Пектины – это природные, содержащиеся в растениях углеводы (полисахариды). В основном вещества сконцентрированы в плодах. Они представляют собой структурные компоненты тканей, обеспечивающие поддержку тургора, тонус плодов, их сохранение и устойчивость к засухе. Находятся в клеточном соку фруктов и овощей, составляя более половины их клеточной массы. Производство пектинов представляет собой разрушение клеточных оболочек и получение заключенных в них полисахаридов.

Мировые объемы производства продукта с каждым годом увеличиваются на 3-4%. Вместе с этим развиваются и технологии получения пектинов. Притом, на мировом рынке больше всего этих веществ производят из цитрусовых – доля составляет около 70%. Таким образом, можно говорить о перспективах развития производства пектинов из лайма, актуальности совершенствования существующих методов.

Пектин как продукт – что это?

Добытые из фруктов и овощей пектины имеют вид растворимого в воде порошка. По цвету они бывают от белого до коричневого. Это вещества без вкуса и запаха, но слегка может чувствоваться аромат фрукта или овоща, из которого добывали пектины.

В отличие от других растворимых веществ, типа сахара, пектины, попадая в воду растворяются не сразу. Сперва они впитывают влагу за счет своих сорбционных свойств. При этом крупицы сначала набухают и только насытившись влагой начинают растворяться. Если же разбухающие крупицы сталкиваются между собой, они соединяются, образуют желейную массу.

Формируются пектины на основе остатков галактуроновой кислоты. Растворяясь в воде с сахаром, кислотами, пектин образует желе.

Это эфиры пектиновой кислоты и этилового спирта с высокими биологическими свойствами за счет наличия свободных карбоксильных и гидрокарбоксильных групп галактуроновой кислоты. Такая особенность позволяет пектинам взаимодействовать с радионуклидами и тяжелыми металлами, образовывая нерастворимые комплексы. Это полезно для вывода данных веществ из организма. Поэтому пектины – это еще и полезные энтеросорбенты.

Кроме того, эти вещества делают организм устойчивее к аллергиям, улучшают обмен веществ, ускоряют заживление ран, ожогов, регулируют содержание холестерина.

Применение пектинов

За счет целого ряда уникальных свойств пектины применяют сразу в нескольких отраслях:

• Пищевая промышленность
  Это основная область применения пектинов. Вещества используют в производстве джемов, йогуртов, мороженого, кетчупов, соусов, хлебобулочных изделий, соков и напитков, кондитерских изделий, в том числе мармелада, зефира, начинок для конфет, желейных консервов из фруктов.
• Медицина и фармацевтика
  Пектины используют как физиологически активные вещества. Их модифицируют для получения продуктов с полезными, лечебными свойствами. Задействуют при производстве таблеток, капсул, пастилок, гидрогелей. Пектины применяют для лечения острых кишечных инфекций, вывода радиоактивных веществ, укрепления иммунитета,
• Текстильное производство
  В основном задействуется при обработке тканей.
• Косметология
  Пектины используют в производстве кремов, мазей, гелей. Их добавляются в шампуни, зубные пасты, кондиционеры, дезодоранты.
• Машиностроение
  Для пектинов нашлось применение даже в тяжелой промышленности, например, их могут использовать, в качестве добавок для получения более качественного результата отлива из смесей.

В целом это хорошие натуральные загустители, структурообразующие элементы, профилактические и лечебные вещества.

Производство пектинов – основные технологии

Традиционно технология получения пектина из плодов цитрусовых растений, в том числе из лайма, представляет собой кислотную экстракцию:

• Подготовка сырья
  Перед экстрагированием сырье сушат, измельчают до получения частиц в несколько миллиметров и промывают прохладной водой.
• Гидролиз-экстрагирование пектинов
  Сырье направляют на гидролиз с применением соляной, азотной, сернистой, серной, лимонной, фосфорной или уксусной кислоты. Оптимальным решением в контексте экономии считается применение азотных и лимонных кислот. А одними из самых эффективных считаются методы с серными и сернистыми средами. Но при использовании последних усложняется технологический процесс и их задействуют только для больших объемов производства. Гидролиз длится около двух часов при температуре от 70 до 95°C. После этого добывают и очищают жидкий экстракт методами фильтрации, сепарирования.
• Получение пектиновых веществ
  Для отделения пектиновых веществ из экстракта применяют осаждение с использованием этанола или изопропанола. При этом экстракт поддают дополнительной обработке в вакуумно-выпарных машинах для повышения концентрации пектинов. Другой метод подразумевает осаждение с использованием солей поливалентных металлов, гидроксида аммония.
• Вывод пектинов из маточного раствора
  На этом этапе применяются процессы фильтрации и прессования с использованием центрифуги. После этого добытое вещество измельчают.
• Очистка и сушка пектинов
  Пектиновые вещества обрабатывают спиртовыми растворами, концентрированным спиртом, после чего сушат и измельчают в порошок. Размеры частиц при этом должны быть до 250 мкм.

