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 продуктфосфатидный 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 11 500 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 лецитиновкомплексная 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 растворительфосфолипиды — 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 °C 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 фосфолипидовфосфатидилхолинов и фосфатидилэтаноламинов.

Практическая значимость. Разработана эффективная технология получения жидких лецитинов, соответствующих требованиям ГОСТ Р 53 970−2010 «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 9146−001−2 067 862−06 [37].

Таблица 2 — Ассортимент российского рынка лецитинов.

Ассортимент импортных лецитинов Ассортимент отечественных фосфатидных концентратов согласно ТУ 9146−203−334 534−97.

Жидкие стандартные лецитины: Подсолнечные пищевые марок.

ПП-1 и 1111−2.

— неотбеленные;

— отбеленныеПодсолнечные 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. 2 333 942 Россия, МПК С 11 В 3/00 (2006.01). по заявке № 20 071 097.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.