При этом отсутствуют условия для полного проявления детоксикационных свойств указанных пищевых волокон, так как их функциональные группы, участвующие в реакциях комплексообразования (связывания) и ионообменных процессах, являются труднодоступными.

Клетчатка является нерастворимым пищевым волокном, в котором практически отсутствуют функциональные группы, позволяющие осуществлять сорбцию ионов тяжелых металлов в ходе процессов комплексообразования.

Детоксикационные свойства клетчатки носят механический характер, позволяя сорбировать преимущественно высокомолекулярные соединения.

Пектиновые вещества - растворимые пищевые волокна. Детоксикационные свойства пектина обусловлены содержанием свободных функциональных карбоксильных групп. За счет их наличия пектиновые вещества сорбируют низкомолекулярные вещества, а также участвуют в реакциях комплексообразования по отношению к ионам тяжелых металлов.

В связи с этим целесообразно осуществить раздельное получение пектиновых веществ и клетчатки в ходе процесса разрушения пектин-целлюлозного комплекса для высвобождения функциональных групп молекул данных соединений.

Экспериментально было установлено, что связывающая способность полученной по заявляемому способу клетчатки составляет 350 мг Pb²⁺/г. Это может быть обусловлено разрыхлением растительной ткани под воздействием электромагнитного поля, высокой температуры и рН среды, в ходе которого она становится более доступной для обменных процессов, а также наличием остаточного количества пектиновых веществ. Получение пектиновых веществ осуществляют по способу, описанному в прототипе заявляемого изобретения, (патент Ru №2495051), обеспечивающему их связывающую способность в 540 мг Pb²⁺/г.

Ввиду проявления клетчаткой и пектиновыми веществами разной связывающей активности по отношению к ионам тяжелых металлов, а также разной общей направленности детоксикациоиных свойств, целесообразно осуществить получение комбинированного детоксиканта их данных веществ.

Комбинирование клетчатки и пектиновых веществ в определенных соотношениях позволяет получить конечный продукт, имеющий заданный качественный состав и детоксикационные свойства, при обеспечении безотходной переработки растительного сырья.

Экспериментально было установлено, что соотношение клетчатки и пектиновых веществ от 1:0,05 до 1:0,5 обеспечивает высокую комплексообразующую способность комбинированного детоксиканта.

На чертеже представлена комлексообразующая (связывающая) способность комбинированного детоксиканта по отношению к ином Pb²⁺ в зависимости от его качественного состава.

Заявляемое изобретение обладает признаком «изобретательский уровень» ввиду наличия ряда существенных признаков, отличающих его от ближайшего аналога.

Кроме того, из существующего уровня техники авторам неизвестно техническое решение, обеспечивающее получение комбинированных детоксикантов из гранулированного жома сахарной свеклы аналогично заявляемому способу.

Заявляемое техническое решение промышленно применимо, так как может быть осуществлено в условиях специализированных предприятий промышленности при переработке растительного сырья.

Способ осуществляют следующим образом.

Подготавливают пульпу из гранулированного жома сахарной свеклы путем их замачивания в воде при температуре 30±2°С. Проводят гидролиз-экстрагирование полученной пульпы водным раствором янтарной кислоты при рН 2, температуре 80°С в течение 65 минут в электромагнитном поле с частотой 29 Гц с получением пектинового экстракта и отработанной пульпы. Пектиновый экстракт концентрируют до содержания пектиновых веществ 5% и коагулируют пектиновые вещества 96%-ым этиловым спиртом в течение 10 минут. Полученный коагулят двукратное промывают 80%-ым этиловым спиртом. Далее осуществляют инфракрасную сушку коагулята под вакуумом при давлении 0,06 Мпа и температуре 35°С до влажности пектиновых веществ не более 7%. Полученный пектин измельчают до образования порошка с размером частиц не более 200 мкм. Отработанную пульпу двукратно промывают водой. Осуществляют инфракрасную сушку пульпы под вакуумом при давлении 0,06 Мпа и температуре 35°С до влажности не более 7% с получением: клетчатки. Полученную клетчатку измельчают до образования порошка с размером частиц не более 200 мкм. Проводят механическое смешивание полученной клетчатки и пектиновых веществ при соотношении от 1:0,05 до 1:0,5.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Подготавливают пульпу из гранулированного жома сахарной свеклы путем их замачивания в воде при температуре 30±2°С. Проводят гидролиз-экстрагирование полученной пульпы водным раствором янтарной кислоты при рН 2, температуре 80°С в течение 65 минут в электромагнитном поле с частотой 29 Гц с получением пектинового экстракта и отработанной пульпы. Пектиновый экстракт концентрируют до содержания пектиновых веществ 5% и коагулируют пектиновые вещества 96%-ым этиловым спиртом в течение 10 минут. Полученный коагулят двукратное промывают 80%-ым этиловым спиртом. Далее осуществляют инфракрасную сушку коагулята под вакуумом при давлении 0,06 Мпа и температуре 35°С до влажности пектиновых веществ не более 7%. Полученный пектин измельчают до образования порошка с размером частиц не более 200 мкм. Отработанную пульпу двукратно промывают водой. Осуществляют инфракрасную сушку пульпы под вакуумом при давлении 0,06 Мпа и температуре 35°С до влажности не более 7% с получением клетчатки. Полученную клетчатку измельчают до образования порошка с размером частиц не более 200 мкм. Проводят механическое смешивание полученной клетчатки и пектиновых веществ при соотношении 1 г : 0,05 г соответственно.