В целом такая технология получения пектина выгодна только при больших объемах производства, так как является достаточно затратной. Дорого обходится само оборудование, его содержание, регулярное восстановление из-за использования агрессивных сред. Кроме того, большие затраты идут на утилизацию кислых сред, содержание зданий и очистных сооружений.

Оптимизировать процесс производства, сделать его простым, доступным и выгодным даже для сравнительно небольшого предприятия поможет аппарат вихревого слоя (АВС).

Технологии получения пектинов на аппарате вихревого слоя

Аппарат вихревого слоя от компании GlobeCore представляет собой компактную установку с рабочей камерой, заполненной ферримагнитными частицам. Индуктор создает в рабочей области электромагнитное поле. Под воздействием последнего ферромагнитные иголки и обрабатываемый материал активно перемещаются по камере. При этом наблюдаются процессы диспергирования, перемешивания. В то же время на обрабатываемый материал воздействует гидролиз, большие локальные давления, электромагнитная обработка, акустические колебания. Благодаря этому появляется возможность совершенствовать существующую традиционную технологию получения пектина или внедрить новый метод его производства. Рассмотрим оба случая.

АВС в традиционном производстве пектинов

Использование АВС полезно для интенсификации процесса гидролиза-экстрагирования при производстве пектина. В данном случае оборудование используется дополнительно в существующей технологической линии.

Благодаря обработке сырья во время гидролиза-экстрагирования на аппарате вихревого слоя из цедры лайма эффективнее высвобождается протопектин, который в дальнейшем эффективно поддается гидролизу. В результате пектин удается получать быстрее, а его концентрация становится выше.

Кроме того, АВС находит применение вместо традиционного оборудования в конце технологической линии для эффективного измельчения готового продукта.

Производство пектинов на АВС

Аппарат вихревого слоя открывает возможность получения непосредственно самого пектина из цедры лимона без использования химических экстрагентов. В результате технологический процесс упрощается, а затраты на производство пектинов значительно снижаются. В этом случае не нужно использовать экстрагирование кислотой и применять процесс нейтрализации отработанного сырья. А за счет отсутствия гидролиза сложноэфирных и гликозидных связей улучшается качество конечного продукта. При традиционном методе производства имеют место оба процесса.

Получить пектин из цедры лайма и другого растительного сырья на аппарате вихревого слоя можно без сложных процессов кислотной экстракции. При обработке в АВС цедры лайма с водой степень измельчения сырья достигает уровня разрушения клеток, и связанный пектин, находящийся в них, становится доступным. Притом, даже если клетка разбивается не полностью, пектин высвобождается из нее благодаря электромагнитному воздействию и прочим процессам, наблюдающимся в рабочей камере.

Такая технология экстрагирования делает процесс получения пектинов простым и доступным. При этом временные затраты на приготовление экстракта снижаются от 1-2 часов до нескольких минут.

Преимущества производства пектинов на АВС

Производство пектинов на аппарате вихревого слоя позволяет оптимизировать процесс получения продуктов за счет следующих преимуществ технологии:

• Простота использования
  Компактное оборудование отличается элементарностью конструкции и технологических процессов, не требует больших затрат на содержание, использование. Устанавливается просто на ровной поверхности и даже не нуждается в фундаменте.
• Упрощение технологического процесса
  Появляется возможность получать пектины без использования реагентов в виде кислот. В связи с этим значительно снижаются затраты на оборудование, обслуживание и ремонт технологических линий – минимизируется агрессивная среда.
• Повышение качества конечного продукта
  Это также связано с отсутствием использования агрессивных сред, минимизацией применения химикатов. Получаем экологически чистый продукт.
• Универсальность
  Оборудование может использоваться для выполнения сразу нескольких задач и подходит для применения как в классической технологии получения пектинов, так и в новой, альтернативной.
• Экономичность
  Расход мощности АВС в зависимости от модели составляет от 4,5 до 9,5 кВт, что в разы меньше, чем при задействовании традиционного оборудования.

Таким образом, аппарат вихревого слоя позволяет повысить выход пектиновых веществ, и значительно упростить технологию получения пектина на производстве, сделав ее выгодной даже для предприятий с невысокой продуктивностью. Ознакомиться с оборудованием детальнее и заказать модели АВС-100 или АВС-150 можно в компании GlobeCore.