АТО.00.00.000 ПЗe-lib.kemtipp.ru/uploads/vkr/2016... · 2017. 1. 16. · АТО 00.00.000 ПЗ 10 Незначительную часть в составе пектиновых

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………...

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР………………………………………..

1.1. Химический состав картофельного пектина …………………….........

1.2. Анализ рынка производства пектина ………………………………….

1.3. Способы получения и области применения пектина………………….

1.4. Заключение по обзору литературы……………………………………. .

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ……………………………...

2.1 Организация выполнения работы………………………………………..

2.2 Объекты исследований…………………………………………………...

2.3 Методы исследований……………………………………………………

2.4 Результаты исследований ……………………………………………….

2.4.1 Определение условий для максимального выхода пектина …..

2.4.2 Изучение качественных свойств полученного пектина………...

2.4.3 Изучение целевой направленности полученного пектина………

ГЛАВА 3 ИНЖЕНЕРНАЯ ЧАСТЬ…………………………………………..

3.1 Описание технологического процесса производства пектина из от-

ходов переработки картофеля …………………………………………….

3.2 Описание машинно-аппаратурной схемы производства пектина…...

3.3 Автоматизация производственного процесса……………………...

3.3.1 Описание технологического оборудования………………….

3.3.2 Анализ технологического процесса как объекта автомати-

зации…………………………………………………………………...

3.3.3 Функциональные требования к системе автоматизации…….

ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………..

7

9

9

13

17

28

30

30

32

33

37

38

38

39

43

43

47

49

49

52

54

60

Лит Лист Листов

5 100

КемТИПП гр. ПБ - 121

Разработка технологии полу-

чения пектина из отходов пе-

реработки картофеля.

АТО.00.00.000 ПЗ Изм № докум. Лист Подп. Дата

Тимофеева И.Е. Разраб.

Милентьева И.С Пров.

Расценка

Сухих С.А. Н. контр.

Просеков А.Ю. Утв.

4.1 Расчет себестоимости полученного пектина…………………………

4.2 Экономическое обоснование использования разработанной техноло-

гии получения пектина……………………………………………………….

ГЛАВА 5 БЕЗОПАСНОСТЬ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ....

5.1 Условия труда…………………………………………………………….

5.1.1 Соответствие санитарным требованиям микробиологической

лаборатории………………………………………………………………..

5.1.2 Гигиена труда производственная санитария………………..…….

5.2 Безопасность работы в микробиологической лаборатории……………..

5.2.1 Безопасность работы с аппаратурой и оборудованием…………...

5.2.2 Безопасность работы со стеклянной посудой……………………..

5.2.3 Безопасность работы с химическими реактивами………………...

5.2.4 Электробезопасность…………………………………………

5.2.5 Пожарная безопасность………………………………………….….

5.3 Оказание первой медицинской помощи……………………………….…

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ……………………….…………………………

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………

ПРИЛОЖЕНИЕ А Структура рынка пектина по иностранным производи-

телям в 2013–2014 гг. Характеристика российских поставщиков пектина …

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Общая схема проведения исследований…………………

ПРИЛОЖЕНИЕ В Выход пектина в зависимости от рН раствора. Органолеп-

тические показатели полученного пектина. Основные физико-химичекие и ана-

литические характеристики пектиновых веществ…………….................................

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Технологическая схема производства пектина……................

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Машинно-аппаратурная схема производства пектина………

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Функциональная схема автоматизации фильтрования при

производстве пектина……………………………………………………………

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Расчет себестоимости единицы продукции…………………

ПРИЛОЖЕНИЕ З Обзор рынка пектина по иностранным производителям.

Сравнительный анализ цен на пектин по иностранным производителям за 1 кг…

60

64

67

67

67

68

70

71

75

76

78

79

80

82

84

93

94

95

96

97

98

99

100

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Лист

6 АТО.00.00.000 ПЗ

Е ДОКУМЕНТА

ВВЕДЕНИЕ

Пектиновые вещества широко распространены в природе: они встречают-

ся в плодах, соках, корнях, стеблях большинства растений. Сырьем для получе-

ния пектина традиционно служат свекловичный жом, яблочные выжимки, ко-

рочки цитрусовых и др.

Наибольшей ценностью по своей студнеобразующей способности обла-

дают пектиновые вещества, выделенные из яблок (10–15 % пектинов), корочек

цитрусовых (20–35 % пектинов), подсолнечника (15–25 % пектинов) и свеклы

(10–20 % пектинов). При правильном ведении технологических процессов они

дают студни, обладающие необходимой прочностью.

Количественное содержание пектина в плодах и растениях колеблется в

довольно широких пределах 0,8–28 % к сухой массе растительного сырья. Же-

лирующий пектиновый концентрат, полученный из яблочных выжимок, содер-

жит 10–16 % сухих веществ, свекловичный жом содержит 10 % пектина, но он

имеет невысокое качество.

Пектин широко применяется в различных областях народного хозяйства.

Так, например, возможно использование пектина для технических целей: для

шлихтования тканей, проклеивания бумаг, загустителей в косметике, производ-

стве красок и т.д. Пектин применяют в медицине как средство для выведения из

организма человека солей тяжелых металлов. Благоприятное воздействие ока-

зывают пектиновые вещества против вредного влияния ионизирующих излуче-

ний. Но основное применение пектин находит в пищевой промышленности, где

он используется в качестве загущающих веществ для производства джемов, же-

ле, мармелада; в хлебопечении – для предотвращения черствления хлебобулоч-

ных изделий; при производстве соусов и мороженого в качестве эмульгирую-

щего агента; для увеличения вязкости замутненных овощных соков; для стаби-

лизации кисломолочных продуктов и т. д.


Лист

7 АТО 00.00.000 ПЗ


Учитывая, что в настоящее время производство пектина в России отсут-

ствует, получение относительно дешевых пектиновых веществ позволило бы

решить в какой-то степени эту проблему. Несмотря на то, что пектин выделяют

из традиционного сырья, для его получения может использоваться и нетради-

ционное сырье. Картофельные очистки могут служить альтернативным источ-

ником получения пищевого пектина – дефицитного продукта для отечествен-

ной пищевой промышленности. Содержание пектиновых веществ в кожуре

картофеля в среднем составляет 14,1 %.

Пектин вырабатывается по различным производственным схемам, в кото-

рых, как правило, имеются три основные операции: извлечение пектина из под-

готовленного сырья, его очистка, выделение и сушка. Нет еще достаточно точ-

ных методов выделения пектинов из растительного сырья и их очистки, так как

строение пектинов окончательно не установлено. По современным взглядам,

пектиновые вещества представляют собой коллоидный комплекс полисахари-

дов кислого характера, состоящий из арабинана, галактана и так называемой

пектиновой кислоты.

Целью настоящей дипломной работы является исследование и разработка

технологии производства пектина из отходов переработки картофеля.

Для достижения поставленной цели сформулированы основные задачи

проведения исследований:

– определить условия для максимального выхода пектина;

– изучить качественные свойства полученного пектина;

– изучить целевую направленность полученного пектина;

– разработать технологию производства пектина из отходов перера-

ботки картофеля;

– разработать технологическую схему производства пектина;

– рассчитать ожидаемую экономическую эффективность разработанной

технологии получения пектина.


Лист

8 АТО 00.00.000 ПЗ


ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Определены условия для максимального выхода пектина. Установле-

но, что наибольший выход пектина получился при использовании лимонной

кислоты в качестве гидролизующего агента. Оптимальная кислотность гидро-

лизующего раствора равна 1, а температура гидролиз-экстрагирования состав-

ляет 70–100 °С в течение 2–5 ч.

2. Изучены качественные свойства полученного пектина. Выделенный

пектин соответствует нормам ГОСТ 29186-91 «Пектин. Технические условия»

по органолептическим показателям. Массовая доля влаги выделенного пектина

составляет 9 %, что также входит в норму.

3. Изучена целевая направленность полученного пектина. По результа-

там нашего исследования степень этерификации пектина, выделенного из кар-

тофельных очисток, составляет 45 %. Полученный пектин относится к группе

низкоэтерифицированных пектинов. Студнеобразующая способность иссле-

дуемого пектина составляет 73,2 кПа. Следовательно, с учетом степени этери-

фикации, можно сделать вывод о соответствии его студнеобразующей способ-

ности действующим стандартам. Данный пектин можно использовать в пище-

вой промышленности в качестве студне- и желеобразователя. Комплексообра-

зующая способность пектина, выделенного из картофельных очисток, составляет

208–213 мг Pb2+

/г пектина. Он обладает высокой комплексообразующей способ-

ностью по отношению к тяжелым металлам, поэтому может быть рекомендован

при отравлении тяжелыми металлами, в частности ионами свинца, а также для

профилактических целей на вредных для здоровья человека объектах.

4. Разработана технологическая схема получения пектина из отходов пе-

реработки картофеля, которая заключается в подготовке сырья (картофельные

очистки измельчали до размера частиц 1×1 мм), гидролиз-экстрагировании пек-

тина раствором лимонной кислоты рН 1 (объем раствора определяется из соот-

ношения сырья к гидролизующему агенту 1:2, оптимальная температура экст-


Лист

82 АТО 00.00.000 ПЗ


рагирования составляет 70–100 °С, а время гидролиза 2–5 ч. С увеличением

времени экстрагирования температуру рекомендуется снижать), фильтровании

твердых частиц, упаривании фильтрара (при температуре 100 °С в течение 2 ч),

осаждении пектиновых веществ 96 %-ным этиловым спиртом (соотношение

раствора к спирту составляет 1:1,5), отделении осажденного пектина центрифу-

гированием и высушивании в распылительной сушилке.

5. Рассчитана экономическая эффективность разработанной технологии

получения пектина. По предварительным расчетам ожидаемая прибыль от ис-

пользования разработанной технологии составляет 462,3 руб. за одну единицу

продукции. Оптовая цена полученного пектина в среднем на 7,6 % дешевле, чем

представленные на рынке.


Лист

83 АТО 00.00.000 ПЗ


ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

В обзоре литературы рассмотрены: химический состав картофельного

пектина, анализ рынка производства пектина, способы получения и области

применения пектина.

1.1 Химический состав картофельного пектина

Среднее содержание пектиновых веществ в кожуре картофеля составляет

14,1 % [19]. Пектиновые вещества являются полимерными соединениями с

большой молекулярной массой. Они построены из остатков галактуроновой ки-

слоты, являющейся продуктом окисления галактозы. Эти вещества неоднородны

и встречаются в виде протопектина, пектина, пектиновой и пектовой кислот. По-

следние три соединения обычно называют пектинами (пектином). Пектины, яв-

ляясь структурным элементом растительных тканей, способствуют поддержа-

нию в них тургора, повышают засухоустойчивость растений, устойчивость ово-

щей и фруктов при хранении [5, 45, 86].

Протопектин нерастворим в воде и находится в связанном состоянии, об-

разуя межклеточную прослойку в растительных тканях. Он служит как бы це-

ментирующим материалом для клеток, обусловливая твёрдость тканей [3, 22].

Существует мнение, что протопектин состоит из молекул пектиновых кислот,

цепочки которых связаны между собой через ионы кальция, магния и фосфорно-

кислые «мостики»; при этом молекула протопектина может образовывать ком-

плексы с целлюлозой и гемицеллюлозами [20].

Под действием ферментов, при кипячении в воде, нагревании с разбав-

ленными кислотами и щелочами происходят гидролиз протопектина с образо-

Изм. Лист.

№ докум. Подпись Дата

Лист

9 АТО 00.00.000 ПЗ

ванием растворимого в воде пектина. Этим объясняется размягчение картофеля

в процессе варки [19].

Пектины (Е 440) представляют собой полисахариды клеточных стенок.

Основным компонентом пектиновых полисахаридов являются полиуроновые

кислоты. У высших растений они состоят из остатков D-галактуроновой кисло-

ты, связанных С-1–С-4-связями, на долю которой в зависимости от источника

происхождения пектиновых веществ приходится от 83 до 90 %. Полигалакту-

рониды имеют линейную углеродную цепь с α-1,4-связями между остатками D-

галактопиранозилуроновой кислоты (рис. 1.1.1) [36, 54].

Рисунок 1.1.1 – Структура галактуроновой кислоты

Полигалактуроновая кислота чаще в той или иной степени метоксилиро-

вана (этерифицирована метиловым спиртом). В состав пектиновых веществ на-

ряду с мономером D-галактуроновой кислоты входят сахара D-галактоза, L-

рамноза, L-арабиноза, D-ксилоза. В некоторых пектиновых веществах обнару-

жены D-глюкоза, D-фруктоза. Таким образом, пектиновые вещества являются

гетерополисахаридами [38, 64].

Карбоксильная группа каждого остатка D-галактуроновой кислоты может

существовать в разных состояниях: образовывать соли с ионами определенных ме-

таллов, чаще всего кальция (пектат), причем атомы двух- и трехвалентных метал-

лов могут связывать несколько цепей полигалактуроновой кислоты; соль может

быть одновременно и метоксилирована (пектинат), или оставаться немодифициро-

ванной (пектовая кислота основа всех видов пектиновых веществ), или быть час-

тично метоксилированной (эту форму обычно называют пектином) [13, 47,94].


Лист

10 АТО 00.00.000 ПЗ

Незначительную часть в составе пектиновых веществ составляют нейтраль-

ные полисахариды арабинаны и галактаны, что и обусловливает гетерополи-

сахаридный характер пектина. Арабинаны представляют собой разветвленные

полимеры, состоящие из остатков L-арабофуранозы, соединенные между собой

α-С-1–С-5-связями [7]. Галактаны неразветвленные цепи, образованные из ос-

татков D-галактопиранозы, соединенных -С-1–С-4-связями. При этом возмож-

но, что часть карбоксильных групп галактуроновой кислоты этерифицирована

указанными нейтральными полисахаридами [16, 25].

Согласно современным представлениям пектин имеет линейную структу-

ру, в которой остатки D-галактуроновой кислоты имеют пиранозную конфигу-

рацию (рис. 1.1.2) [10].

Рисунок 1.1.2 – Пиранозная конфигурация остатков D-галактуроновой

кислоты

Используют и другой способ изображения молекулы пектина, в котором

отдельные кольца повернуты относительно друг друга и лежат в различных

плоскостях (рис. 1.1.3) [4].


Лист

11 АТО 00.00.000 ПЗ

Рисунок 1.1.3 – Структурная формула молекулы пектина

Структура и химический состав пектиновых веществ определяют простран-

ственную форму их молекул и характер взаимодействия с другими соединениями.

Установлено, что пектиновые вещества обладают структурой с ограниченной гиб-

костью, стабилизируемой водородными и гидрофобными связями [30].

Согласно современной отечественной номенклатуре в пектиновых веще-

ствах различают протопектин, пектин, пектиновую кислоту и пектинаты, пек-

товую кислоту и пектаты.