Пример 2. Подготавливают пульпу из гранулированного жома сахарной свеклы путем их замачивания в воде при температуре 30±2°С. Проводят гидролиз-экстрагирование полученной пульпы водным раствором янтарной кислоты при рН 2, температуре 80°С в течение 65 минут в электромагнитном поле с частотой 29 Гц с получением пектинового экстракта и отработанной пульпы. Пектиновый экстракт концентрируют до содержания пектиновых веществ 5% и коагулируют пектиновые вещества 96%-ым этиловым спиртом в течение 10 минут. Полученный коагулят двукратное промывают 80%-ым этиловым спиртом. Далее осуществляют инфракрасную сушку коагулята под вакуумом при давлении 0,06 Мпа и температуре 35°С до влажности пектиновых веществ не более 7%. Полученный пектин измельчают до образования порошка с размером частиц не более 200 мкм. Отработанную пульпу двукратно промывают водой. Осуществляют инфракрасную сушку пульпы под вакуумом при давлении 0,06 Мпа и температуре 35°С до влажности не более 7% с получением клетчатки. Полученную клетчатку измельчают до образования порошка с размером частиц не более 200 мкм. Проводят механическое смешивание полученной клетчатки и пектиновых веществ при соотношении 1 г : 0,2 г соответственно.

Пример 3. Подготавливают пульпу из гранулированного жома сахарной свеклы путем их замачивания в воде при температуре 30±2°С. Проводят гидролиз-экстрагирование полученной пульпы водным раствором янтарной кислоты при рН 2, температуре 80° в течение 65 минут в электромагнитном поле с частотой 29 Гц с получением пектинового экстракта и отработанной пульпы. Пектиновый экстракт концентрируют до содержания пектиновых веществ 5% и коагулируют пектиновые вещества 96%-ым этиловым спиртом в течение 10 минут. Полученный коагулят двукратное промывают 80%-ым этиловым спиртом. Далее осуществляют инфракрасную сушку коагулята под вакуумом при давлении 0,06 Мпа и температуре 35°С до влажности пектиновых веществ не более 7%. Полученный пектин измельчают до образования порошка с размером частиц не более 200 мкм. Отработанную пульпу двукратно промывают водой. Осуществляют инфракрасную сушку пульпы под вакуумом при давлении 0,06 Мпа и температуре 35°С до влажности не более 7% с получением клетчатки. Полученную клетчатку измельчают до образования порошка с размером частиц не более 200 мкм. Проводят механическое смешивание полученной клетчатки и пектиновых веществ при соотношении 1 г : 0,35 г соответственно.

Пример 4. Подготавливают пульпу из гранулированного жома сахарной свеклы путем их замачивания в воде при температуре 30±2°С. Проводят гидролиз-экстрагирование полученной пульпы водным раствором янтарной кислоты при рН 2, температуре 80°С в течение 65 минут в электромагнитном поле с частотой 29 Гц с получением пектинового экстракта и отработанной пульпы. Пектиновый экстракт концентрируют до содержания пектиновых веществ 5% и коагулируют пектиновые вещества 96%-ым этиловым спиртом в течение 10 минут. Полученный коагулят двукратное промывают 80%-ым этиловым спиртом. Далее осуществляют инфракрасную сушку коагулята под вакуумом при давлении 0,06 Мпа и температуре 35°С до влажности пектиновых веществ не более 7%. Полученный пектин измельчают до образования порошка с размером частиц не более 200 мкм. Отработанную пульпу двукратно промывают водой. Осуществляют инфракрасную сушку пульпы под вакуумом при давлении 0,06 Мпа и температуре 35°С до влажности не более 7% с получением клетчатки. Полученную клетчатку измельчают до образования порошка с размером частиц не более 200 мкм. Проводят механическое смешивание полученной клетчатки и пектиновых веществ при соотношении 1 г : 0,5 г соответственно.