Разработка инновационной технологии получения жидких лецитинов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.06, кандидат технических наук Пащенко, Вячеслав Николаевич

• Пащенко, Вячеслав Николаевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пащенко, Вячеслав Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1 Классификация и основные свойства фосфолипидов.

1.2 Основные области применения лецитинов.

1.3 Обзор российского рынка лецитинов.

1.4 Современные технологии получения фосфолипидов.

1.5 Основные способы модификации лецитинов.

2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Методы исследования показателей качества и безопасности жидких лецитинов.

2.2 Методы исследования группового состава фосфолипидов.

2.3 Методы определения электрофизических характеристик и размеров ассоциатов фосфолипидов.

2.4. Методы исследования технологически функциональных свойств.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Характеристика объектов исследования.

3.2 Выбор и обоснование способов модификации фосфатидных концентратов.

3.3 Определение эффективных режимов гидратации фосфолипидов в мисцелле.

3.4 Исследование факторов повышающих эффективность гидратации.

3.5 Исследование режимов сушки фосфолипидной эмульсии.

3.6 Исследование способов снижения вязкости жидких лецитинов

4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ ЛЕЦИТИНОВ.

5 ОЦЕНКА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ПОЛУЧЕННЫХ

ЖИДКИХ ЛЕЦИТИНОВ.

5.1 Оценка физико-химических показателей жидких лецитинов.

5.2 Оценка показателей безопасности жидких лецитинов.

5.3 Оценка технологически функциональных свойств жидких лецитинов.

6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка инновационной технологии получения жидких лецитинов»

Одним из приоритетных направлений развития науки, техники и технологий в Российской Федерации является рациональное природопользование [1]. Данное направление предусматривает использование высокотехнологичных процессов при переработке продовольственного сырья, а также эффективное использование вторичных ресурсов. В связи с этим, повышение эффективности переработки продовольственного сырья, в том числе нерафинированных растительных масел, является важной и актуальной задачей.

При рафинации растительных масел получают побочный продукт -фосфатидный концентрат, состоящий из фосфолипидов и триацилглицеринов, выпускаемый под коммерческим названием «жидкий лецитин».

Современные пищевые технологии предусматривают использование лецитина (Е 322) в качестве технологической добавки (эмульгатора, инстанизатора, стабилизатора, разжижителя, водопоглотителя и др.) при производстве широкого спектра продуктов питания - майонезов, маргаринов, спредов, мороженого, шоколада и других кондитерских изделий, хлебобулочных изделий, мясного фарша и колбас, сухих завтраков, детского питания и др. [2].

Потребность предприятий пищевой отрасли России в лецитине составляет в настоящее время около 11500 тонн в год, при этом объем его потребления постоянно возрастает. Среди лецитинов, представленных на российском рынке, превалирует продукция, получаемая из семян сои, более 90 % которой производится в США и является генномодифицированной [2].

Существенно, что в последнее время в отечественной масложировой промышленности процесс получения фосфолипидов в виде самостоятельного продукта не являлся целевым. Основная масса жидких лецитинов, используемых в пищевой промышленности, импортируется из Китая, Индии, стран Евросоюза и США.

- научно-практическое обоснование технологических решений получения жидких лецитинов из фосфатидных концентратов;

- исследование способов снижения массовой доли веществ, нерастворимых в толуоле;

- исследование влияния физико-химических методов воздействия на гидратируемость фосфолипидов из мисцелл;

- определение эффективных режимов гидратации фосфолипидов в мисцелле;

- исследование влияния технологических режимов сушки на процесс удаления растворителя и влаги из фосфолипидной эмульсии;

- исследование структурно-реологических свойств жидких лецитинов и разработка режимов их кондиционирования по вязкости;

- разработка технологических режимов и структурной схемы получения жидких лецитинов; комплексная оценка физико-химических показателей качества, показателей безопасности, и технологически функциональных свойств жидких лецитинов, выработанных по разработанной технологии;

- оценка экономической эффективности разработанной технологии.

Научная новизна работы. Впервые исследована гидратируемость фосфолипидов в концентрированных мисцеллах, и разработаны способы интенсификации процесса гидратации таких мисцелл.

Впервые исследован гранулометрический состав и размеры частиц веществ, нерастворимых в толуоле, содержащихся в фосфатидных концентратах. Установлено, что мисцеллы фосфатидных концентратов в гексане в диапазоне концентраций до 25 % (в пересчете на фосфолипиды) представляют собой однородные легко фильтрующиеся жидкости.

Установлено что при обработке системы «неполярный растворитель -фосфолипиды - триацилглицерины» в постоянном электрическом поле происходит увеличение полярности молекул фосфолипидов, что обуславливает укрупнение ассоциатов фосфолипидов и проявляется в снижении электропроводности системы.

Установлено, что после прекращения обработки в электрическом поле происходит смещение динамического равновесия в сторону образования ассоциатов низких порядков, что проявляется в релаксации значений электропроводности системы до исходного значения.

Установлено, что обработка мисцелл фосфатидных концентратов в гексане в электрическом поле повышает гидратируемость фосфолипидов, при этом температура процесса гидратации в диапазоне от 20 до 60 °С практически не оказывает влияния на гидратируемость.

Показано, что в групповом составе фосфолипидов, полученных при гидратации мисцелл фосфатидных концентратов в гексане, наблюдается увеличение массовой доли наиболее полярных групп фосфолипидов -фосфатидилхолинов и фосфатидилэтаноламинов.

Практическая значимость. Разработана эффективная технология получения жидких лецитинов, соответствующих требованиям ГОСТ Р 53970-2010 «Добавки пищевые. Лецитины Е322. Общие технические условия».

Разработана технологическая инструкция на производство жидких лецитинов.

Разработанная технология получения жидких лецитинов принята к внедрению на ООО «Ювикс-Фарм» в I квартале 2014 г.

Экономический эффект от внедрения разработанной технологии составит более 7,6 млн. руб. при переработке 960 тонн фосфатидных концентратов в год.

Работа выполнялась в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы. природным антиоксидантам и проявляют антиокислительную активность, инактивируя ионы тяжелых металлов, вступают в реакции с перекисными радикалами с образованием неактивных соединений [30,36].

Таким образом, лецитины широко применяются в пищевой промышленности, объем их потребления постоянно возрастает. Нами был проведен обзор российского рынка лецитинов.

1.3 Обзор российского рынка лецитинов

В таблице 2 представлена классификация имеющихся на российском рынке импортных лецитинов и отечественных фосфатидных концентратов, выпускаемых по действующему в настоящее время ТУ 9146-001-02067862-06 [37].

Таблица 2 - Ассортимент российского рынка лецитинов

Ассортимент импортных лецитинов Ассортимент отечественных фосфатидных концентратов согласно ТУ 9146-203-00334534-97

Жидкие стандартные лецитины: Подсолнечные пищевые марок

ПП-1 и 1111-2

- неотбеленные;

- отбеленные; Подсолнечные высокоолеиновые

- гидролизованные. пищевые марок ПВП-1 и ПВП-2

Обезжиренные (порошкообразные) Соевые пищевые марок СП-1, лецитины: СП-2, СП-3

- обезжиренные;

- обезжиренные гидролизованные. Подсолнечный кормовой марки ПК

Соевый кормовой марки СК

Фракционированные:

- обогащенные фосфатидилхолинами;

- обогащенные фосфатидилэтаноламинами.

Модифицированные:

- гидрированные;

-гидроксилированные;

-сульфонированные;

- галогенированные.

53. Удаление слизистых веществ в производстве соевого лецитина. Очистка керамических мембран, используемых для ультрафильтрования и диафильтрования сырого соевого масла. Degumming and production of soy lecithin, and the cleaning of a ceramic membrane used in the ultrafiltration and diafiltration of crude soybean oil/ Basso Rodrigo Correa, Concalves Lireny Aparecida Guaraldo, Grimaldi Renato, Viotto Luiz Antonio. J// Membr. Sci.- 2009. 330.- № 1-2.- c. 127-134.

54. Характеристика фосфолипидных обращенных мицелл в неводных системах при их отделении посредством мембран/ Manjuls S, Kobayashi I, Subramanian R.// Food Res. Int. -2011.44.- № 4.- c.925-930.

55. Физическая модель ферментативной модификации негидратируемых фосфолипидов/ Константинова О. В., Рафалъсон А. Б.// Вести. ВНИИ жиров.-2009,-№ 1.- с. 28-29.

56. Некоторые закономерности энзиматического выведения фосфатидов из растительных масел/ Константинова О. В., Рафальсон А. Б., Криштофович С. Н.//Вестн. ВНИИ жиров. -2008.- № 1.с. 20-23.

57. Влияние концентраций субстрата и фермента в реакционной смеси на ферментативную модификацию фосфолипидов/ Рафальсон А.Б., Константинова О.В., Криштофович С. H.// Вестн. ВНИИ жиров.- 2009.- № 1.-с. 24- 27.

58. Влияние скорости диспергирования содержания воды в реакционной смеси на ферментативную модификацию фосфолипидов/ Рафальсон А.Б., Константинова О.В.//Вестник ВНИИ жиров. -2008.- № 1.- с. 16-19.

59. Извлечение масла из концентрата соевых фосфолипидов с помощью липазы/ Zhu Qisi, Yang Jiguo, Zhou Rang, Wang Yonghua, Yang Во. Zhongguo youzhi// China Oils and Fats. -2009. 34,- № l.-c. 66-68.

60. Способ выведения фосфатидов из растительных масел: Пат. 2333942 Россия, МПК С 11 В 3/00 (2006.01). по заявке № 20071097.Ц/13; Заявл. 07.03.2007; Опубл. 20.09.2008./ Рафальсон А. Б., Константинова О. В., Лисицын А. Н.; патентообладатель Гос. науч. учрежд. ВНИИ РАСХН