Протопектин – нерастворимый в воде природный пектин, сложного, точно

не установленного строения. Предполагают, что в состав его входят все рассмот-

ренные выше комплексы.

Пектин или растворимый пектин – водорастворимые полигалактуроновые

кислоты, метоксилированные в различной степени, образуется из протопектина

под действием кислот, щелочей или фермента протопектиназы.

Пектиновая кислота – высокомолекулярная полигалагтуроновая кислота,

часть карбоксильных групп которой этерифицирована метиловым спиртом. Соли ее

называются пектинатами.

Пектовая кислота получается из пектиновой кислоты в результате ее полно-

го деметоксилирования. Растворимость пектовой кислоты меньше, чем пектино-

вой. Соли пектовой кислоты называются пектатами [6, 42].

Выделенный и очищенный пектин представляет собой белый порошок. Мо-


Лист

12 АТО 00.00.000 ПЗ

лекулярная масса пектина изменяется в широких пределах и колеблется от

15 000 до 360 000 а.е.[9].

Пектин плохо растворяется в холодной воде, лучше ‒ в горячей с образова-

нием коллоидного раствора – золя. Растворимость пектина возрастает с уменьше-

нием молекулярной массы и увеличением степени этерификации. Пектиновые ки-

слоты нерастворимы в воде. Пектины из водных растворов осаждаются спиртом и

другими органическими растворителями [17, 21, 99].

В водных растворах макромолекула пектина имеет спиралевидную скру-

ченную цепь, карбоксильные группы которой расположены одна под другой. При

электролитической диссоциации этих групп возникают отталкивающие силы,

вследствие чего спиральная молекула выпрямляется, увеличиваются ее линейный

размер и вязкость. Пектин при катафорезе осаждается на аноде, что указывает на

отрицательный электрический заряд его частиц [8, 95].

Пектиновые вещества, обладая большой гидрофильностью, способно-

стью к набуханию и коллоидным характером растворов, играют важную роль

в качестве регуляторов водного обмена в растениях, а в продуктах – в фор-

мировании их структуры.

1.2 Анализ рынка производства пектина

Производство пектина – динамически развивающийся бизнес с ежегодным

увеличением производства на 3–4 %, его мировой объем составляет приблизи-

тельно 28–30 тыс. т в год. Пектины широко используются в различных отраслях

промышленности [15]. В настоящее время на рынок пищевых ингредиентов зна-

чительное влияние оказывают следующие факторы:

– отказ потребителей от искусственных пищевых добавок и генноизме-

ненных продуктов;

– увеличение спроса на готовые продукты и полуфабрикаты, и в то же


Лист

13 АТО 00.00.000 ПЗ

время рост требований к экологии продуктов, их вкусу, малому содержанию

жира и сахара;

– рост потребления натуральных и функциональных ингредиентов со

стороны производителей пищевых продуктов.

Пектин обладает целым комплексом свойств, необходимых для лечения и

профилактики здоровья человека, удовлетворяет всем представленным требова-

ниям, в связи с чем является востребованным ингредиентом и его производство

перспективно [24]. Он не имеет ограничений по применению и признан как цен-

ный пищевой продукт, нейтрален и не создает энергетического запаса в организ-

ме. В пищевой промышленности Всемирной Организацией Здравоохранения пек-

тин признан абсолютно безопасным продуктом [73].

Отечественный рынок пектина является одним из наиболее динамично раз-

вивающихся в отрасли пищевых ингредиентов – рост этого рынка находится на

уровне 17 %. Российский рынок пектина оценивается в 40–45 млн. $ и темпы его

роста сохраняются на довольно высоком уровне. Нынешняя потребность в пекти-

не только со стороны пищевой промышленности страны достигает 10 тыс. тонн в

год, а с учетом норм потребления для лечебно-профилактических целей – гораздо

больше [18, 34]. Целый ряд регионов России заражен радионуклидами и тяжелы-

ми металлами, выброшенными в результате Чернобыльской катастрофы, аварий

на химкомбинатах (ПО «Маяк») и предприятиях газовой промышленности, про-

веденных ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне (Казахстан) и др.

[78]. Воздействию тяжелых металлов подвергаются рабочие, добывающие

свинцовую руду, на сталелитейных, свинцово- и медеплавильных заводах, в

производстве аккумуляторов, при пайке, в типографиях, при изготовлении хру-

стального стекла или керамических изделий, этилированного бензина, свинцо-

вых красок и др.[50]. При норме потребления пектина (2–4 г на человека в сутки)

его потребляемость для страны, с населением более 143 млн. человек, превышает

210 тыс. тонн в год [14]. Все вышеперечисленное говорит о том, что потребность в

пектине велика и рынок сбыта пектина велик. Однако производство пектина в

России практически отсутствует. Весь пектин, представленный на российском


Лист

14 АТО 00.00.000 ПЗ

рынке, импортный. Несовершенство технологии, моральный и физический из-

нос оборудования привели к тому, что в настоящее время в России нет ни одно-

го завода или предприятия, вырабатывающего пектин, как для пищевых целей,

так и для предприятий многоотраслевого народного хозяйства, фармацевтики и

медицины [27, 44]. Растущий спрос на пектин полностью обеспечивается ино-

странными производителями. Крупнейшими поставщиками по итогам 2013 г.

стали компании Cargill (Франция), CP Kelco (Дания, Германия) и Herbstreith &

Fox (Германия). Стоит отметить, что за последний год с точки зрения распреде-

ления рыночных долей произошли изменения. Так, компания Cargill в 2014 го-

ду отодвинула на второе место традиционного лидера российского рынка пек-

тина – CP Kelco. Рост компании Cargill произошел как за счет общего увеличе-

ния объема рынка, так и за счет ослабления позиций компаний CP Kelco и

Danisco: в 2014 году по сравнению с 2013-м доля CP Kelco в натуральном вы-

ражении сократилась более чем на 2 %, а доля Danisco – на 3,5 % [11, 32]. Кро-

ме того, продолжается наращивание доли китайского производителя Yantai

Andre Pectin – за год рыночная доля этого игрока выросла на 3,1 %. Вполне ве-

роятно, что укрепление позиций китайского производителя идет в ущерб поль-

скому Pektowin, поскольку оба зарубежных поставщика продвигаются на рос-

сийском рынке усилиями одной компании – ООО «Союзоптторг». Можно

предположить, что доля Китая и дальше будет увеличиваться – выборочный

опрос потребителей выявил их положительное отношение к новому по-

ставщику [26, 84, 100]. Структура рынка пектина по иностранным производи-

телям в 2013–2014 гг. представлена на рис. 1.2.1.

В Россию пектин поставляют 8 компаний-дистрибьюторов, среди которых

наиболее крупными по объемам продаж являются ООО «Союзоптторг», ГК «Со-

юзснаб» и ЗАО «Балтийская группа». Характеристика российских поставщиков

пектина представлена в таблице 1.2.1.

Для производства пектинов можно использовать выжимки цитрусо-

вых, выжимки яблок, жом сахарной свеклы, сердцевины корзинок подсол-

нечника, выжимки топинамбура.


Лист

15 АТО 00.00.000 ПЗ

Рисунок 1.2.1 – Структура рынка пектина по иностранным производителям

в 2013–2014 гг., %

Таблица 1.2.1 – Характеристика российских поставщиков пектина

Поставщики Производители Статус

ООО «Союзоптторг»

(Санкт-Петербург)

Yantal Andre Pectin Эксклюзивный дистрибьютор в

России и СНГ

Pektowin Эксклюзивный дистрибьютор в

России и Казахстане

ГК «Союзснаб»

(Московская область) Cargill Дистрибьютор

ЗАО «Балтийская группа»

(Санкт-Петербург) Herbstreith & Fox Эксклюзивный представитель

ЗАО «Даниско»

(Московская область) Danisco

Эксклюзивный дистрибьютор в

России

ООО «КПФ Милорада»

(Москва) CP Kelco Дистрибьютор

Наиболее распространенным сырьем для получения пектина в мировой

практике стали выжимки лимона и яблок [65]. Крупнейшие зарубежные произво-

дители используют именно эти источники сырья. Вместе с тем, исследуются и

альтернативные источники. В частности, топинамбур (Jerusalem artichoke) рас-

22 %

21 %

19 %

19 %

9 %

10 %

Yantai Andre Pectin

Herbstreith & Fox

Cargill

CP Kelco

Danisco

Прочие


Лист

16 АТО 00.00.000 ПЗ

сматривается отечественными производителями как перспективное сырье для вы-

работки пектинов в России [33, 87].

Что касается российского рынка пектина, то он продается по такой высокой

цене, что не каждый отечественный производитель может себе позволить его при-

обретение. Одно из важнейших направлений повышения эффективности совре-

менного производства – более широкое вовлечение в переработку вторичных

сырьевых ресурсов [23].

Анализируя дальнейшие перспективы российского рынка пектинов, можно

предположить, что основной движущей силой по-прежнему останутся две облас-

ти: фруктово-ягодные наполнители и кондитерские изделия. При этом высокие

темпы роста спроса будут сохраняться дольше именно в первом сегменте. Отрасль

фруктово-ягодных наполнителей в России находится на стадии роста [61]. Произ-

водители наполнителей обладают значительным запасом по мощности производ-

ства продукции, доля импорта постепенно сокращается. До 2015 года темпы при-

роста объемов производства прогнозировались на уровне 12–14 %. Рынок конди-

терских изделий пастильно-мармеладной группы в свою очередь уже близок к

стадии насыщения. Принципиальное изменение ситуации возможно в случае вы-

хода на российский рынок первого производителя пектина из топинамбура. При

переработке плодово-ягодного сырья логическим завершением технологического

процесса является использование отходов для производства пектина, поэтому ак-

туально и перспективно возобновление его производства на территории России,

но по новой, современной технологии [57, 92, 98].

1.3 Способы получения и области применения пектина

Пектиновые вещества, полученные из различных растительных источников,

представляют собой порошки без запаха и слизистые на вкус, от светло-кремового

до коричневого цвета. Во влажной атмосфере пектины могут сорбировать до 20 %


Лист

17 АТО 00.00.000 ПЗ

воды. В избытке воды – растворяются. Одним из важнейших свойств пектинов

является их желирующая способность [2].

Желирование – процесс, при котором горячий пектиносодержащий раствор

при охлаждении образует плотное тело заданной формы, связывая при этом

большое количество жидкости.

Текстура образуемого геля и скорость желирования тесно связаны c показа-

телем степени этерификации. Высокоэтерифицированные пектины желируют при

более высоких температурах и быстрее, чем пектины с меньшей степенью этери-

фикации. Максимальная желирующая способность при минимальной скорости

желирования наблюдается при степени этерификации в пределах 60 % [29]. Высо-

коэтерифицированные пектины образуют гели в присутствии сахара, кислот и

при содержании сухого вещества не менее 55 %. Низкоэтерифицированные

пектины относительно независимо от присутствия сахара и кислот способны к

образованию гелей с двухвалентными катионами, например, Са2+

[48, 77]. Спо-

собность низкоэтерифицированных пектинов желировать при низком содержании

сухих веществ (сахара) и высоких значениях рН используют в производстве молоч-

ных и диетических продуктов, например, для страдающих сахарным диабетом [31].

Комплексообразующая способность пектина основана на его взаимодейст-

вии с ионами тяжелых и радиоактивных металлов. Благодаря этому свойству пек-

тина, его включают в рацион питания лиц, находящихся в среде, загрязненной ра-

дионуклидами, и имеющих контакт с тяжелыми металлами [55]. Оптимальная

профилактическая доза пектина составляет 4 г в сутки, а в условиях радиоактив-

ного загрязнения – не менее 15–16 г [58].

Функциональные свойства пектинов позволяют использовать их во многих

отраслях пищевой промышленности как:

– студнеобразователь при изготовлении желейно-пастильных изделий

(мармелада, зефира, пастилы, начинки для конфет, крема торта);

– добавка к лечебным сортам хлебо-булочных и макаронных изделий, для

выпечки нечерствеющих сортов хлеба;

– желеобразователь в производстве фруктво-ягодных наполнителей (для


Лист

18 АТО 00.00.000 ПЗ

хлебобулочных изделий), конфитюров и прочих плодоовощных консервов; во

фруктовых начинках для молочных продуктов пектины обеспечивают необходи-

мые реологические свойства и гарантируют хорошую способность к механиче-

скому дозированию. Во фруктовых начинках для йогуртов пектины образуют

гладкую и мягкую структуру и подчеркивают вкус исходного фруктового сырья;

– эмульгатор для изготовления майонеза и жидких маргаринов в масло-

жировой промышленности;

– стабилизатор при изготовлении безалкогольных напитков и различных

купажированных соков с мякотью, концентрированных фруктовых напитков;

– введение пектина в кисломолочные продукты позволяет также сущест-

венно увеличить сроки их хранения;

– в молочном производстве для стабилизации кисломолочных продуктов,

сквашенных или непосредственно подкисленных (соединения фруктового сок +

молоко). Пектин реагирует с казеином, предотвращает коагуляцию казеина и по-

зволяет пастеризацию кисломолочных продуктов для продления срока хранения;

– в производстве мороженого (в качестве стабилизатора только при выра-

ботке плодово-ягодного мороженого);

– в производстве сыров (для увеличения их водопоглотительной способно-

сти, гелей, киселей, муссов;

– в производстве диетического и лечебно - профилактического питания для

детей и взрослых пектины используются в качестве источников растворимых пи-

щевых волокон, а также добавок, которые способствуют связыванию ионов тяже-

лых металлов и их выведению из организма;

– при применении в производстве кетчупов яблочные пектины компенси-

руют недостаточное действие природных пектинов томатов и улучшают реологи-

ческие свойства готового продукта [12, 40].

В медицине пектин применяется как в профилактических целях, так и в ка-

честве лечебного средства:

– в профилактических целях при работе с отравляющими веществами;


Лист

19 АТО 00.00.000 ПЗ

– при лечении лучевой болезни;

– в профилактических целях при работе в горнодобывающей отрасли;

– при заболевании органов пищеварения;

– при лечении диарейных инфекций;

– при полиартритах;

– при лечении сахарного диабета;

– при лечении гемофилии, при заживлении ран и ожогов;

– при лечении язв желудка и профилактике рака толстой кишки;

– в качестве составной структурирующей части лекарственных препара-

тов в фармацевтике [28].

Пектины нашли применение в лечении острых кишечных инфекций. Уста-

новлено, что, в зависимости от концентрации пектина и микробной нагрузки,

происходит угнетение роста микроорганизмов в течение 2 ч и более. Наиболее

благоприятный биоценоз по составу микробной флоры в кишечнике достигается

при добавлении яблочного пектина, который, к тому же, способствует наилучше-

му усвоению пищи при одновременном снижении аппетита [35].

Пектин оказывает положительное влияние на некоторые показатели им-

мунитета. Низкометоксилированные пектины способствуют ускоренному вы-

ведению из организма радиоактивных веществ. Пектин адсорбирует уксусно-

кислый свинец сильнее активированного угля. Он обладает активной комплек-

сообразующей способностью по отношению к радиоактивному кобальту,

стронцию, цезию, цирконию, рутению, иттрию и другим металлам [52]. В про-

цессе усвоения пектин превращается в пектиновую кислоту, которая соединя-

ется с тяжелыми металлами и радионуклидами, образуя нерастворимые соли,

выделяемые из организма естественным путем. Есть и другой механизм выве-

дения из организма радиоактивных веществ – он возможен благодаря способ-

ности низкомолекулярной фракции пектина проникать в кровь и образовывать

связанные комплексы с последующим естественным удалением [79, 85, 96].

Пектины являются вспомогательным средством при приготовлении многих


Лист

20 АТО 00.00.000 ПЗ

лекарственных форм, служат основой для получения пастилок, суппозиториев,

являются исходным сырьем в приготовлении гидрогелей, таблеток, мягких жела-

тиновых и ректальных капсул, свечей. Используется их пролонгированное действие

в таблетках, микстурах с разными лекарственными препаратами [89].

Введение пектина может усилить терапевтический эффект или снизить по-

бочное негативное действие лекарственных препаратов. Пектины усиливают дей-

ствие противотуберкулезных препаратов. В целом, установлена перспективность

использования пектинов в лечении и профилактике многих заболеваний [91].

В косметике пектин применяется как стабилизатор и эмульгатор паст, ма-

зей, кремов и масел, имеющих растительную основу. В дезодорантах и зубных

пастах - для придания аромата свежести. В лосьонах и шампунях – как тонизи-

рующий стабилизатор и сгуститель [37].

Пектин может использоваться для технических целей:

– в производстве D-галактуроновой кислоты;

– в геологии используется в качестве пектинового клея при бурении;

– в текстильной промышленности при отделке тканей;

– в литейном производстве в качестве добавки в формовочные смеси, бла-

годаря чему достигается более высокая точность отливок;

– в металлообрабатывающей промышленности при закалке деталей;

– в полиграфии при закреплении печатных материалов [49].

Все схемы получения пектина состоят из следующих основных стадий: под-

готовка пектиносодержащего сырья; гидролиз-экстрагирование пектина минераль-

ными или органическими кислотами; фильтрование экстракта; осветление фильт-

рата; концентрирование экстракта; осаждение пектиновых веществ алифатически-

ми спиртами или солями поливалентных металлов; очистка пектина; сушка [1].

Сырье для пектинового производства должно содержать минимальное

количество восстанавливающих сахаров, поскольку при реакции с аминокисло-

тами образуются окрашенные продукты (меланоидины) [82].

Содержание балластных веществ в сухом пектине не должно превышать


Лист

21 АТО 00.00.000 ПЗ

30 % (для пектина, используемого в пищевой промышленности), для изготов-

ления лекарственных препаратов чистота пектина должна быть гораздо выше.

Наличие балластных веществ в пектине снижает их студнеобразующую спо-

собность и ухудшает комплексообразование. Поэтому перед извлечением пектино-

вых веществ проводится экстрагирование водорастворимых компонентов [70, 76].

Основным процессом при производстве пектинов является экстрагирова-

ние. Процесс экстрагирования включает две сопряженные стадии: кислотного

гидролиза протопектина и молекулярной диффузии растворившегося пектина

из частицы сырья в экстрагент [1].

При обработке сырья кислотой протекает три гидролитических процесса:

гидролиз солей (пектинатов), гидролиз сложноэфирных связей (деэтерификация),

гидролиз гликозидных связей (деполимеризация). Последние два процесса являют-

ся нежелательными, поскольку ухудшают качество целевого продукта. Поэтому

используются мягкие условия выделения пектиновых веществ [41,59].

Гидромодуль процесса (ГМ) – отношение массы раствора к массе сухого

сырья – поддерживают обычно достаточно высоким (от 8 до 30) для создания за-

данного значения рН среды и обеспечения высокой степени извлечения целевого

продукта вследствие совмещения процесса гидролиза и экстрагирования пектино-

вых веществ. Минимальное значение гидромодуля, при котором создаются усло-

вия для эффективного гидролиза для свекловичного жома (влажность 90 %), равна

7,6, для мандариновых вытяжек (влажность 83 %) – 5,0 [39].

Гидролиз кислотами при повышенных температурах приводит к деструк-

ции пектиновых веществ. Перспективным направлением является фермента-

тивный катализ. Действие на выжимки ферментного препарата целлокандина

(комплекс гемицеллюлаз и целлюлаз), предварительно частично освобожденно-

го от пектолитических ферментов, сопровождается расщеплением связей пек-

тиновых веществ с компонентами клеточных стенок и высвобождением мало-

деградированного пектина. Молекулярная масса полученного продукта в 2–3

раза выше, чем пектина, выделенного кислотным экстрагированием, и достига-

ет 40 тыс.; прочность желе составляет 500–530 мм рт. ст. [56, 75].


Лист

22 АТО 00.00.000 ПЗ

Концентрирование экстракта обычно проводят упариванием в вакууме.

Процесс является достаточно энергозатратным. Показано, что перспективным

способом концентрирования может быть ультрафильтрация [43].

Выделение пектиновых веществ из раствора осуществляют осаждением

либо солями металлов (хлорид алюминия), либо этанолом. Осаждение пектина

спиртом зависит от его концентрации. При увеличении концентрации спирта от

40 до 96 % чистота пектина более 85 %, содержание метоксильных групп сни-

жается, выход увеличивается почти в два раза [51].

Производство пектина из выжимок яблок.

Скорость экстрагирования пектина существенно зависит от размера частиц

твердой фазы. Минимальный размер частиц для яблочных выжимок, необходи-

мый для проведения эффективного гидролиза, составляет (0,2–0,4) × 10–3

м [46].

Предварительной стадией процесса является промывка сушеных яблоч-

ных выжимок (3 раза) водой при 30–35 °С. Отработанные выжимки используют

на корм животным [60].

Гидролиз-экстрагирование осуществляют в экстракторе периодического

действия водным раствором азотной (соляной) кислоты при следующих усло-

виях: рН 1,5–2,0; 70–80 °С; ГМ 10–12; 3,0–3,5 ч. Экстракт отделяют на прессах.

Выжимки снова загружают в экстрактор и обрабатывают в течение 1,5–2 ч во-

дой при температуре 45–50 °С; ГМ 12–14. После отделения раствора его объе-

диняют с экстрактом и дают отстояться в течение 2–4 ч. Среднее содержание

свободных веществ в экстракте 1,0–1,2 %, включая 0,3–0,4 % пектиновых ве-

ществ. Экстракт сепарируют и фильтруют [81, 97].

Концентрирование экстракта проводят в двухкорпусных вакуум-выпарных

установках при температуре не более 75 °С до содержания в растворе свободных

веществ 6–7 % (рН 1,7–2,2), в том числе 2,5–3,5 % пектиновых веществ [53].

После охлаждения раствора до 25 °С пектиновые вещества осаждают 3х-

кратным количеством этанола (90–95 %) при рН 1,7–1,9. Полученную суспен-

зию разделяют на центрифуге. Коагулят с влажностью 70–75 % направляют в


Лист

23 АТО 00.00.000 ПЗ

промыватель, где его смешивают с 70 % этанолом при ГМ 8, и суспензию раз-

деляют в центрифуге. Далее пектин промывается этанолом (90–95 %) при ГМ 8,

и суспензию также подвергают центрифугированию. Очищенный пектин пода-

ется на сушку, которую осуществляют на барабанной вакуум-сушилке при тем-

пературе не выше 60 °С в течение 2–3 ч. до влажности 8 %. По окончании суш-

ки пектин измельчают на молотковой дробилке до порошка с размером частиц

не более 0,4 мм [38, 74].

Пектин, полученный из выжимок яблок, применяют в основном в кондитер-

ской промышленности для производства зефира, мармелада, желейных конфет.

Для получения высокоэтерифицированного яблочного пектина со степе-

нью этерификации (СЭ) около 80 % условия должны быть следующими: кон-

центрация экстрагента (соляная кислота) – 0,2 %; ГМ 5,0; температура 70 °С,

продолжительность 1,5 ч. При получении низкоэтерифицированного пектина

(СЭ 36,6 %): концентрация кислоты – 0,4 %; ГМ 5; температура 80–85 °С, про-

должительность 3 ч [62, 67].

Производство пектиновых веществ из выжимок цитрусовых плодов.

Цитрусовые пектины получают из цедры лимона и лайма, иногда апель-

синов и грейпфрутов. Для получения пектина в основном применяют сушеное

пектиносодержащее сырье. Подготовка к процессу экстрагирования сушеного

сырья заключается в измельчении и однократной или двукратной промывке во-

дой температурой 10–20 °С [71, 90].

Для гидролиза протопектина используют различные кислоты: соляную, сер-

нистую, серную, азотную, лимонную, уксусную и фосфорную. Наиболее часто

применяют серную и сернистую кислоты, обладающие отбеливающим эффектом.

Однако использование этих кислот усложняет аппаратурное оформление процес-

са. Поэтому при разработке новых технологий предпочтение отдают азотной или

лимонной кислоте [29, 88]. В зависимости от вида сырья и применяемой кислоты

экстрагирование пектиновых веществ ведут при температуре 70–95 °С, рН 2,2–2,8

в течение 1–2 ч. По окончании процесса проводят разделение твердой и жидкой


Лист

24 АТО 00.00.000 ПЗ

фаз фильтрованием. Полученный экстракт очищают механическим сепарировани-

ем с последующей фильтрацией через активированный уголь [93].

Из осветленного экстракта пектиновые вещества выделяют осаждением

алифатическими спиртами (этанол, изопропанол) или солями поливалентных ме-

таллов (хлориды алюминия или кальция). При осаждении спиртом пектиновый

экстракт предварительно концентрируют в вакуум-выпарных аппаратах до содер-

жания свободных веществ 6–7 %. При осаждении солями металлов экстракт ней-

трализуют до рН 6–7, используя, как правило, гидроксид аммония [45, 66].

Осадок пектина отделяют от маточного раствора либо фильтрацией с по-

следующим прессованием, либо центрифугированием. Пектиновый коагулят

измельчают и отправляют на очистку для снижения зольности готового про-

дукта и получения пектина с требуемыми показателями [34].

Очистка пектина заключается в его промывке спиртом различной концен-

трации (2–3 раза) или очистке по следующей схеме: мягкая деэтерификация

смесью спирта с минеральной кислотой; промывка концентрированным спир-

том (94–96 %); забуферивание пектина смесью спирта и щелочи [25].

Производство пектина из свекловичного жома.

Подготовка сырья заключается в удалении сахара, ароматических, красящих

веществ, солей и др. Сушка должна проводиться при мягких температурных режи-

мах. Конечная температура теплоносителя должна быть не выше 140–150 °С [63].

Гидролиз-экстрагирование жома ведут раствором 1,1–1,5 % соляной ки-

слоты (рН 0,6–0,8) при ГМ 15–16, температуре 70–76 °С в течение 2–2,5 ч. при

периодическом перемешивании в вертикальном экстракторе. Степень экстраги-

рования составляет 52 %. Экстракт отфильтровывают, жом заливают водой

температуры 65–70 °С и выдерживают 40 мин, после чего раствор отфильтро-

вывают и объединяют с первым экстрактом. Экстракт представляет собой про-

зрачную жидкость светло-серого цвета, содержит 0,5–0,8 % пектиновых ве-

ществ и имеет плотность 1,01–1,02; рН 0,6–0,7. Отработанный жом нейтрализуют

аммиачной водой и направляют на корм скоту [41, 83].


Лист

25 АТО 00.00.000 ПЗ

Пектиновый экстракт после отстаивания и охлаждения подают в осадитель.

Осаждение пектина осуществляют (после нейтрализации 25 % раствором гидро-

ксида аммония) при рН 6,0–6,5 и температуре 30–35 °С хлоридом алюминия. Пек-

тино-алюминиевый коагулят представляет собой осадок темно-серого цвета с

влажностью после фильтрации 97–98 %. Коагулят отпрессовывают до влажности

73–75 %, измельчают на молотковой дробилке и направляют на очистку [31].

Очистка продукта состоит из четырех стадий промывки коагулята спир-

товыми растворами:

1. Соотношение коагулята и этанола (96 %), содержащего 7,2 % соляной

кислоты – 1:2,5, продолжительность – 25–30 мин;

2. Соотношение этанола и коагулята – 1:4, продолжительность – 15 мин;

3. 70 % этанол;

4. 96 % этанол, содержащий 0,4–0,75 % гидроксида аммония в соотно-

шении 1:3,5, продолжительность – 15 мин.

Сушку пектина осуществляют в вакуум-сушилках (53,2–66,5 кПа) при

температуре 55–65 °С в течение 5–6 ч до влажности не более 14 %. Далее пек-

тин измельчают и просеивают, выход продукта составляет 17–18 %. Степень

метоксилирования не менее 35 %, содержание ацетильных групп не должно

превышать 0,5 % [69, 80].

Товарный свекловичный пектин имеет вид однородного серого порошка

со слабокислым вкусом с содержанием пектина не менее 70 %; степень меток-

силирования продукта должна быть не менее 35 %; содержание золы – не более

3,5 %. Водный раствор пектина (1 %) имеет рН 3,0–3,8. Горячий раствор, содер-

жащий 1 % пектина и 70 % сахара, должен давать по истечении 15–30 мин по-

сле отливки в формы прочный студень [14, 27].

Характеристика полученных различными способами пектиновых веществ

приведена в таблице 1.3.1.

Из 10 т жома получается 55 м3

экстракта с содержанием пектиновых ве-

ществ 2,0–2,2 % или 1,1 т пектина (расход 96 % этанола – 110 т), а из 10 т сухо-


Лист

26 АТО 00.00.000 ПЗ

го жома – 1,26 т пектина. На 1 т пектина расходуется 2,27 т HCl или 22,7 т 10 %

HCl и 100 т 96 % этанола [68].

Таблица 1.3.1 – Характеристика пектиновых веществ, полученных из све-

жего жома сахарной свеклы

Параметры опыта 1 2 3 4

Гидролизующий реагент HCl HCl SO2 SO2

рН 0,7 1,0 2,0 2,0

Температура, °С 40 70 70 60

Продолжительность, ч 22 2 12 12

Гидромодуль 6 6 6 6

Уронидная составляющая, % 74,4 85,8 83,0 82,0

Метоксильные группы, % 5,35 6,6 6,0 5,8

Ацетильные группы, % 0,85 0,86 0,85 1,1

Молекулярная масса, Да 30 103

35 103

40 103

35 103

Крепость желе, кПа 70,66 55,99 70,66 53,33

Переработка нетрадиционного сырья.

Увеличить ресурсы студнеобразователей можно за счет использования

нетрадиционных источников, представленных в таблице 1.3.2 [72].

Таблица 1.3.2 – Основные технологические параметры получения пекти-

нов из нетрадиционного сырья

Параметры Виноградные

выжимки

Кора хвойных

деревьев

Корзинки

подсолнечника

Кормовые

арбузы

Экстрагент Раствор HCl

0,5 % оксалата

аммония

0,4 % раствор

HCl Раствор HCl

рН 1,1 – – 0,88–0,9

ГМ 5 30 15-16 30

Температура, °С 70 100 80 70

Время, мин. 320 – 60-90 360


Лист

27 АТО 00.00.000 ПЗ

Продолжение таблицы 1.3.2

Параметры Виноградные

выжимки

Кора хвойных

деревьев

Корзинки

подсолнечника

Кормовые

арбузы

Осадитель Этанол – AlCl3 CaCl2

Выход, масс. % 4,1–6,6 – – –

Студнеобразующая

способность, кПа 59,8 – 66,5 – 26,6–39,9 –

Степень этерификации, % – – – –

Ацетильное число – – – –

1.4 Заключение по обзору литературы и задачи исследований

Пектиновые вещества – полимерные соединения с большой молекулярной

массой. Пектиновые вещества являются составным комплексом растительного

сырья. Наибольшее количество пектиновых веществ находится в плодах и кор-

неплодах. Наиболее распространенным пектинсодержащим сырьем являются

семечковые плоды (яблоки), корнеплоды (сахарная и столовая свекла), субтро-

пические цитрусовые, стебли и соцветия подсолнечника, клубни топинамбура и

др. Наличие в молекуле полимера свободных карбоксильных и гидроксильных

групп галактуроновой кислоты обуславливает его свойство связывать в желу-

дочно-кишечном тракте ионы токсичных металлов с последующим образовани-

ем нерастворимых комплексов (пектаты, пектинаты), которые не всасываются и

выводятся из организма.

В связи с загрязнением окружающей среды и всё большим поступлением

в организм человека избыточных количеств тяжелых металлов и радионуклеи-

дов, спрос пектина в медицине, а также и в пищевой промышленности, растёт.

К сожалению, производство пектина в России отсутствует. Весь пектин в Рос-

сию поставляют из Франции, Дании, Германии, Китая. Поэтому возобновление


Лист

28 АТО 00.00.000 ПЗ

его производства на территории России актуально и перспективно, но для этого

нужна новая, современная технология.

В медицине пектин используется при лечении желудочно-кишечного трак-

та, для профилактики сахарного диабета, онкозаболеваний. Благодаря способно-

сти пектиновых веществ не расщепляться под действием ферментов желудка, а

также взаимодействовать с ионами различных металлов, они используются как

профилактическое средство при интоксикации организма тяжелыми металлами.

Функциональные свойства пектинов позволяют использовать их во многих

отраслях пищевой промышленности как студнеобразователь, желеобразователь,

эмульгатор, стабилизатор.

На основании анализа литературных источников сформулированы цель и

задачи собственных исследований.

Целью работы является исследование и разработка технологии получения

пектина из отходов переработки картофеля.

Для достижения поставленной цели сформулированы основные задачи

проведения исследований:

– разработать технологическую схему получения пектина;

– определить оптимальные условия для максимального выхода пектина

из отходов переработки картофеля;

– изучить свойства полученного пектина;

– рассчитать ожидаемую экономическую эффективность разработанной

технологии получения пектина.


Лист

29 АТО 00.00.000 ПЗ

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В настоящей главе изложена схема выполнения работы и ее описание,

охарактеризованы объекты и основные методы исследований; приведены

результаты проведенных исследований.

2.1 Организация выполнения работы

Теоретические и экспериментальные исследования выполнены в соответ-

ствии с поставленными задачами на кафедре «Бионанотехнология» Федераль-

ного государственного бюджетного образовательного учреждения высшего об-

разования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

(университет)». Общая схема проведения исследования представлена на рисун-

ке 2.1.1. Работа состояла из нескольких последовательных этапов.

На первом теоретическом этапе для обоснования цели и формулировки

задач собственных исследований провели анализ отечественных и зарубежных

литературных источников по теме исследования, обосновали цель и сформули-

ровали задачи исследования.

На втором этапе исследования определяли условия для максимального

выхода пектина: подбирали кислоту в качестве лучшего гидролизующего аген-

та и оптимальное время, рН и температуру гидролиза.

На третьем этапе изучали качественные свойства полученного пекти-

на, определяли органолептические показатели, влагу, степень этерификации

и содержание нитратов.

На четвертом этапе изучали целевую направленность полученного пекти-

на: определяли степень этерификации, студнеобразующую способность, ком-

плексообразующую способность.


Лист

30 АТО.00.00.000 ПЗ


Рисунок 2.1.1 – Общая схема проведения исследований

Изучение качествен-

ных свойств получен-

ного пектина

– определение органолептических пока-

зателей;

– определение количества влаги.

Определение условий

для максимального

выхода пектина

– подбор кислоты в качестве лучшего

гидролизующего агента;

– подбор оптимального времени, рН и

температуры гидролиза.

Изучение целевой

направленности

полученного пектина

– степень этерификации;

– студнеобразующая способность;

– комплексообразующая способность.

Практическая реализация результатов исследования

Исследование и разработка технологии получения пектина из отходов

переработки картофеля

Анализ отечественной и зарубежной литературы,

обоснование цели и формулировка задач исследования


Лист

31 АТО.00.00.000 ПЗ


2.2 Объекты исследований

В качестве объекта исследования были использованы картофельные очистки,

полученные из столовых сортов картофеля, выращенных на территории России.

На разных этапах исследования использовали следующие химические ре-

активы и оборудование:

– термостат Shaking incubator LSI-3016R («Labtech», Корея);

– КВАРЦ-21М влагомер Чижовой (Биолайт, Россия);

– текстуроанализатор «Структурометр СТ-2» (ООО «Техком», Россия);

– рефрактометр ИРФ-454Б2М (АО «КОМЗ», Россия);

– магнитная мешалка MS–01 (ELMI, Латвия);

– рН-метр 150МИ №7045 («Измерительная техника ИТ», Россия);

– электронные лабораторные весы ВК 600.1 («Масса-К», Россия);

– водяная баня с цифровым контроллером WB–6 («Wise Bath», Корея);

– эксикатор («Апекслаб», Россия);

– колбы плоскодонные («Апекслаб», Россия);

– стакан химический («Апекслаб», Россия);

– мерная пипетка («Апекслаб», Россия);

– микробиологический шпатель (Aptaca, Россия);

– воронки стеклянные («Апекслаб», Россия);

– бумага фильтровальная по ГОСТ 12026 (ООО «Реактив», Россия);

– вода дистиллированная, соответствующая ГОСТ 6709-72 «Вода дис-

тиллированная. Технические условия»;

– ЭДТА (ЗАО «Химсервис», Россия);

– аммиачный буфер, соответствующий ГОСТ 3760-79 «Реактивы. Ам-

миак водный. Технические условия»;

– сульфат цинка («ВитаХим», Екатеринбург);

– лимонная кислота (ООО «Конверт – Сервис М», Россия);

– соляная кислота по ГОСТ 3118-77 («Сигма Тек», Россия);


Лист

32 АТО.00.00.000 ПЗ


– гидроксид натрия (ООО «Алькор ХЛП», Россия);

– ацетат свинца («Электровек Сталь», Россия);

– винная кислота («Сигма Тек», Россия);

– индикатор бромтимоловый синий (ООО «Вектон», Россия);

– индикатор крезоловый красный (ООО «Вектон», Россия);

– индикатор феноловый красный (ООО «Вектон», Россия);

– индикатор эриохром черный (ООО «Вектон», Россия);

– спирт этиловый 96%-ный по ГОСТ Р 51652 («РостовФарм», Россия);

2.3 Методы исследований

Экспериментальные исследования проводили с учетом современной методо-

логии исследования с помощью общепринятых, стандартных и оригинальных ме-

тодов биохимического, физико-химического, структурно-механического анализа.

Перед началом исследования необходимо подготовить картофельные очи-

стки. Для этого аналитическую пробу сырья (150 г) измельчали до размера частиц

1×1 мм. Массу пробы определяли на электронных лабораторных весах ВК 600.1.

Далее готовили гидролизующий агент. В ходе анализа отечественной и

зарубежной литературы было выяснено, что лучшими гидролизующими аген-

тами для выделения пектина являются лимонная и соляная кислоты. Для приго-

товления гидролизующего раствора взяли две плоскодонные колбы и подкис-

ляли дистиллированную воду в одной колбе – соляной кислотой, в другой –

лимонной кислотой. Объем растворов определялся из соотношения 1:2 (на 150

г сырья 300 мл раствора).

Приготовленными растворами залили две аналитические пробы сырья и

поставили в термостат Shaking incubator LSI-3016R. С помощью анализа литера-

турных данных выяснили, что оптимальная температура экстрагирования со-

ставляет 70–100 °С, а время гидролиза 2–5 ч. С увеличением времени экстраги-


Лист

33 АТО.00.00.000 ПЗ


рования температуру рекомендуется снижать.

После процесса гидролиз-экстрагирования твёрдые частицы смеси от-

фильтровали с помощью фильтровальной бумаги, а фильтраты поставили упа-

риваться на водяную баню с цифровым контроллером WB–6 при температуре

100 °С в течение 2 ч.

Далее растворы остудили до комнатной температуры и провели осажде-

ние пектиновых веществ 96 %-ным этиловым спиртом. Соотношение раствора

к спирту составляло 1:1,5.

Осажденный пектин отфильтровали через складчатый бумажный

фильтр, высушили на воздухе. Высушенный пектин взвесили на электронных

лабораторных весах ВК 600.1.

Для определения органолептических показателей пектина часть пробы

продукта поместили на лист белой бумаги и при дневном свете визуально оп-

ределили внешний вид и цвет, а также вкус и цвет на соответствие их стандар-

там ГОСТ 29186-91 «Пектин. Технические условия» [4].

Массовую долю влаги определяли на аналоге прибора Чижовой

КВАРЦ-21М. Принцип работы прибора заключается в обезвоживании выпари-

ванием образца сырья за счет его прогрева при требуемой температуре в тече-

ние заданного времени. Обезвоживание образца производится в специальных

пакетах из слабо приклеенной бумаги типа ротаторной или газетной [56].

Для проведения опыта предварительно заготовили пакеты из пористой

непроклеенной бумаги из квадратных листов со стороной 16 см. Края паке-

тов загнули на расстоянии 1 см. Пакеты высушивали в приборе Чижовой в

течение 3 мин, вынимали, взвешивали и хранили в эксикаторе, чтобы они

оставались сухими.

На чашку технических весов поместили предварительно высушенный и

взвешенный пакет, взвесили в нем 1 г пектина. Затем пакет поместили в прибор

Чижовой, нагретый до температуры 103±1 °С. Прибор закрыли и сушили пакет

в течение 5 мин. Высушенный пакет с пектином охладили в эксикаторе в тече-

ние 3–4 мин и взвесили.


Лист

34 АТО.00.00.000 ПЗ


Массовую долю влаги пектина в % вычисляли по формуле (2.3.1):

-

(2.3.1)

где М1 – масса навески с пакетом до высушивания, г;

М2 – масса навески с пакетом после высушивания, г;

М – масса навески, взятая для высушивания, г.

Определение степени этерификации основывалось на потенциометриче-

ском титровании раствора пектина раствором 0,1 моль/дм3 гидроксида натрия.

Для этого пробу пектина массой 0,5 г помещали в коническую колбу и заливали

100 см3

дистиллированной воды. Колбу плотно закрыли и тщательно взбалты-

вали до полного растворения пектина. Пробу титровали раствором 0,1 моль/дм3

гидроксида натрия в присутствии шести капель смешанного индикатора Хин-

тона (водные растворы с массовой долей 0,4 % индикаторов: бромтимолового

синего, крезолового красного, фенолового красного смешивают в соотношении

1:1:3) до розового окрашивания, не исчезающего в течение 30 с [44]. Учитыва-

ли объем израсходованного раствора гидроксида натрия. Затем приливали 50

см3 того же раствора гидроксида натрия, плотно закрывали колбу и оставляли

на 1 час для омыления этерифицированных карбоксильных групп. После этого

к раствору прибавляли пипеткой 50 см3 раствора 0,1 моль/дм

3 соляной кислоты,

а ее избыток вновь оттитровывали раствором 0,1 моль/дм3 гидроксида натрия.

Степень этерификации в % вычисляют по формуле (2.3.2):

(2.3.2)

где V1 – объем раствора гидроксида натрия 0,1 моль/дм3, используемого на

первое титрование, см3;


Лист

35 АТО.00.00.000 ПЗ


V2 – объем раствора гидроксида натрия 0,1 моль/дм3, используемого на

второе титрование, см3.

Студнеобразующую способность определяли при помощи текстуроанали-

затора «Структурометр СТ-2». Пробу пектина массой 1,08 г, взятую с точно-

стью до 0,01 г, смешивали со 158,18 г сахара-песка, добавляли 100 см3 дистил-

лированной воды и тщательно перемешивали. Колбу с содержимым нагревали

с постоянным помешиванием до кипения. Далее внесли 0,7–0,8 см3 50 %-ной

винной кислоты (до pH 2,9–3,0) и уваривали до содержания сухих веществ в

растворе 72–73 %. Содержание сухих веществ определяли на рефрактометре.

Готовую массу сразу разливали в стандартные стаканы размером h (высо-

та) = 39 мм, d (диаметр) = 40 мм до метки на высоту 36–37 мм так, чтобы обра-

зовавшаяся пленка не попала в стаканы. Через одну минуту после розлива сня-

ли с желе пленку, покрыли поверхность вазелиновым маслом, вводя 3–4 капли

его из пипетки. После этого стаканы поместили в водяную баню с температу-

рой 20 °C на 14–15 мин [34].

При проведении измерения стакан с желе установили на столик структуро-

метра, так чтобы его центральная ось совпадала с осью рабочего инструмента

структурометра. Режим и начальные параметры работы структурометра установи-

ли следующими: V (скорость перемещения столика) = 65 мм/мин, H=7 мм, T=10 с.

По нажатию кнопки «Старт» значения F (начальное усилие) и H (высота)

обнуляются. Столик движется вверх с заданной скоростью. Отсчет перемеще-

ния начинается с момента начала движения. Когда перемещение достигает за-

данного значения H, столик останавливается. Звучит короткий звуковой сигнал.

Начинается отсчет паузы [20]. Через время T звучит короткий звуковой сигнал.

Стол начинает двигаться вниз с максимальной скоростью в исходное положе-

ние. На индикатор выводится значение максимального усилия при движении

столика вверх и значение максимального усилия при движении столика вниз.

Для определения комплексообразующей способности полученного пек-

тина использовали метод обратного (трилонометрического) титрования. В хи-


Лист

36 АТО.00.00.000 ПЗ


мический стакан емкостью 250 мл внесли 0,5 г пектина, залили 100 мл дистил-

лированной воды и перемешивали в течение 10 минут на магнитной мешалке

MS–01. Затем в стакан с помощью мерной пипетки прилили 50 мл стандартного

0,035 н раствора ацетата свинца. При этом образовался рыхлый осадок. Содер-

жимое стакана перемешали, количественно перенесли в мерную колбу на 250

мл и довели до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивая. Оста-

вили при комнатной температуре на 1 час, для установления равновесия между

раствором и осадком. Далее содержимое мерной колбы фильтровали через бу-

мажный фильтр. Первую порцию фильтрата отбросили, а из последующих ото-

брали 20 мл свинца для анализа. Анализ остаточного свинца в растворе после

осаждения пектината свинца проводили комплексонометрически: отобранную

пробу 20 мл поместили в титровальную коническую колбу на 250 мл, прилили

20 мл 0,05 н раствора трилона Б (ЭДТА), 15 мл раствора аммиачного буфера и

на кончике шпателя индикатор эриохрома черного Т [16]. Полученный раствор

в колбе титровали 0,05 н раствором сульфата цинка, до перехода окраски инди-

катора от синего к фиолетовому. Контрольный опыт поводили аналогично, но

вместо пектина в колбу внесли 20 мл дистиллированной воды. В результате

проведенных опытов на определение комплексообразующей способности пек-

тина, полученного из очисток картофеля, определили массу свинца в анализи-

руемых и контрольных опытах, и по полученным результатам рассчитали ком-

плексообразующую способность продукта в миллиграмм ионов свинца на

грамм пектина.

2.4 Результаты исследований

В данном пункте представлены результаты выделения пектина из карто-

фельных очисток, приведена зависимость выхода пектина от рН, определены

качественные показатели выделенного пектина.


Лист

37 АТО.00.00.000 ПЗ


2.4.1 Определение условий для максимального выхода пектина

На данном этапе исследования нужно было определить наиболее оп-

тимальный рН для максимального выхода пектина. Для подбора оптималь-

ной кислотности гидролиза показатель варьировался в диапазоне 1–2,5. В

частности, опыты проводили с рН 2,5; 2; 1,5; 1. Ниже приведена таблица

2.4.1.1, в которой показана зависимость выхода пектина от кислотности в

растворах соляной и лимонной кислот.

Таблица 2.4.1.1 – Выход пектина в зависимости от рН раствора Гидролизующий

агент Лимонная кислота Соляная кислота

рН раствора 2,5 2,0 1,5 1,0 2,5 2,0 1,5 1,0

Масса полученно-

го пектина, г 13,45 13,95 14,45 14,75 13,33 13,75 13,98 14,30

Выход, % (в расче-

те на вес сырья) 8,97 9,30 9,63 9,83 8,89 9,17 9,32 9,53

По результатам исследования можно сделать вывод, что оптимальным рН

для выделения пектина является рН 1. Также по данным таблицы видно, что

наибольший выход пектина получился при использовании лимонной кислоты в

качестве гидролизующего агента.

2.4.2 Изучение качественных свойств полученного пектина

Органолептические показатели выделенного пектина сопоставляли с ха-

рактеристиками, приведенными в ГОСТ 29186-91 «Пектин. Технические усло-

вия»[20]. В таблице 2.4.2.1 приведены результаты определения органолептиче-


Лист

38 АТО.00.00.000 ПЗ


ских показателей полученного продукта.

Таблица 2.4.2.1 – Органолептические показатели полученного пектина

Наименование показателя Норма по ГОСТ 29186-91

Показатель выделен-

ного продукта

Внешний вид

Порошок тонкого помола без

посторонних примесей. До-

пускается наличие волокни-

стой фракции пектина в виде

хлопьев.

Сыпучий порошок,

без посторонних

примесей

Вкус Слабокислый Слабокислый

Запах Отсутствует Без запаха

Цвет От светло-серого до кремового Светло-бежевый

Следовательно, выделенный пектин соответствует нормам по органолеп-

тическим показателям.

По ГОСТ 29186-91 «Пектин. Технические условия» массовая доля влаги

пектина не должна превышать 10 %. В нашем образце массовая доля влаги со-

ставляет 9%, что входит в норму.

2.4.3 Изучение целевой направленности полученного пектина

В зависимости от количества замещенных карбоксильных групп пек-

тин может обладать различной степенью этерификации. Степень этерифи-

кации – это отношение количества этерифицированных карбоксильных

групп полигалактуроновой кислоты к общему их количеству в препарате

пектина. Такие свойства пектина, как растворимость, способность вступать

в реакцию с ионами металлов и образовывать студни в значительной степе-


Лист

39 АТО.00.00.000 ПЗ


ни обуславливаются соотношением свободных и этерифицированных кар-

боксильных групп в макромолекуле пектина [67].

Если более 50 % карбоксильных групп содержат остатки метилового

спирта, то это высокоэтерифицированные пектины, если степень этерификации

ниже 50 % – низкоэтерифицированные. Они имеют разные механизмы студне-

образования: первые образуют гели в присутствии сахара и кислоты, при этом

содержание сухих веществ в среде должно быть не менее 50 %, а рН 2,8–3,4.

При одинаковых условиях и высоких температурах высокоэтерифициро-

ванные пектины образуют студни быстрее, чем низкоэтерифицированные. Вре-

мя и температура студнеобразования – важные критерии качества высокоэте-

рифицированных пектинов. Студнеобразование низкоэтерифицированных пек-

тинов происходит как по механизму высокоэтерифицированных пектинов, так

и в результате взаимодействия с ионами поливалентных металлов, например, с

ионами кальция. При этом ионы кальция являются связующими звеньями меж-

ду полимерными молекулами пектина, образующими пространственную струк-

туру геля (желе). Именно гелеобразующая способность пектина является опре-

деляющим фактором его широкого применения в пищевой промышленности.

В зависимости от состава для каждого пектина характерна определенная

температура студнеобразования, выше которой гель не образуется. Пектины со

степенью этерификации выше 72 % могут образовывать гели при 90 °С, в то

время, как температура гелеобразования пектина со степенью этерификации

50–60 % – около 60 °С [45].

По результатам нашего исследования степень этерификации пектина, вы-

деленного из картофельных очисток, составляет 45 %. Полученный пектин от-

носится к группе низкоэтерифицированных пектинов.

Студнеобразующая способность исследуемого пектина составляет 73,2

кПа. Следовательно, с учетом степени этерификации, можно сделать вывод о

соответствии его студнеобразующей способности действующим стандартам.

Данный пектин можно использовать в пищевой промышленности в качестве

студне- и желеобразователя.


Лист

40 АТО.00.00.000 ПЗ


Комплексообразующие свойства пектиновых веществ также зависят от

содержания свободных карбоксильных групп. Так, высокое содержание сво-

бодных карбоксильных групп в молекуле пектина может указывать на его хо-

рошую комплексообразующую способность. Однако, необходимо учитывать,

что на способность пектина к комплексообразованию в определённой мере

влияет и степень этерификации карбоксильных групп метанолом, которая оп-

ределяет линейную плотность заряда макромолекулы, а следовательно, силу и

способ связи катионов.

При высокой степени этерификации пектина (более 90 %), свободные

карбоксильные группы значительно удалены друг от друга. С уменьшением

степени этерификации возрастает константа стабильности пектинатов. При

низкой степени этерификации (менее 40 %) происходит изменение конформа-

ции, приводящее к агрегатированию пектиновых молекул, образованию проч-

ной внутримолекулярной хелатной связи и стабильных соединений пектина с

металлами [54]. При этом происходит также усиление электростатического от-

талкивания и уменьшение гибкости цепи макромолекулы.

Кроме того, хорошей комплексообразующей способностью обусловлены

радиопротекторные свойства пектина. Свободные карбоксильные группы свя-

зывают радионуклиды в кишечнике с образованием стойких соединений, кото-

рые не всасываются в кровь и выводятся из организма. В связи с этим низко-

этерифицированный пектин, имеющий большее количество свободных карбок-

сильных групп, обладает более ярко выраженными радиопротекторными свой-

ствами по сравнению с высокоэтерифицированным.

Комплексообразование является важным показателем качества пектинов в

отношении их защитного действия. Чем выше значение комплексообразующей

способности, тем пектин более эффективен как детоксикант. Из литературных

данных известно, что средняя комплексообразующая способность для пектина со-

ставляет примерно 200 мг Pb2+

/г пектина [34]. По результатам нашего исследова-

ния комплексообразующая способность пектина, выделенного из картофельных

очисток, составляет 208–213 мг Pb2+

/г пектина.


Лист

41 АТО.00.00.000 ПЗ


Данный пектин обладает высокой комплексообразующей способностью

по отношению к тяжелым металлам, поэтому он может быть рекомендован при

отравлении тяжелыми металлами, в частности ионами свинца, а также для про-

филактических целей на вредных для здоровья человека объектах.

В таблице 2.4.3.2 приведены основные физико-химические и аналитиче-

ские характеристики пектиновых веществ, полученных из различного сырья.

Данные таблицы позволяют сравнить характеристики полученного пектина с

характеристиками пектинов, выделенных из другого сырья.

Таблица 2.4.3.2 – Основные физико-химические и аналитические харак-

теристики пектиновых веществ

Показатели

Пектин из

картофель-

ных отходов

Пектин

кормового

арбуза

Пектин

тыквы

Пектин

свеклович-

ного жома

Пектин кор-

зинок под-

солнечника

Студнеобразующая

способность, кПа 73,2±0,3 75,1±0,3 70,1±0,3 72,1±0,3 75,6±0,3

Комплексообра-

зующая способ-

ность, мг Pb2+

/ г

208–213 395–415 460–605 550–610 410–440

Степень

этерификации, % 45,00 45–47,00 50–53,00 46–48,00 42–44,00

Можно сделать вывод, что выделенный пектин по своим качественным

показателям не уступает пектинам из другого сырья.

Результаты исследований показывают, что пектин из отходов переработ-

ки картофеля обладает хорошей студне- и комплексообразующей способностью

и может использоваться как в пищевой промышленности, так и в медицине в

профилактических целях при работе с отравляющими веществами и при забо-

леваниях органов пищеварения.


Лист

42 АТО. . . ПЗ


ГЛАВА 3 ИНЖЕНЕРНАЯ ЧАСТЬ

В данном разделе описана технология получения пектина, полученного из

отходов переработки картофеля.

3.1 Описание технологического процесса производства пектина

Технологический процесс производства гемицеллюлозы осуществляют

согласно технологической схеме, представленной на рисунке 3.1.1.

Технологический процесс производства пектина из отходов переработки

картофеля состоит из следующих основных операций:

1. Подготовка картофельных очисток;

2. Гидролиз-экстрагирование сырья;

3. Фильтрование экстракта;

4. Осветление фильтрата;

5. Концентрирование экстракта;

6. Осаждение пектиновых веществ;

7. Отделение пектинового коагулята;

8. Промывка пектина;

9. Сушка;

10. Фасовка, упаковка, хранение.

В процессе подготовки картофельные очистки измельчают до размера

частиц 1×1 мм в протерочно–резательной машине. Средняя продолжительность

обработки очисток 60–90 с.

После этого картофельные очистки поступают в технологическую те-

лежку, а далее на промышленные весы. После взвешивания очистки посту-

пают в сырьевой бункер.


Лист

43 АТО.00.00.000 ПЗ


Рисунок 3.1.1 – Технологическая схема производства пектина из отходов

переработки картофеля

Подготовка картофельных очисток

Диаметр частиц 1×1 мм

Гидролиз-экстрагирование сырья раствором лимонной кисло-

ты в соотношении 1:2, рН 1, t=70–80 °С, 2900 об/мин, τ=15 мин

мин.

Фильтрование экстракта

Осветление фильтрата

Концентрирование экстракта до 3,5–5,0 % содержания пектина

Осаждение пектина 96 %-ным этанолом в соотношении 1:1,5

Центрифугирование при 83,3 об/сек, τ=20 мин

Промывка пектина 80 %-ным этанолом в соотношении 1:3

Сушка в кипящем слое t=80 °С

Фасовка, упаковка, хранение


Лист

44 АТО.00.00.000 ПЗ


Гидролиз-экстрагирование сырья проводят в роторно-пульсационном ап-

парате (РПА). Роторно-пульсационные аппараты сочетают в себе принципы ра-

боты перекачивающего устройства и универсального высокоэффективного сме-

сителя, активатора, диспергратора и гомогенизатора. Путем пульсационного и

ударного, гидродинамического, кавитационного и ультразвукового воздействия

на смешиваемые среды, достигается не только перемешивание и измельчение,

вплоть до молекулярного уровня, но и изменение конечных физико-

механических свойств производимых продуктов [44].

Картофельные очистки и гидролизующий реагент загружаются в РПА в объ-

еме 1,12×10-3 м

3. Измельчение сырья происходит до размера частиц с эквивалент-

ным диаметром 5,5 мм. Интенсивность ультразвукового воздействия – 5 Вт/см3.

Экстракт фильтруют с помощью барабанного фильтра. Исходная смесь вхо-

дит во внутрь барабана. Фильтрация происходит изнутри наружу. Фильтр посто-

янно или циклически медленно вращается. Удаленные из смеси частицы задержи-

ваются на фильтровальной сетке и затем смываются чистой водой при вращении

барабана при помощи форсунок в предусмотренный для этого желоб и удаляются

из фильтра. Влажность получаемого осадка составляет 9 %.

После этого фильтрат отправляется на рамный фильтр-пресс. Фильтр-

прессы применяются для фильтрования широкого класса суспензий, а также

они пригодны для разделения суспензий с небольшой концентрацией твердых

частиц и суспензий с повышенной температурой, охлаждение которых недо-

пустимо вследствие выпадения кристаллов из жидкости. Движущей силой про-

цесса фильтрования является напор подаваемой в аппарат суспензии. Суспен-

зия под давлением поступает внутрь пакета плотно сжатых фильтровальных

плит. Плиты обтягиваются фильтровальной тканью. Частицы твердой фазы за-

держиваются на поверхности фильтровального полотна, а жидкая фаза свобод-

но проникает через мелкие поры фильтроткани и далее через систему каналов

выводится из фильтра. Этот процесс позволяет получать более прозрачные экс-

тракты, а также повысить содержание пектиновых веществ в экстракте по от-


Лист

45 АТО.00.00.000 ПЗ


ношению к сухим экстрактивным веществам.

Концентрирование экстракта проводят с помощью ультрафильтрации. Ульт-

рафильтрацией достигают концентрирование пектинового экстракта до 3,5–5,0 %

по пектиновым веществам и его очистку от низкомолекулярных органических и

неорганических примесей. Принцип работы установки ультрафильтрации состоит в

пропускании смеси через специальную ультрафильтрационую мембрану, которая

имеет размер пор 0,02 микрона [67]. Соответственно любая частица, размер кото-

рой превышает размер пор, отсекается. Загрязнения, по мере накопления на по-

верхности мембраны, смываются промывкой в дренаж.

Далее происходит осаждение пектина этанолом. Наиболее оптимальным

объёмом для разового осаждения и промывки пектина является соотношение 1:1,5

при температуре экстракта 5–10 ºС, при концентрации спирта не менее 94–95 %.

Процесс отделения пектинового коагулята проводится в центрифуге оса-

дительного типа. Осадительные центрифуги предназначены для разделения

средне- и мелкозернистых труднофильтрующихся суспензий, когда допустимо

высокое содержание жидкой фазы в полученном осадке, и когда использование

фильтрующих поверхностей невозможно. Центрифугирование следует прово-

дить при частоте вращения ротора 83,3 об/сек в течение 20 мин. Суспензия не-

прерывно подводится в ротор, а фугат непрерывно переливается через борт.

Твердая фаза накапливается на стенке ротора, и когда ротор заполняется осад-

ком, подача суспензии прекращается, оставшаяся жидкость отводится черпаю-

щей трубкой, а осадок обычно срезается ножом.

Промывку пектина осуществляют в промывной мешалке путем двукрат-

ной обработки 80 %-ным этиловым спиртом в соотношении 1:3.

Сушка предусматривает мягкий температурный режим с использованием

теплоносителя, очищенного от продуктов сгорания топлива. Принимая во вни-

мание физико-химические свойства пектина и особенности его производства,

сушку необходимо проводить в режимах, исключающих повышение темпера-

туры выше 80 °С. Эти условия обеспечивает сушка в псевдоожиженном (кипя-


Лист

46 АТО.00.00.000 ПЗ


щем) слое. Сушилка кипящего слоя имеет следующий принцип сушки: в псев-

доожиженном состоянии материал высушивается при помощи непосредст-

венного контакта с горячим воздухом [28]. Сушилка кипящего слоя имеет воз-

можность применения вибрационного механизма, который способствует управ-

ляемому процессу движения и перемешивания материала в сушилке. Сушилка

кипящего слоя предназначена для сушки материалов с размерами от 0,1 до 5,0

мм. Сушилка кипящего слоя отличается высокой надежностью, малым време-

нем сушки за счёт сильного перемешивания высушиваемого материала в каме-

ре. Конечная влажность материала составляет 0,1–0,2 %. Разброс материалов,

которые способна высушить сушилка кипящего слоя, широк, это и сыпучие, и

пастообразные, зернообразные материалы.

Сухой продукт после процесса сушки отправляется на упаковку.

3.2 Описание машинно-аппаратурной схемы производства пектина из

отходов переработки картофеля

На рисунке 3.2.1 изображена машинно-аппаратурная схема производства

пектина из отходов переработки картофеля.

Картофельные очистки из приемного бункера 1 поступают для дополни-

тельного измельчения в протирочно-резательную машину 2. Измельченные

очистки выгружаются из машины в технологическую тележку 3 и отправляются

на промышленные весы 4. После взвешивания очистки с помощью ленточного

транспортёра 5 отправляются в бункер со шнеком 6 объёмом 66 м3. Из бункера

очистки загружаются в роторно-пульсационный аппарат 9. Туда же с помощью

центробежного насоса 8 заливается гидролизующий реагент, который смешива-

ется в реакторе-смесителе 7, оснащённом якорной мешалкой и рН-метром. В

реактор-смеситель 7добавляется лимонная кислота и дистиллированная вода.

Смесь подкисляется до рН 1 и перемешивается в течении 5–10 мин. В РПА идёт


Лист

47 АТО.00.00.000 ПЗ


Рисунок 3.2.1 – Машинно-аппаратурная схема производства пектина из

отходов переработки картофеля

1 – приемный бункер; 2 – протирочно-резательная машина; 3 – техноло-

гическая тележка; 4 – промышленные весы; 5 – ленточный транспортер; 6 –

бункер со шнеком; 7 – реактор-смеситель; 9 – роторно-пульсационный аппарат;

11 – барабанный фильтр; 13 – рамный фильтр-пресс; 15 – промежуточный

сборник; 17 – ультрафильтрационная установка; 19 – сборник для осаждения

пектина этанолом; 21 – осадительная центрифуга; 22 – промывная мешалка; 23

– сушилка кипящего слоя; 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 – центробежные насосы.

процесс гидролиза-экстрагирования, который осуществляется в режиме враще-

ния ротора до 2900 об/мин, гидромодуль процесса равен 5, время проведения

процесса – 15 мин при температуре 70–80 °С. Полученная пульпа насосом 10

направляется в барабанный фильтр 11, а далее с помощью насоса 12 в рамный

фильтр-пресс 13. После осветления экстракт насосом 14 сливается в промежу-

точный сборник 15, а оттуда насосом 16 отправляется на ультрафильтрацион-

ную установку 17, где проводится концентрирование экстракта. Концентриро-

ванный экстракт насосом 18 направляется в сборник 19 для осаждения пектина


Лист

48 АТО.00.00.000 ПЗ


этанолом. Концентрация этанола должна быть не менее 94–96 %, соотношение

экстракта и этанола 1:1,5, температура экстракта составляет 5–10 °С. Осажден-

ный пектин насосом 20 поступает в центрифугу осадительного типа 21 для от-

деления пектинового коагулята. Центрифугирование следует проводить при

частоте вращения ротора 83,3 об/сек в течении 20 мин. После этого пектин по-

ступает в промывную мешалку 22, где дважды промывается 80 %-ным этано-

лом в соотношении 1:3. Далее пектин отправляется на сушилку кипящего слоя

23, а после этого – на фасовку, упаковку и хранение до реализации.

3.3 Автоматизация производственного процесса

В данном разделе выполняется разработка функциональной схемы ав-

томатизации производства пектина из отходов переработки картофеля. В ка-

честве объекта автоматизации из технологической линии был выбран участок

фильтрации пектинового экстракта, состоящий из барабанного фильтра и

центробежного насоса.

3.3.1 Описание технологического оборудования

Центробежный насос ОНЦ.

Центробежные пищевые насосы серии ОНЦ предназначены для перека-

чивания растворов и вязких жидкостей. По конструкции центробежный насос

одноступенчатый и смонтирован на фланце электродвигателя с рабочим коле-

сом открытого типа, установлены торцевые уплотнения валов сильфонного ти-

па. Все углы в детали, непосредственно контактирующие с перекачиваемой

средой, изготовлены из нержавеющей кислотно-стойкой стали [36].


Лист

49 АТО.00.00.000 ПЗ


Процесс работы насоса включает следующие операции: подача продукта

в подключенный к трубопроводам всасывания и нагнетания насос, создание на-

пора при помощи рабочего колеса, подача продукта в патрубок нагнетания.

Принцип действия насоса:

При вращении рабочего колеса жидкость под действием центробежной

силы отбрасывается от центра к периферии. Тем самым создается давление в

камере, обеспечивающее работу насоса. Все детали, соприкасающиеся с про-

дуктом, изготовлены из нержавеющей стали 12х18Н10Т и материалов разре-

шенных к применению в пищевой промышленности [63]. Для работы насоса

необходимо подать во всасывающий патрубок продукт перед его пуском.

Рисунок 3.3.1.1 – Центробежный насос

Таблица 3.3.1.1 – Технические характеристики центробежного насоса

Характеристика Значение

Производительность (подача), м3/час 1,5

Напор, м 10

Диаметр входного и выходного патрубков, мм 50

Мощность, кВт 0,55

Габаритные размеры, мм 435х240х360

Масса, кг 7,5

Барабанный фильтр

Барабанные фильтры предназначены для разделения жидких неоднород-

ных суспензий. Барабанный фильтр состоит из горизонтально расположенного


Лист

50 АТО.00.00.000 ПЗ


вращающегося цилиндрического барабана, частично погруженного в корыто.

Поверхность фильтрования образована дренажными основаниями (мат-

рацами) из пластичных материалов или металлическими перфорированными

ситами, размещенными на цилиндрической поверхности барабана и покрытыми

фильтровальной тканью или сеткой [29]. Пространство барабана разделено по

окружности на разобщенные секции (ячейки) – в ребрах между ячейками име-

ются пазы, в которые при экипировке барабана закладывают резиновые шнуры

уплотняя фильтровальную перегородку. Каждая ячейка имеет отводящий канал

с выходом на торцовую поверхность цапфы барабана. К этой поверхности при-

жата неподвижная распределительная головка. Ячейки при вращении барабана

последовательно сообщаются с камерами распределительной головки. Для съе-

ма образующегося на поверхности барабана осадка на корыте установлен нож.

Кроме того в зоне съема осадка ножом происходит его отдувка сжатым возду-

хом через распределительную головку. В корыто опущена мешалка, которая

поддерживает твердую фазу суспензии во взвешенном состоянии. Вращение

барабана и качание мешалки осуществляется от приводов [45]. Привод бараба-

на обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости вращения барабана в

диапазоне 1:10. Фильтр оснащен приспособлением для намотки проволоки на

барабан. При необходимости промывки осадка на фильтре устанавливается

специальное приспособление, а также шатер для удаления паров продукта.


Лист

51 АТО.00.00.000 ПЗ


Рисунок 3.3.1.2 – Барабанный фильтр

Таблица 3.3.1.2 - Техническая характеристика барабанного фильтра

Показатель Значение

Площадь, м2

1,0

Размер барабана, мм 1000х370

Мощность двигателя, кВт 1,1

Масса, кг 980

Габаритные размеры, мм 1800х1600х1700

3.3.2 Анализ технологического процесса как объекта автоматизации

В таблице 3.3.2.1 показаны результаты анализа технологического объекта

управления.

Таблица 3.3.2.1 – Результаты анализа технологического объекта управления

Технологическое

оборудование

Технологический

процесс Параметр

Функция систе-

мы автоматиза-

ции

Обоснование

применения сис-

тем автоматиза-

ции

Насос Подача жидкости

Состояние

(вкл/выкл)

Управление

(пуск/останов)

Для бесперебой-

ной подачи

Сигнализация Для бесперебой-

ной подачи

Давление

Контроль Контроль напора

Сигнализация Предупреждение

холостого хода

Защита Предупреждение

холостого хода


Лист

52 АТО.00.00.000 ПЗ


Продолжение таблицы 3.3.2.1

Технологическое

оборудование

Технологический

процесс Параметр

Функция систе-

мы автоматиза-

ции

Обоснование

применения сис-

тем автоматиза-

ции

Фильтр:

барабан

Фильтрация

жидкости

Давление на

входе в

фильтр

Контроль Контроль напора

Сигнализация

Предупреждение

повышения и по-

нижения давления

Защита


повышения дав-

ления

Давление на

выходе из

фильтра

Регулирование Контроль скоро-

сти фильтрации



закупоривания

пор

Состояние

(вкл/выкл)




ной фильтрации

Сигнализация Для бесперебой-

ной фильтрации

Корыто Перемешивание

Состояние

мешалки

(вкл/выкл)




ного перемешива-

ния

Сигнализиция


ного перемешива-

ния

Частота

вращения

мешалки

Контроль Контроль частоты

вращение



повышения или

понижения часто-

ты вращения

Защита


понижения и по-

вышения частоты

вращения


Лист

53 АТО.00.00.000 ПЗ


3.3.3 Функциональные требования к системе автоматизации

В таблице 3.3.3.1 приведены требования к системам автоматического

контроля.

Таблица 3.3.3.1 – Требования к системам автоматического контроля

В таблице 3.3.3.2 приведены требования к системам технологической

сигнализации.

Наименование

контролируемого

параметра

Диапазон изме-

рения абс. ед.

Необходимая

точность

контроля, абс. ед.

Форма и способ

отображения

информации

Примечание (ха-

рактеристика

среды)

Давление жидко-

сти после выхода

из насоса

0,1...0,5 МПа ±0,1 МПа Показания на

мониторе

Жидкая неодно-

родная суспензия


сти на входе в

фильтр


мониторе




сти на выходе из

фильтра


мониторе



Частота враще-

ния мешалки 69…75 об/мин ±1 об/мин

Показания на

мониторе




Лист

54 АТО.00.00.000 ПЗ


Таблица 3.3.3.2 – Требования к системам технологической сигнализации

В таблице 3.3.3.3 приведены требования к системам производственной

сигнализации.

Таблица 3.3.3.3 – Требования к системам производственной сигнализации


параметра

Значение сигна-

лизируемого

параметра,

абс. ед.

Допускаемая

ошибка

срабатывания,

абс. ед.

Вид сигнала Примечание

Давление жид-

кости после вы-

хода из насоса

P ≤ 0,15 МПа ± 0,004 МПа Световой

Желтый ми-

гающий цвет

лампы


кости на входе в

фильтр

P ≤ 0,15 МПа

P ≥ 0,5 МПа ± 0,004 МПа

Световой и

звуковой

Оранжевый

цвет лампы и

гудок


кости на выходе

из фильтра

P ≤ 0,15 МПа ± 0,004 МПа Световой и

звуковой

Желтый цвет

лампы и звонок

Частота враще-

ния мешалки

ν ≤ 69 об/мин

ν ≥ 75 об/мин ±1 об/мин Звуковой Гудок

Наименование обо-

рудования

Состояние оборудо-

вания, при котором

имеется сигнал

Вид сигнала, соот-

ветствующий опре-

деленному состоя-

нию оборудования

Примечание

Насос

Включен Световой Зеленый цвет лампы

Выключен Световой Красный цвет лам-

пы

Выключен(авария) Световой и звуковой Красный мигающий

цвет лампы и звонок

Барабан

Включен Световой Зеленый цвет лампы

Выключен Световой Красный цвет лам-

пы


Лист

55 АТО.00.00.000 ПЗ


Продолжение таблицы 3.3.3.3

Наименование обо-

рудования

Состояние оборудо-

вания, при котором

имеется сигнал

Вид сигнала, соответ-

ствующий опреде-

ленному состоянию

оборудования

Примечание

Мешалка

Включена Световой Зеленый цвет лампы

Выключена Световой Красный цвет лампы

Выключен(авария) Световой и звуковой Красный мигающий

цвет лампы и звонок

В таблице 3.3.3.4 приведены требования к системам автоматической за-

щиты и блокировки.

Таблица 3.3.3.4 – Требования к системам автоматической защиты и

блокировки

Функция системы

Условия срабатывания сис-

темы Примечание

Отключение насоса Р ≤ 0,15 МПа

Срабатывает одновременно с

системой предупредитель-

ной сигнализации

Отключение мешалки

ν ≤ 69 об/мин

ν ≥ 75 об/мин

Срабатывает одновременно с

системой предупредитель-

ной сигнализации

В таблице 3.3.3.5 приведены требования к системам пуска и остановки

оборудования.


Лист

56 АТО.00.00.000 ПЗ


Таблица 3.3.3.5 – Требования к системам пуска и остановки оборудования

В таблице 3.3.3.6 приведены требования к системе автоматического

регулирования.

Таблица 3.3.3.6 – Требования к системе автоматического регулирования

Наименование ре-

гулируемого па-

раметра

Yздн

Допускаемые значения прямых пока-

зателей качества регулирования Примечание

Давление на вы-

ходе из фильтра 0,4МПа ±0,01МПа ±0,3МПа 5мин 20%

Положение кла-

пана на трубопро-

воде потока жид-

кости

Наименование сис-

темы

Режим работы сис-

темы

Место установки ор-

ганов и их тип Примечание

Система пуска и ос-

танов насоса

Местный Кнопочный пульт

Дистанционный

Кнопки на щите КИ-

ПиА;

АРМ;

Автоматический -

Система автомати-

ческой защиты


тановки барабана Дистанционный

Автоматизированное

рабочее место опера-

тора


тановки мешалки

Дистанционный

Автоматизированное

рабочее место опера-

тора

Автоматический

Система автомати-

ческой защиты


Лист

57 АТО.00.00.000 ПЗ


3.3.4 Описание функциональной схемы автоматизации (ФСА)

ФСА является основным техническим документом проекта автоматизации,

определяющим структуру системы управления технологическим процессом, а так

же оснащение его средствами автоматизации.

ФАС представляет собой чертеж, на котором схематически условными обо-

значениями изображены трубопроводы, насосы, технологическое оборудование.

Показаны связи между этими системами автоматизации.

Приборы и средства автоматизации при упрощенном методе построения

осуществляют сложные функции, например, контроль, регулирование, сигнализа-

цию, защиту и выполнение в виде отдельных блоков изображают одним условным

обозначением. Первичные измерительные преобразователи и вспомогательную

аппаратуру не изображают.

На рисунке 3.3.4.1 представлена функциональная схема автоматизации

участка фильтрации технологической линии производства пектина из отходов

переработки картофеля.

Рисунок 3.3.4.1 – Функциональная схема автоматизации участка фильтрации

технологической линии производства пектина из отходов переработки картофеля

1 – центробежный насос; 2 – барабанный фильтр.


Лист

58 АТО.00.00.000 ПЗ


Система поз. 1 выполняет контроль давления насоса, чтобы обеспечить по-

стоянный напор жидкости, при недопустимом снижении напора срабатывает за-

щита насоса от холостого хода и сигнализация, а так же выполняет контроль дав-

ления на входе в фильтр, при превышении верхнего или нижнего предела, проис-

ходит срабатывание блокировка насоса.

Система поз. 2 выполняет регулирование давления на выходе из фильтра,

при выходе параметра за допустимые пределы, срабатывает сигнализация.

Система поз. 3 выполняет регулирование частоты вращения мешалки, при

выхода параметра за допустимые пределы срабатывает сигнализация, происходит

блокировка мешалки.


Лист

59 АТО.00.00.000 ПЗ


ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Задачей экономической части является расчет себестоимости сухого кон-

центрата пектина, выделенного из картофельных очисток, и экономическое

обоснование использования разработанной технологии получения данного кон-

центрата пектина.

4.1 Расчет себестоимости полученного пектина

Расчет себестоимости продукта осуществляется укрупненно калькуляцион-

ными методами по следующим статьям калькуляции:

1. Сырье и основной материал.

2. Транспортные расходы.

3. Вспомогательные материалы.

4. Топливо и энергия на технологические цели.

5. Основная и дополнительная заработная плата производственных рабочих.

6. Страховые взносы.

7. Цеховые расходы.

8. Общезаводские расходы.

9. Внепроизводственные расходы.

1. Стоимость сырья и основных материалов определяется по нормам расхо-

да всех видов сырья и материалов на единицу готовой продукции, приведенных в

рецептуре. Расчет потребности и стоимости сырья и основных материалов пред-

ставлен в таблице 4.1.1.

2. Транспортные расходы включают затраты на доставку сырья и материа-

лов. Их величина рассчитывается укрупненно 4–10 % от стоимости сырья.

Транспортные расходы составляют 92,83 руб.

Изм.Изм.

Лист №.докум. Подпись Датата-

Дата

Лист

60 АТО 00.00.000 ПЗ


Таблица 4.1.1 – Расчет потребностей и стоимости сырья и основных ма-

териалов на 1 кг пектина


продукции и видов сырья

Расход сырья

на ед. про-

дукции, кг (л)

Оптовая

цена ед. сы-

рья, руб.

Стоимость сырья, руб

Картофельные очистки 7,092 0 0

Лимонная кислота 2,128 68 144,7

Спирт этиловый 12,96 140 1814,4

Вода дистиллированная 21,28 17 361,76

Итого: 2320,86

3. Расход на вспомогательные материалы включают стоимость химика-

тов, текстильных материалов, смазочных материалов, тары, моющих средств,

инвентаря, упаковочных материалов, которые необходимы для выпуска про-

дукции. Их стоимость рассчитывается укрупнено в размере 3–10 % от стои-

мости сырья и основных материалов и составляет 69,63 руб.

4. Затраты топлива и энергии на технологические цели (электроэнергия,

вода и др.) рассчитываются прямым счетом с учетом соответствующих норм

расходов технологического оборудования укрупнено в размере 4–10 % от

стоимости сырья и основных материалов и составляет 116,04 руб.

5. Размер основной и дополнительной заработной платы производст-

венных рабочих на единицу продукции определяется укрупнено в размере 7–

15 % от стоимости сырья и составляет 162,46 руб.

6. Страховые взносы составляют 30 % от фонда оплаты труда производст-

венных рабочих и предназначенных для формирования пенсионного фонда,

фонда медицинского страхования и фонда социального страхования. Их

сумма равна 48,73 руб.

Также страховые взносы включают в себя страхования от несчастных случа-

ев и травматизма в размере 0,2 % от фонда оплаты труда производственных рабо-

чих. Страхования от несчастных случаев и травматизма составляют 0,32 руб.

Изм.Изм.

Лист № докум.№ докум.

Подпись Датата-

Дата

Лист

61 АТО 00.00.000 ПЗ


7. Цеховые расходы включают затраты на амортизацию, содержание и

текущий ремонт производственных зданий, расходы на управление и обслу-

живание цеха в целом, основная и дополнительная заработная плата цехового

персонала, расходы на охрану труда и технику безопасности. Эти затраты

принимаются в размере 30–50 % от фонда оплаты труда производственных

рабочих и составляют 56,86 руб.

8. Общезаводские расходы включают затраты на управление и органи-

зацию производства по предприятию в целом (заработная плата управленче-

ского персонала, командировочные, почтово-телеграфные расходы, подго-

товка кадров, охрана и др.). Эти расходы принимаются укрупнено в размере

100–200 % от фонда оплаты труда производственных рабочих и составляют

211,2 руб. Производственная себестоимость единицы продукции определяет-

ся как сумма всех выше перечисленных статей и составляет 3078,93 руб.

9. Внепроизводственные расходы включают в себя затраты по сбыту

годовой продукции и принимаются в размере 0,1–0,5 % от производственной

себестоимости и составляет 3,07 руб.

Полная себестоимость включает в себя производственную себестои-

мость и внепроизводственные расходы и составляет 3082 руб.

Рассчитав полную себестоимость и установив уровень рентабельности,

можно рассчитать прибыль и оптовую цену продукции.

Среднеотраслевой уровень рентабельности предприятия пищевой про-

мышленности составляет 15–25 %.

Таким образом, прибыль продукта (П) рассчитывается по формуле 4.1.1:

П

00; (4.1.1)

где – полная себестоимость продукции, руб.;

– среднеотраслевой уровень рентабельности, %.


Лист

62 АТО.00.00.000 ПЗ


П

Оптовая цена единицы продукции определяется по формуле 4.1.2:

П,

(4.1.2)

Затраты по статьям калькуляции при расчете себестоимости пектина, вы-

деленного из отходов переработки картофеля, представлены в таблице 4.1.2.

Таблица 4.1.2 – Расчет себестоимости единицы продукции

Статьи калькуляции Затраты на 1 кг пектина, руб

Сырье и основные материалы 2320,86

Транспортные расходы 92,83

Вспомогательные материалы 69,63

Топливо и энергия на технологические цели 116,04

Основная и дополнительная заработная плата произ-

водственных рабочих 162,46

Страховые взносы 48,73

Цеховые расходы 56,86

Общезаводские расходы 211,20

Производственная себестоимость 3078,93

Внепроизводственные расходы 3,07

Полная себестоимость 3082


Лист

63 АТО.00.00.000 ПЗ



Статьи калькуляции Затраты на 1 кг пектина, руб

Прибыль 462,30

Оптовая цена единицы продукции 3544,30

4.2 Экономическое обоснование использования технологии получения

пектина из отходов переработки картофеля

Для обоснования экономической эффективности проанализирован ры-

нок производства чистого пектина полученного из растительного сырья.

Согласно исследованиям, объем российского рынка пектина в 2012 году

составил примерно 4 тыс. тонн. В нашей стране представлены все основные

мировые производители пектина: Herbstreith & Fox (Германия), Cargill (Фран-

ция), CP Kelco (Дания), Danisco (Чехия), Andre Pectin (Китай). Все производи-

тели пектина имеют в своем ассортименте стандартный набор пектинов, поэто-

му часто ключевым параметром при выборе пектина становится цена.

На этом фоне значительными преимуществами являются наличие собст-

венной сырьевой базы и оборудования, сконструированного с учетом мирового

опыта производства пектинов, чем может похвастаться только завод Andre

Pectin. В результате, качество продукции данного поставщика жестко контро-

лируется на всех этапах производства, начиная с заготовки сырья, и отличается

стабильностью технологических параметров от партии к партии. В России кон-

куренция на рынке пектина очень высокая. Это привело к тому, что цены

большинства компаний находятся примерно на одном уровне. Пожалуй, чуть

ниже они только у Andre Pectin, во многом благодаря оптимизации издержек и

близости сырьевой базы. В таблице 4.2.1 представлен сравнительный анализ

стоимости пектина по иностранным производителям.


Лист

64 АТО.00.00.000 ПЗ

Е ДОКУМЕНТААТО.00.00.000 ПЗ

Таблица 4.2.1 – Обзор рынка пектина по иностранным производителям

Поставщики Производители Фасовка Цена за ед.

товара, руб

Цена за 1 кг

пектина

ООО «Союзоптторг»

(Санкт-Петербург)

Yantal Andre Pectin

(Китай) 500 г 1775 3550

Pektowin (Польша) 500 г 1877 3754

ГК «Союзснаб» (Москов-

ская обл.) Cargill (Франция) 750 г 2914,5 3886

ЗАО «Балтийская груп-

па» (Санкт-Петербург)

Herbstreith & Fox

(Германия) 1200 г 4728 3940

ЗАО «Даниско» (Москов-

ская обл.) Danisco (Чехия) 250 г 942,5 3770

ООО «КПФ Милорада»

(Москва)

CP Kelco (Дания,

Германия) 750 г 2985 3980

Таблица 4.2.2 – Сравнительный анализ пектина по иностранным произво-

дителям за 1 кг

Производитель Оптовая цена, руб Отклонение

руб %

Опытный пектин 3544,3 – –

Yantal Andre Pectin

(Китай) 3550 5,7 0,16

Pektowin (Польша) 3754 209,7 5,92

Cargill (Франция) 3886 341,7 9,64


Лист

65 АТО.00.00.000 ПЗ



Производитель Оптовая цена, руб Отклонение

руб %

Danisco (Чехия) 3770 225,7 6,37

Herbstreith & Fox

(Германия) 3940 395,7 11,16

CP Kelco (Дания,

Германия) 3980 435,7 12,29

Таким образом, на основании обзора рынка пектина и сравнительного

анализа пектина по иностранным производителям, можно сделать вывод, что в

настоящее время полученный пектин востребован и его целесообразно внедрять на

рынок, так как это производство экономически выгодно. Цена полученного пектина

в среднем на 7,6 % дешевле, чем представленные на рынке. В России производство

пектина не налажено, рынок представлен только импортными продуктами, что от-

ражается в высоких ценах. Картофельные очистки являются доступным в нашей

стране сырьем, что делает технологию производства существенно дешевле.


Лист

66 АТО.00.00.000 ПЗ


ГЛАВА 5 БЕЗОПАСТНОСТЬ В ПРОИЗВОДСТВЕНЫХ УСЛОВИЯХ

Исследования проводились в лаборатории научно-исследовательского

института биотехнологии при ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический ин-

ститут пищевой промышленности (университет)». Проводимые исследования

отвечали требования безопасности, предъявляемые в нормативных документах.

5.1 Условия труда

В данном разделе рассмотрены: санитарные требования микробиологиче-

ской лаборатории, требования к гигиене труда и производственной санитарии.

5.1.1 Соответствие санитарным требованиям

химической лаборатории

Лаборатория находится в первом корпусе Кемеровского технологического

института пищевой промышленности и состоит из четырех помещений общей

площадью 161,56 м2. Площадь лаборатории составляет 40,39 м

2, полезная пло-

щадь – 30 м2. Максимальное возможное количество работающих одновременно в

лаборатории 2 человека. Площадь помещения, приходимая на одного работаю-

щего – 10 м2 (норма – не менее 6 м

2) соответствует требованиям санитарно –

эпидемиологических правил СП 118.13330.2012 «Общественные здания и со-

оружения». Высота помещения составляет 3,2 м. Объем помещения на одного

рабочего – 64 м3.

Группа производственных процессов – 4 (процессы, требующие особых

условий к соблюдению чистоты и стерильности при изготовлении продукции).


Лист

67 АТО.00.00.000 ПЗ


Периодичность уборки производственного помещения – 2 раза в смену и УФ об-

лучение 15–20 мин перед началом работы.

Работу по подготовке питательных сред для микробиологических иссле-

дований проводят до доставки в бокс культур микроорганизмов. Во всех поме-

щениях установлены бактерицидные лампы (БУФ-15, БУФ-30). Окна плотно

закрыты. Для защиты рабочих столов от попадания прямого солнечного света

используются светозащитные пленки из материала, устойчивого к дезинфици-

рующим средствам.

Номенклатура санитарно-технических устройств и санитарно-бытовых

помещений соответствует нормам СП 118.13330.2011 «Административные и

бытовые здания». Лаборатория находится в здании Кемеровского технологиче-

ского института пищевой промышленности, поэтому не имеет собственного са-

нузла, оборудована двумя раковинами.

5.1.2 Гигиена труда и производственная санитария

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на само-

чувствие человека и его работоспособность. Они выбираются исходя из катего-

рии тяжести выполняемых работ. Для обеспечения здоровых и безопасных ус-

ловий труда, работоспособности человека параметры микроклимата в произ-

водственном помещении нормируются СанПиН 2.2.4548-96 «Гигиенические

требования к микроклимату производственных помещений» и ГОСТ 12.1.005-

88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

Температура окружающей среды в помещении лаборатории составляют 23±0,5

0С, относительная влажность воздуха 55%. В соответствии с СанПиН 2.2.4.548-

96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»

оптимальные параметры микроклимата для работ категории I б (работы, произ-

водимые сидя, стоя или связанные с ходьбой, но не требующие систематиче-


Лист

68 АТО.00.00.000 ПЗ


ского физического напряжения или поднятия и переноса тяжестей) приведе-

ны в таблице 5.1.2.1.

В соответствии с СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондициони-

рование воздуха» помещение лаборатории оснащено вентиляцией в виде вытяж-

ных шкафов для удаления неприятных запахов и вредных испарений. Предусмот-

рена централизованная система отопления в виде радиатор, теплоноситель в кото-

рых – горячая вода с температурой на входе в отопительную систему 95±0,5 0С.

Таблица 5.1.2.1 – Параметры метрологических условий

Пер

иод

год

а

Кат

егори

и р

абот

Температура воз-

духа, 0С

Температура

поверхностей,

0С

Относитель-

ная влаж-

ность, %

Скорость

движения

воздуха, м/с

Оп

тим

альн

ая

Доп

уст

им

ая

(вы

ше/

ни

же

оп

-

тим

альн

ой

Оп

тим

альн

ая

Доп

уст

им

ая

Оп

тим

альн

ая

Доп

уст

им

ая

Оп

тим

альн

ая

Доп

уст

им

ая

(вы

ше/

ни

же

оп

-

тим

альн

ой

Холод-

ный пе-

риод I б

21–23 23,0–24,0/

19,0–20,9 20–24 18–25

40–60 15–75 0,1

0,2/0,1

Теплый

период 22–24

24,0–28,0/

20,0–21,9 2–25 19–29 0,3/0,1

В помещении бокса также оборудована приточно-вытяжная вентиляция,

соответствующая требованиям СП 1.3.1285-03 «Безопасность работы с микро-

организмами I–II групп патогенности (опасности)».

В лаборатории организовано естественное и искусственное освещение.

Естественное освещение осуществляется за счет световых проемов площадью

16,6 м2. Отношение площади световых проемов к площади пола помещения со-

ставляет 0,24 (норма 0,1–0,25). Таким образом, естественного светового осве-

щения достаточно для работ в дневное время. Искусственное освещение осу-

ществляется с помощью светильников, расположенных в потолочной области,


Лист

69 АТО.00.00.000 ПЗ


состоящих из люминесцентных ламп. Характеристики освещенности лаборато-

рии рассматривали в соответствии с нормами естественного и искусственного

освещения согласно СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение.

Нормы проектирования». В химической лаборатории расположено 3 окна.

Кроме того предусмотрено аварийное освещение.

5.2 Безопасность работы в химической лаборатории

Перед работой в лаборатории проводится водный инструктаж. В лабора-

тории к работе допускаются сотрудники лаборатории и студенты под руково-

дством научных сотрудников.

При работе в микробиологической лаборатории возможны несчастные

случаи при работе с электроприборами и с высокими температурами.

В помещении лаборатории не допускаются:

1. Работать в лаборатории одному;

2. Оставлять без присмотра зажженные горелки и другие нагреватель-

ные приборы, держать вблизи горелок воспламеняющиеся вещества;

3. Убирать случайно пролитые огнеопасные жидкости при зажженных

горелках и включенных электронагревательных приборах;

4. Проводить работы при неисправной вентиляции;

5. Во время работы открывать дверь бокса;

6. Хранить и применять реактивы без этикеток;

7. Хранить запасы ядовитых, сильнодействующих, взрывоопасных

веществ и растворов на рабочих местах и стеллажах;

8. В рабочих помещениях курить, хранить и принимать пищу;

9. Работать без специальной одежды;

10. Сушить что-либо на отопительных приборах.


Лист

70 АТО.00.00.000 ПЗ


5.2.1 Безопасность работы с аппаратурой и оборудованием

Причиной несчастного случая могут выступать лабораторное оборудова-

ние и приборы, которые необходимы при проведении работ в лаборатории. Это

водяная баня, термостат электрический, весы технические, электрические, рН-

метр, центрифуги, химический вытяжной шкаф, ферментер, спектрофотометр,

электрический сушильный шкаф, дистиллятор, микроскоп.

При работе с электрическими приборами нужно помнить, что включать

прибор можно только в ту сеть, вольтаж которой соответствует вольтажу при-

бора. Все неисправности электроприборов, электросети и прочего электрообо-

рудования должны устраняться только электромонтером. При работе с электро-

оборудованием, находящимся под током, необходимо применять исправные

СИЗ (диэлектрические резиновые перчатки, галоши, коврики и т.п.), а работу

проводить с изолирующими рукоятками у инструмента. Запрещается перено-

сить включенные приборы и ремонтировать оборудование, находящееся под

током. В случае загорания проводов электроприборов необходимо их медленно

обесточить и гасить огонь при помощи сухого углекислотного огнетушителя и

покрывала из асбеста.

Во время работы с водяными банями, пользуются термометрами для из-

мерения температуры воды. Если термометр разбился, и ртуть оказалась внутри

бани, нужно слить воду и ваткой, смоченной вазелином или глицерином со-

брать шарики ртути в пробирку, залить водой и сдать лаборанту.

Растворы концентрированных кислот и щелочей следует готовить в фар-

форовых кружках (при выделении тепла стеклянная посуда может лопнуть).

Взвешивать на весах вредные сухие вещества (нингидрин, фермент-

ные препараты) следует осторожно, чтобы избежать образования пыли этих

веществ в воздухе.

При работе с сушильными шкафами (температура 105–106 0С) и муфель-

ной печью (температура 600–900 0С), работающий может получить термиче-


Лист

71 АТО.00.00.000 ПЗ


ский ожог. Меры предосторожности: ставить и вынимать бюксы, тигли с по-

мощью металлических щипцов, а стеклянную посуду – оберегая ее полотенцем.

Термостат электрический предназначен для получения и поддержания

внутри рабочей камеры стабильной температуры. При работе с прибором кор-

пус должен быть надежно заземлен. Запрещается:

– устанавливать термостат вблизи отопительной системы, рядом с дру-

гими приборами и оборудованием, а также в стесненных места;

– помещать в камеру материалы, воспламеняющиеся при температуре

термостатирования или близкой к ней;

– включать водяную баню в сеть в случае повреждения присоединитель-

ного провода или вилки;

– включать водяную баню в сеть без предварительного наполнения ее.

Весы технические, аналитические. При работе с весами нужно придержи-

ваться следующих правил: обращаться с весами нужно осторожно, не передви-

гать, оберегать от толчков. Весы должны быть всегда чистыми. На чашу весов

реактивы не насыпаются, для взвешивания нужно пользоваться специальной

емкостью. После взвешивания разновесы оставлять на чашке запрещается.

рН-метр является лабораторным прибором, предназначенным для опре-

деления величины рН, рКа и окислительно-восстановительных потенциалов.

Питание прибора осуществляется т сети переменного тока напряжением 220 В

и 50 Гц. Хранить прибор следует в условиях общих для всех лабораторных

приборов, т.е. в сухих отапливаемых помещениях, в воздухе которых отсутст-

вуют примеси, вызывающие коррозию металлических изделий и деталей.

Химический вытяжной шкаф предназначен для изолирования и защиты

обслуживающего персонала т токсических, зловонных испарений, газов, пыли и

т.п. выделяющихся во время проведения работ, путем их непосредственного

отвода наружу. Прежде чем приступит к подключению химического вытяжного

шкафа к месту эксплуатации следует подвести следующие системы:

– систему холодной воды;


Лист

72 АТО.00.00.000 ПЗ


– систему химических сточных вод;

– систему вытяжную

– питание электроэнергией с заземлением.

Прежде чем приступить к выполнению каких-либо лабораторных или на-

учно-исследовательских работ следует проверить включение вентилятора.

Состояние включения сигнализируется. Кроме того, нужно проверить,

открыты ли шлюзы для потоков воздуха. Запрещается:

– работать лицам, не ознакомленным с инструкцией по эксплуатации;

– работать в случае обнаружения нарушений в нормальной работе шкафа;

– работать при отсутствии стеклянного защитного экрана.

Центрифуга предназначена для рассмотрения раствора с частицами

большей плотности на осадок и надосадочную жидкость при воздействии цен-

тробежной силы. При работе с центрифугой необходимо соблюдать правила

техники безопасности при эксплуатации электроустановок с напряжением 1000

В и правила техники безопасности при работе. Запрещается:

– работать с незаземленной центрифугой;

– производить замену предохранителя и устранять неисправности при-

подключенной к сетевой розетке кабеля электропитания центрифуги;

– открывать крышку центрифуги при неустановленном диске;

– работать с центрифугой при неисправной электроблокировки.

Дистиллятор применяется для получения дистиллированной воды, сво-

бодной от ионов тяжелых металлов, содержащей только незначительное коли-

чество растворенных газов. Запрещается:

– эксплуатация дистиллятора без заземления;

– эксплуатация без ознакомления с инструкцией п эксплуатации;

– оставлять дистиллятор работающим без присмотра.

Микроскоп необходим для обнаружения и исследования микроорга-

низмов. Световые микроскопы предназначены для изучения микроорганиз-

мов, которые имеют размеры не менее 0,2 мкм (бактерии, простейшие и т.п.),


Лист

73 АТО.00.00.000 ПЗ


а электронные – для изучения более мелких микроорганизмов (вирусы) и

мельчайших структур бактерий. Современные световые микроскопы – это

сложные оптические приборы, обращение с которыми требует определенных

знаний, навыков и большой аккуратности.

Запрещается:

– применять большие усилия при работе с микроскопом;

– касаться пальцами поверхности линз, зеркал и светофильтров;

– самостоятельно развинчивать и разбирать объективы.

Электрический сушильный шкаф предназначен для освобождения иссле-

дуемого образца от влаги, рассчитан на максимальную температуру 350±0,5 0С.

Деления на шкале терморегулятора относительные, поэтому температуру необ-

ходимо контролировать термометром. После продолжительности работы шкафа

необходима регулировка терморегулятора, так как возможна деформация труб-

ки. Загрузку и разгрузку шкафа следует проводить без толчков и ударов. При

работе с сушильным шкафом следует помнить:

– к работе допускаются лица, ознакомленные с инструкцией эксплуатации;

– перед началом работы необходимо убедиться в его полной исправно-

сти, правильности подключения и заземления;

– при нарушении нормальной работы шкафа следует отключить его и

принять меры по устранению неисправностей;

– ремонтные работы проводить только после снятия напряжения.

Спектрофотометр предназначен для измерения коэффициента пропуска-

ния и оптической плотности жидкости с целью определения концентрации рас-

творенных в них компонентов, а также для измерения коэффициента пропуска-

ния и оптической плотности твердых и жидких проб различного происхожде-

ния. Спектральный диапазон от 300 до 600 нм.

Требования предъявляемые при работе с спектрофотометром:

– помещение должно быть оборудовано системой защитного заземления;

– содержание агрессивных газов, паров кислот, щелочей и пыли в воздухе


Лист

74 АТО.00.00.000 ПЗ


помещения должно быть в пределах санитарных норм, регламентированных

действующими правилами;

– в помещение не должно быть оборудования, создающего вибрацию, а

также источников электрических и магнитных полей.

Для обеспечения безопасных условий работы обслуживающего персонала

необходимо соблюдать следующие указания:

– к работе спектрофотометре допускаются лица, сдавшие экзамен по

электробезопасности и знающие правила работы на спектрофотометре;

– все монтажные работы и смена ламп должны производиться специали-

стом на спектрофотометре, отключенном от сети;

– следует проявлять осторожность при проведении лабораторных проце-

дур с едкими, легковоспламеняющимися, токсичными или потецниально зараз-

ными химическими реактивами.

5.2.2 Безопасность работы со стеклянной посудой

Большая часть несчастных случаев при нарушении правил работы со

стеклом относится к категории микротравм (после которых можно продолжать

работу) и лёгких травм (потеря трудоспособности на один или несколько дней).

В первую очередь – это порезы рук при поломке стеклянной посуды, деталей

приборов и т.п., а также ожоги рук при неосторожном обращении с нагретыми

до высокой температуры стеклянными деталями. Также при поломке стеклян-

ной аппаратуры и посуды возможны и другие виды аварий и несчастных случа-

ев – пожары и взрывы (при проливе горючих жидкостей, окислителей и др.),

отравления и химические ожоги (при попадании токсических или едких ве-

ществ в атмосферу или на кожу).

Основные правила работы со стеклянной посудой:

– стекло – это хрупкий материал, имеющий малое сопротивление при


Лист

75 АТО.00.00.000 ПЗ


ударе и незначительную прочность при изгибе, поэтому лучше оценить проч-

ность стеклянной детали, чем переоценить её. Вероятность ранения рук про-

порциональна усилию, приложенному к стеклянной детали;

– стеклянная посуда не предназначена для работы при высоком давлении;

– нельзя допускать нагревания жидкостей в закрытых колбах или прибо-

рах, не имеющих сообщения с атмосферой;

– категорически запрещается использовать посуду, имеющую трещины

или отбитые края;

– стеклянная посуда должна храниться аккуратно и на постоянном месте,

при выдвижении ящиков стола предметы не должны ударятся друг о друга;

– осколки разбитой посуды убираются только с помощью щётки и совка,

ни в коем случае ни руками;

– стеклянные приборы и посуду больших размеров можно переносить

только двумя руками. Поднимать крупные бутыли за горло запрещается.

5.2.3 Безопасность работы с химическими реактивами

При работе в химической лаборатории используются различные реакти-

вы. Для работы с ними необходимо знать основные свойства, особенно степень

их ядовитости и способность к образованию взрывоопасных и огнеопасных

смесей с другими реактивами. В соответствии с Р 2.2.2006-05 «Руководство по

гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии

и классификация условий труда» в таблице 5.2.3.1 представлен перечень ве-

ществ используемых в работе, опасных для развития острого отравления.

Емкости с реактивами должны быть снабжены надёжно наклеенными

этикетками с разборчивыми надписями, где указаны название соединения и его

химическая формула. Запрещается исправлять надписи на этикетках, наклеи-

вать новые этикетки не удалив старых, наносить на ёмкости с реактивами легко


Лист

76 АТО.00.00.000 ПