WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

Никогда Вадим Олегович

Разработка комплексной технологии получения растительного масла и белково-липидного концентрата из вторичного сырья переработки зерна риса

Специальность 05.18.06 – Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Краснодар – 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО

«Кубанский государственный технологический университет»

       

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Мартовщук Валерий Иванович

Официальные оппоненты:

Быкова Светлана Федоровна

доктор технических наук, профессор,

Северо-Кавказский филиал Всероссийского научно-исследовательского Института жиров Россельхозакадемии, директор

Багалий Татьяна Михайловна

кандидат технических наук, испытательный центр масложировой продукции «Аналитик», зам. директора

Ведущая организация:        ГНУ «Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии

Защита состоится 25 декабря 2012 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072,  г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Автореферат разослан 24 ноября 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент М.В. Филенкова

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1

Актуальность темы. Современные тенденции формирования состава пищевых продуктов направлены на восполнение дефицита основных жизненно необходимых нутриентов: витаминов и провитаминов, минеральных элементов и биологически активных ингредиентов, поскольку недостаток незаменимых биологически активных веществ в продуктах питания оказывает неблагоприятное влияние на здоровье человека.

Известно, что обеспеченность незаменимыми нутриентами может эффективно достигаться за счет дополнительного обогащения ими пищевых продуктов, а также использования биологически активных добавок к пище (БАД).

Состав и свойства биологически активных веществ определяют потребительские свойства БАД и зависят от используемых сырьевых источников, из которых приоритетом пользуется растительное сырье.

Учитывая значительные объемы производства и переработки риса на Кубани, особый интерес представляет вторичное сырье переработки зерна риса – рисовая мучка, которая может быть источником ряда физиологически и биологически функциональных компонентов, в том числе ценных растительного масла и белка.

В связи с этим, актуальна разработка комплексной технологии получения растительного масла и белково-липидного концентрата (БЛК)  из вторичного сырья переработки зерна риса.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» по теме «Разработка комплексных экологически безопасных ресурсосберегающих технологий переработки растительного сырья с применением физико-химических и биохимических методов»  № Госрегистрации 01200956355.

1.2 Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка комплексной технологии получения растительного масла и белково-липидного концентрата из вторичного сырья переработки зерна риса – рисовой мучки.

1.3 Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- анализ литературных источников и патентной информации с целью обоснования актуальности темы исследования;

- обоснование выбора и характеристика объекта исследования;

- исследование влияния механохимической обработки на активность ферментной системы и технологические свойства рисовой мучки;

- разработка технологических режимов подготовки рисовой мучки к переработке;

- исследование влияния ультразвуковой обработки на эффективность экстракции водой компонентов рисовой мучки;

- разработка технологических режимов ультразвуковой обработки суспензии рисовой мучки в воде с последующим выделением трех фаз: белково-липидного комплекса, крахмалистой фазы и липидно-целлюлозного комплекса;

- изучение состава белково-липидного и липидно-целлюлозного комплексов;

- исследование влияния ИК-обработки липидно-целлюлозного комплекса на эффективность его подготовки к извлечению масла;

- разработка технологии и технологической схемы получения рисового масла и белково-липидного концентрата;

- изучение показателей качества и безопасности рисового масла и белково-липидного концентрата, полученных из рисовой мучки;

- разработка комплекта технической документации на производство рисового масла и белково-липидного концентрата из рисовой мучки;

- оценка экономической эффективности от внедрения разработанных  технологических  и технических решений.

1.4 Научная новизна. Обоснована целесообразность и эффективность использования вторичного сырья переработки зерна риса – рисовой мучки  в  качестве комплексного источника ценного рисового масла и белково-липидного концентрата, обладающих высокой пищевой ценностью.

Впервые выявлено положительное влияние механохимической обработки рисовой мучки на инактивацию ферментов липазы и липоксигеназы, а также на снижение степени насыщенности ее воздухом, что позволяет снизить интенсивность протекания нежелательных гидролитических и окислительных процессов липидов.

Впервые установлено положительное влияние ультразвуковой обработки суспензии рисовой мучки в воде на эффективность извлечения рисового масла и белково-липидного концентрата.

Новизна работы подтверждена 1 патентом РФ на изобретение и  1 решением о выдаче патента РФ на изобретение.

1.5 Практическая значимость. Разработаны комплексная инновационная технология и  технологическая схема получения масла и белково-липидного концентрата из вторичного сырья переработки зерна риса – рисовой мучки.

Разработаны технологические режимы подготовки вторичного сырья – рисовой мучки к переработке с применением механохимической обработки и ультразвуковой обработки суспензии рисовой мучки в воде.

Разработан комплект технической документации на производство рисового масла и белково-липидного концентрата из рисовой мучки, включающий технологическую инструкцию и технические условия.

1.6 Реализация результатов исследования. Разработанная технология и технологическая схема рекомендованы к внедрению на ООО Агрообъединения «Нива» Красноармейского района в IV квартале 2012 года.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения  разработанных технологических решений составит более 6044,0 тыс.руб. в год при переработке 1000 т рисовой мучки.

1.7 Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: научно-методических семинарах кафедры технологии жиров, косметики и экспертизы товаров КубГТУ, г. Краснодар, 2009 – 2011 гг.; Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии» КГТУ, г. Казань, 9-10 апреля 2007г.

1.8 Публикации. По материалам диссертационной работы  опубликовано 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 1 материал конференции, получен 1 патент РФ на изобретение и 1 решение о выдаче патента РФ на изобретение.

1.9 Структура и объем диссертационной работы.Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора, методической части, экспериментальной части, выводов, списка литературных источников и приложений.

Работа изложена на 102 страницах, содержит 14 таблиц и  12 рисунков. Список литературных источников включает 167 наименований.

2 Экспериментальная часть

2.1 Методы исследования. При проведении исследований показатели качества сырья и получаемых продуктов определяли по общепринятым стандартным методикам, а также с применением современных физико-химических методов анализа, в том числе хроматографических и спектральных.

Определение массовой доли липидов и их показателей качества осуществляли по общепринятым методикам. Содержание массовой доли азота определяли по методике Кьельдаля, аминокислотный состав белков устанавливали хроматографическим методом на автоматическом анализаторе, жирнокислотный состав липидов рисовой мучки и выделяемых из нее фракций липидно-белкового комплекса определяли методом газожидкостной хроматографии.

Для определения массовой доли углеводов использовали жидкостный хроматограф высокого давления в смеси ацитонитрил – вода.

Содержание макро- и микроэлементов определяли методом атомно-адсорбционной спектроскопии на анализаторе ААS – 1 фирмы Цейс (Германия), а также флуориметрическим и молибдено-ванадиевым методами.

Массовую долю витаминов устанавливали колориметрическими и титрометрическими методами.

Безопасность рисового масла и белково-липидного концентрата, получаемых из рисовой мучки, оценивали по содержанию токсичных элементов, микробиологическим и радиологическим показателям.

Для установления оптимального соотношения рисовая мучка – вода использовали коэффициент поглощения ультразвука, определение которого основа на оценке взаимодействия ультразвуковых волн в исследуемом объекте на различных расстояниях от источниках мощностью 30 Вт и частотой ультразвуковых волн 1,0 МГц.

Для разработки основных технологических режимов и параметров комплексной технологии извлечения белково-липидного комплекса и липидов из рисовой мучки использовали разработанную нами лабораторную установку для обработки ультразвуком с частотой ультразвуковых волн 21,3 кГц и механохимический активатор, состоящий из 2-х конических шестерен, одна из которых установлена в статоре, а другая - в роторе, позволяющая изменять скорость обработки рисовой мучки в широком диапазоне частот от 1,0 до 2,2 кГц.

Схема УЗ лабораторной установки приведена на рисунке 1.

На рисунке 2 приведена структурная схема исследования.

2.2 Характеристика объекта исследования. В качестве объекта исследования использовали рисовую мучку, образующуюся в качестве вторичного сырья при шлифовании зерна риса на рисоперерабатывающих предприятиях Краснодарского края. Целесообразность выбора рисовой мучки объясняется, во-первых, большим объемом переработки зерна риса на Кубани, а, во-вторых, особенностями ее химического состава.

Химический состав рисовой мучки приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Усредненный химический состав рисовой мучки

Наименование показателя

Значение показателя

Массовая доля,%:

влаги

11,3

липидов

16,7

белков

17,2

углеводов, в том числе:

46,3

моно- и дисахаридов

7,9

крахмала

30,8

целлюлозы

7,6

золы

8,5

Рисунок 2 – Структурная схема исследования

Из приведенных данных видно, что химический состав рисовой мучки представлен в основном липидами, белковыми и безазотисто-экстрактивными веществами, причем липиды и белковые вещества присутствуют в достаточном количестве – 16,7 и 17,2 %, соответственно.

Показатели качества рисового масла, извлеченного из исходной рисовой мучки, приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Показатели качества рисового масла из рисовой мучки

Наименование показателя

Характеристика и

значение показателя

Цвет

Коричнево-зеленый

Кислотное число, мгКОН/г

8,7

Перекисное число,

ммоль активного кислорода/кг

2,3

Анизидиновое число

3,0

Число омыления, мг КОН/г

188,5

Массовая доля, %:

фосфолипидов

0,89

восковых веществ

2,90

Показано, что рисовое масло характеризуется высоким кислотным числом и большим содержанием восковых веществ.

Известно, что в основном физиологически ценные вещества сосредоточены в неомыляемой фракции липидов. Поэтому мы изучали состав неомыляемых липидов рисового масла (таблица 3).

Таблица 3 – Состав неомыляемых липидов рисового масла

Наименование неомыляемых липидов

Содержание

неомыляемых липидов

1

2

Массовая доля, %, в том числе:

β-ситостерола

0,9

γ-оризанола

1,5

сквалена

0,4

токоферолов

0,2

Продолжение таблицы 3

1

2

Массовая доля, мг%, в том числе:

каротиноидов

18,1

хлорофиллов

6,3

Установлено, что в состав неомыляемых липидов рисового масла входят такие физиологически ценные вещества, как – ситостерол,  -оризанол, сквален, токоферолы и каротиноиды.

       Изучение жирнокислотного состава липидов рисового масла показало, что в нем преобладают триацилглицерины с олеиновой и линолевой кислотами в равном количестве (около 39%).

       Следует отметить, что в рисовой мучке содержится достаточно большое количество водорастворимых биологически активных веществ, а именно, витамины группы В (В1, В2, В6) и витамин РР.

       В таблице 4 приведена характеристика активности ферментной системы и технологических свойств рисовой мучки.

Таблица 4 – Характеристика активности ферментной системы и  технологических свойств рисовой мучки

Наименование показателя

Значение показателя

Активность ферментной системы,

в том числе:

липазы, мл  0,1 н КОН/г

липоксигеназы, ммоль

активного кислорода/кг

Объемная масса, кг/м3

Фракционный состав, %:

сход с 1,5 мм сита

сход с 1,0 мм сита

проход через 1,0 мм сито

9,3

3,0

0,42

8,6

60,9

30,5

Из приведенных в таблице 4 данных видно, что рисовая мучка имеет активную ферментную систему, обусловливающую протекание нежелательных гидролитических и окислительных процессов липидов при переработке, низкую объемную массу, свидетельствующую о высокой степени ее насыщенности воздухом, что приводит к снижению качества получаемых продуктов, а также недостаточную степень измельчения, характеризующуюся содержанием фракции «проход через 1,0 мм сито», что приводит к снижению эффективности переработки рисовой мучки.

       Ранее в работах кафедры технологии жиров, косметики и экспертизы товаров ФГБОУ ВПО КубГТУ была показана эффективность применения механохимической обработки для  измельчения растительного сырья, направляемого на переработку.

       Учитывая это, изучали влияние режимов механохимической обработки на активность ферментов – липазы и липоксигеназы и на степень измельчения рисовой мучки с целью ее подготовки к переработке.

2.3 Исследование влияния механохимической обработки на активность ферментной системы и технологические свойства рисовой мучки.  Обработку рисовой мучки осуществляли в механохимическом активаторе при температуре 22±2°С и частоте вращения ротора активатора в интервале от 50 до 110с-1, что соответствует интенсивности механохимической обработки от 1,0 до 2,2 кГц.

       На рисунках 3 и 4 приведены данные по влиянию режимов механохимической обработки на степень измельчения и объемную массу рисовой мучки.

Рисунок 3 – Влияние механохимической обработки на степень измельчения рисовой мучки при частоте вращения ротора активатора:

1 – 50 с-1; 2 – 70 с-1;

3 – 90 с-1; 4 – 110 с-1

Рисунок 4 – Влияние механохимической обработки на объемную массу рисовой мучки при частоте вращения ротора

активатора:

1 – 50 с-1; 2 – 70 с-1;

3 – 90 с-1; 4 – 110 с-1

Из приведенных на рисунках 3 и 4 диаграмм видно, что обработка рисовой мучки в механохимическом активаторе (МХА) приводит к повышению степени ее измельчения, причем с увеличением интенсивности механохимической обработки, характеризующейся частотой вращения ротора активатора, с 60 с-1 до 90 с-1 эффект обработки увеличивается значительно. Кроме этого, наблюдается увеличение объемной массы рисовой мучки, что говорит о снижении степени ее насыщенности воздухом.

На рисунке 5 приведены данные по влиянию интенсивности механохимической обработки рисовой мучки на активность липазы и липоксигеназы.

Рисунок 5 – Влияние механохимической обработки рисовой мучки на активность ферментов: 1 -  липазы; 2 - липоксигеназы

Установлено, что механохимическая обработка рисовой мучки способствует инактивации ферментов липазы и липоксигеназы, при этом с повышением частоты вращения ротора с 50 с-1 до 90 с-1 указанный эффект увеличивается.

       Учитывая, что основной целью работы является не только получение высококачественного масла, но и белково-липидного концентрата, изучали влияние выявленных режимов механохимической обработки рисовой мучки на фракционный состав белков (таблица 5).

Таблица 5 – Влияние механохимической обработки рисовой мучки на фракционный состав белков

Наименование фракций белка

Содержание фракций белка, % к общему содержанию белка

Исходная  (до обработки)

Обработанная в МХА


Альбумины

Глобулины

Проламины

Глютелины

Нерастворимая в щелочи

20,0

14,0

12,0

43,0

11,0

25,0

17,0

13,0

35,0

10,0

       

Из приведенных данных видно, что механохимическая обработка рисовой мучки при частоте вращения ротора активатора 90с-1 приводит к увеличению содержания в белке альбуминов и глобулинов, что является важным с точки зрения биологической ценности белков, содержащихся в белково-липидном комплексе.

2.4         Влияние ультразвуковой обработки на эффективность экстракции водой компонентов рисовой мучки.  Известно, что для извлечения белкового комплекса из растительного сырья используются вода и водные растворы щелочи. Однако, применение водных растворов щелочи приводит к значительному снижению качества белков, а применение воды, к сожалению, не позволяет в максимальной степени извлечь белковые вещества.

       Одним из эффективных методов интенсификации процесса водной экстракции органических веществ из растительных материалов является ультразвуковое воздействие.

       Уровень извлечения белково-липидного комплекса зависит от соотношения материал-вода.

Нами были проведены исследования по установлению эффективного соотношения рисовая мучка – вода при обработке ультразвуком.

В качестве критерия оценки использовали отношение коэффициентов поглощения ультразвука в белково-липидной и крахмалистой фазах, которое характеризует структурные изменения в обрабатываемой системе.

Данные по изменению отношения коэффициентов поглощения ультразвука в образующихся фазах в зависимости от соотношения рисовая мучка – вода приведены на рисунке 6.

Рисунок 6 – Изменение отношения коэффициентов поглощения ультразвука в фазах в зависимости от соотношения рисовая мучка : вода

коэффициент поглощения:

1 – в белково-липидной фазе;

2 – в крахмалистой фазе

Приведенные данные исследований показали эффективность действия УЗ на воду и наиболее оптимальное соотношение рисовая мучка: вода – 1:4, обеспечивающих достаточно полную степень разделения фаз из присутствующих в обрабатываемой системе химических компонентов.

Нами было установлено, что осуществление экстракции водой рисовой мучки при воздействии ультразвука на суспензию предварительно подготовленной в МХА рисовой мучки в воде при соотношении рисовая мучка : вода, равном 1 : 4, позволяет получить три фазы: верхняя фаза – жидкая – белково-липидный комплекс; средняя – жидкая – крахмалистая; нижняя – нерастворимая – липидно-целлюлозный комплекс. Ранее в наших работах было показано, что ультразвуковое воздействие при частоте 44,0 кГц и интенсивности ультразвука 1,0Вт/см2 в течении 5 минут при температуре 55°С приводит к повышению кислотных и перекисных чисел липидов, содержащихся в растительном сырье.

Учитывая это, нами проведены опыты по влиянию частоты и интенсивности ультразвукового воздействия на показатели окислительной порчи липидов, содержащихся в липидах белково-липидного и липидно-целлюлозного комплексов. 

       Для ультразвуковой обработки суспензии рисовой мучки в воде была выбрана промышленная частота ультразвука – 21,3 кГц, широко применяемая в медицине, являющаяся безопасной для здоровья. Интенсивность ультразвукового воздействия варьировали в интервале от 0,2 до 1,6 Вт/см2.

       На рисунке 7 для примера приведены зависимости по влиянию интенсивности ультразвукового воздействия на показатели окислительной порчи липидов, содержащихся в липидно-целлюлозном комплексе.

а)

б)

Рисунок 7 – Влияние интенсивности ультразвукового воздействия (в течение 5 минут при температуре 55 0С) на кислотное (а) и перекисное (б) числа липидов, содержащихся в липидно-целлюлозном комплексе, при частоте ультразвука: 1 – 21,3 кГц; 2 – 44,0 кГц

         Из приведенных зависимостей можно сделать вывод, что наиболее эффективными режимами ультразвуковой обработки, обеспечивающими минимальные значения показателей окислительной порчи липидов, содержащихся в липидно-целлюлозном комплексе, являются: частота ультразвука – 21,3 кГц; интенсивность ультразвука – 0,6 Вт/см2. Аналогичные результаты получены и при изучении влияния интенсивности ультразвукового воздействия на показатели окислительной порчи липидов, содержащихся в белково-липидном комплексе.

Установлено, что при указанных режимах ультразвуковой обработки фракционный состав белков не изменяется.

В таблице 6 приведен состав белково-липидного и липидно-целлюлозного комплексов, полученных в результате ультразвуковой обработки суспензии рисовой мучки в воде с последующим разделением фаз методом отстаивания при температуре 55 0С в течение 60 минут.

Таблица 6 – Состав белково-липидного и липидно-целлюлозного комплексов

Наименование показателя

Содержание, %, в пересчете на а.с.в.

белково-липидный

липидно-целлюлозный

Массовая доля, %:

липидов

7,1

55,1

белков

81,3

11,3

моно- и дисахаридов

3,1

1,5

крахмала

3,0

2,7

целлюлозы

2,5

25,5

Из приведенных данных видно, что белково-липидный комплекс обогащен белками (более 80 %), а липидно-целлюлозный – липидами (более 55 %).

Для получения целевого продукта – белково-липидного концентрата выделенный белково-липидный комплекс сушили в распылительной сушилке при температуре 70-75°С и остаточном давлении 3,0–4,0 кПа до влажности не более 6 %.

       На следующем этапе разрабатывали технологические режимы извлечения рисового масла из липидно-целлюлозного комплекса.

       2.5 Разработка технологических режимов извлечения липидов из липидно-целлюлозного комплекса. Учитывая, что липидно-целлюлозный комплекс содержит до 80% влаги его предварительно сепарировали  до содержания влаги 24-25%, а затем осуществляли термообработку ИК–лучами при длине волны 1,2 мкм в интервале температур 60–100°С до влажности  10 – 11 %, являющейся эффективной для проведения влаготепловой обработки материала, содержащего в составе крахмал, и направляемого на последующий процесс прессования.

Учитывая, что из липидно-целлюлозного комплекса будет извлекаться масло, определяли влияние температуры ИК-обработки на маслоудерживающую способность липидно-целлюлозного комплекса (рисунок 8).

Рисунок 8 - Влияние температуры ИК-обработки на маслоудерживающую способность липидно-целлюлозного комплекса: 1 – 60 0С;

2 – 70 0С; 3 – 80 0С;

4 – 90 0С; 5 – 100 0С

       Из представленных данных видно, что ИК-обработка липидно-целлюлозного комплекса при температуре 90 0С приводит к максимальному снижению его маслоудерживающей способности (с 1,4 г масла/г до 0,8 г масла/ г), что очень важно для последующего процесса прессования с целью получения масла.

Установлено, что кислотное и перекисное числа липидов, содержащихся в комплексе, в результате его ИК-обработки при температуре 90 0С повышаются незначительно.

Для извлечения масла высушенный  до влажности 10 – 11 % липидно-целлюлозный комплекс подвергали влаготепловой обработке при температуре 100 – 105 0С до достижения влажности липидно-целлюлозного комплекса 4 – 5 %, а затем подготовленный материал направляли на прессование при температуре 100 – 105 0С.

На следующем этапе разрабатывали комплексную технологическую схему получения рисового масла и белково-липидного концентрата.

2.6 Разработка комплексной технологической схемы получения рисового масла и белково-липидного концентрата из рисовой мучки. На основе экспериментальных данных разработана комплексная технология и технологическая схема получения рисового масла и белково-липидного концентрата, приведенная на рисунке 9.

Рисовая мучка из бункера (поз. 1) поступает в механохимический активатор (поз.2), в котором измельчается с целью снижения степени насыщенности ее кислородом воздуха и инактивации ферментов. Обработанная рисовая мучка поступает в шнек-увлажнитель (поз.3), где увлажняется водой, и подается на установку для обработки ультразвуком (поз. 4), оснащенную магнитоскриптором (поз.5), куда также дополнительно подается вода. Ультразвуковая установка (поз. 4) обеспечивает формирование трех фаз, разделение которых осуществляется в декантаторе (поз.6): верхняя фаза – белково-липидный комплекс, средняя – крахмалистая и нижняя – липидно-целлюлозный комплекс.

Верхняя фаза – белково-липидный комплекс шестеренчатым насосом (поз.7) подается на сушку в вакуум-сушильный аппарат (поз.8). Высушенный белково-липидный концентрат собирается в вакуум-приемнике (поз.9) и затем направляется на расфасовку.

Средняя фаза – крахмалистая из декантатора (поз.6) насосом (поз.7) направляется на дальнейшую переработку для получения сухого крахмала, модифицированного крахмала, глюкозы и др.

Нижняя фаза – липидно-целлюлозный комплекс с помощью шнека (поз.10) насосом (поз.11) подается в сепаратор (поз.12) для отделения воды, которая затем используется для увлажнения рисовой мучки в шнеке-увлажнителе (поз. 3).

Из сепаратора (поз. 12) липидно-целлюлозный комплекс с влажностью 20 – 25 % подается в ИК-сушилку (поз. 13), из которой направляется в жаровню (поз. 14), а затем на прессование (поз. 15). Из пресса (поз. 15) масло собирается в емкость (поз. 16).

Жмых из пресса собирается в бункере (поз. 17) и направляется на дальнейшую переработку для получения кормовой добавки.

В таблице 7 приведены технологические режимы получения рисового масла и белково-липидного концентрата.

       

Рисунок 9 – Технологическая схема получения рисового масла и белково-липидного концентрата из рисовой мучки:

1 – бункер для мучки;                        7 – шестеренчатый насос;                        13 – ИК-сушилка;

2- механохимический активатор;                8 – вакуум-сушильный аппарат;                14 – жаровня;

3 – увлажнитель;                                9 – вакуум-приемник;                        15 – пресс;

4 - установка для УЗ-обработки;                10 – шнек;                                      16 – емкость для масла;

5 - магнитоскриптор;                        11 – насос;                                        17 – бункер для жмыха        

6 – декантатор;                                12 – сепаратор;                                

Таблица 7 – Технологические режимы получения рисового масла и белково-липидного концентрата

Наименование технологической стадии и технологического режима

Значение технологического режима

1

2

1 Подготовка рисовой мучки к переработке:

обработка рисовой мучки

механохимическая

частота вращения ротора МХА, с-1

90

температура, °С

22 – 25

продолжительность, с

3 – 5

2 Подготовка суспензии рисовая мучка – вода:

обработка суспензии

ультразвуковая

частота ультразвуковых волн, кГц

21,3

интенсивность ультразвука, Вт/см2

0,6

соотношение рисовая мучка – вода

1:4

температура, °С

50-55

продолжительность обработки, мин

5

3 Разделение суспензии отстаиванием на верхнюю, среднюю и нижнюю фазы:

температура, °С

50-55

продолжительность отстаивания, мин

60

4 Сушка верхней фазы – белково-липидного комплекса с получением белково-липидного концентрата:

температура, °С

70 – 75

остаточное давление, кПа

3,0

5 Подготовка липидно-целлюлозного комплекса к извлечению масла:

5.1 сепарирование для отделения воды:

температура, °С

50 – 55

5.2 термообработка ИК-лучами:

температура, °С

90 – 95

продолжительность, мин

6 – 8

длина волны, мкм

1,2

Продолжение таблицы 7

1

2

5.3 влаготепловая обработка:

температура начальная, °С

85 – 90

влажность, %

10 – 11

температура конечная, 0С

100 – 105

6 Прессование:

температура, °С

100 – 105

влажность материала, подаваемого на пресс, %

4 – 5

По разработанным технологическим режимам были выработаны опытные партии белково-липидного концентрата и рисового масла в условиях ООО Агрообъединения «Нива» Красноармейского района.

2.7 Изучение показателей качества и состава белково-липидного концентрата и рисового масла. Полученный по разработанным технологическим режимам белково-липидный концентрат оценивали по органолептическим и физико-химическим показателям (таблица 8).

Таблица 8 – Органолептические и физико-химические показатели белково-липидного концентрата

Наименование показателя

Характеристика и значение показателя

1

2

Внешний вид

Порошок

Цвет

Светло-желтый

Запах

Свойственный рисовой муке, без посторонних запахов

Вкус

Свойственный рисовой муке, без посторонних привкусов

Массовая доля, %:

влаги

4,0 – 6,0

липидов

6,7 – 6,8

белков

76,4 – 78,0

безазотисто-экстрактивных веществ

5,1 – 5,3

Продолжение таблицы 8

1

2

Показатели окислительной порчи липидов, выделенных из концентрата:

кислотное число, мг КОН/г

1,30 – 1,50

перекисное число, ммоль  активного кислорода/кг

1,10 – 1,50

Массовая доля биологически активных веществ, мг/100 г:

тиамин (В1)

рибофлавин (В2)

ниацин (РР)

пиридоксин (В6)

1,0 – 1,2

0,7 – 0,9

30,1 – 30,7

1,9 – 2,1

Выход, % к массе исходного сырья

19,2 – 20,1

Проведенные исследования позволили сделать вывод, что белково-липидный концентрат имеет высокие органолептические и физико-химические показатели, а по показателям окислительной порчи соответствует требованиям СанПиН.

В таблице 9 приведены показатели качества полученного по разработанной технологии рисового масла.

Таблица 9 – Показатели качества рисового масла

Наименование показателя

Характеристика и значение показателя

1

2

Цвет

Желто-коричневый

Запах

Свойственный рисовому маслу, без посторонних запахов

Вкус

Свойственный рисовому маслу, без постороннего привкуса

Кислотное число, мгКОН/г

1,30 – 1,45

Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг

1,20 – 1,60

Продолжение таблицы 9

1

2

Массовая доля, %:

влаги

0,15 – 0,20

фосфолипидов

0,38 – 0,44

восковых веществ

0,31 – 0,51

токоферолов

0,072 – 0,081

-оризанола

1,27-1,34

сквалена

0,25-0,31

Выход рисового масла, % к массе исходного сырья

10,5 – 11,5

Из приведенных данных видно, что разработанная комплексная технология позволяет получить рисовое масло высокого качества. Кроме этого, присутствие в масле фосфолипидов, токофелоров, оризанола и сквалена обеспечивает его высокую пищевую ценность. Полученные данные, характеризующие показатели качества рисового масла, позволяют рекомендовать его для пищевых целей.

Выводы

На основании выполненных исследований разработаны комплексная технология и технологическая схема получения рисового масла и белково-липидного концентрата из вторичного сырья переработки зерна риса – рисовой мучки, обладающих высокой пищевой ценностью.

1. Экспериментально обоснована целесообразность и эффективность использования рисовой мучки, являющейся вторичным сырьем переработки зерна риса и содержащей комплекс физиологически активных веществ, в качестве источника белково-липидного концентрата и ценного растительного масла.

2. Механохимическая обработка рисовой мучки при температуре 25 0С и частоте вращения ротора механохимического активатора 90 с-1 позволяет значительно снизить активность ферментов липазы и липоксигеназы, а также снизить насыщенность рисовой мучки воздухом. 

3. Для установления основных технологических режимов и параметров комплексной технологии извлечения белково-липидного комплекса и рисового масла из вторичного сырья зерна риса разработана лабораторная установка для обработки ультразвуком с частотой ультразвуковых волн 21,3 кГц и интенсивностью ультразвука от 0,2 до 1,6 Вт/см2.

4. Ультразвуковая обработка суспензии рисовой мучки в воде в течение 5 минут при температуре 55 0С, частоте ультразвуковых волн 21 кГц и интенсивности ультразвука 0,6 Вт/см2 позволяет получить при последующем отстаивании три фазы: белково-липидный комплекс, максимально обогащенный белками, крахмалистую фазу и липидно-целлюлозный комплекс, максимально обогащенный липидами.

5. Ультразвуковая обработка суспензии рисовой мучки в воде в течение 5 минут при температуре 55 0С, частоте ультразвуковых волн 21 кГц и интенсивности ультразвука 0,6 Вт/см2 позволяет обеспечить максимальное снижение кислотного и перекисного чисел липидов, содержащихся, как в липидно-целлюлозном, так и в белково-липидном комплексах.

6. ИК-обработка липидно-целлюлозного комплекса при длине волны 1,2 мкм при температуре 90 0С позволяет получить материал, направляемый на влаготепловую обработку и прессование, с требуемой влажностью, низкой маслоудерживающей способностью и низкими значениями кислотного и перекисного чисел липидов.

7. Разработаны технологические режимы и комплексная технологическая схема получения рисового масла и белково-липидного концентрата из рисовой мучки. Рисовое масло и белково-липидный концентрат, полученные по разработанным технологическим режимам, содержат комплекс физиологически активных веществ и обладают высокой пищевой ценностью.

8. Разработанная технология и технологическая схема рекомендованы к внедрению на ООО Агрообъединения «Нива» Красноармейского района в IV квартале 2012 года.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных технологических и технических решений составит 6044,0 тыс. руб. при переработке 1000 т рисовой мучки.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Никогда В.О. Эффективная рафинации растительных масел / Никогда В.О., Березовская О.М., Гюлушанян А.П., Большакова Л.Н., Заболотний А.В. // Материалы всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии» КГТУ, г.Казань, 9-10 апреля 2007 г., С.93-94.

2. Никогда В.О. Повышение устойчивости рафинированных растительных масел к окислению [Текст] / Никогда В.О., Мартовщук В.И., Мартовщук Е.В., Березовская О.М., Заболотний А.В. / Новые технологии. – Майкоп: изд-во ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2009. – выпуск 4.- С.23-25.

3. Никогда В.О. Извлечение липидов из низкомасличного растительного сырья с применением ультразвука [Текст] / Никогда В.О., Мартовщук В.И., Заболотний А.В., Болдинская А.В., Мартовщук Е.В. / Новые технологии. – Майкоп: изд-во ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2011. – выпуск 1.- С.17-19.

4. Никогда О.В. Ультразвуковой метод оценки эффективности извлечения липидов из низкомасличного сырья [Текст] / Никогда В.О., Мартовщук В.И., Болдинская А.В., Багров А.А., Мартовщук Е.В. / Новые технологии. – Майкоп: изд-во ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2011. – выпуск 2.- С.43-45.

5. Никогда В.О. Способ получения растительного масла из маслосодержащего сырья /Патент РФ №2430963 по заявке №2010118204. Опублик. 10.10.2011., Бюл.№28 / Никогда В.О., Мартовщук В.И., Мартовщук Е.В., Гюлушанян А.П. и др.

6. Никогда В.О. Способ получения белково-липидного концентрата из маслосодержащего сырья / Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2010118203. Дата подачи заявки 05.05.2010 / Никогда В.О., Мартовщук В.И., Мартовщук Е.В., Гюлушанян А.П. и др.






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.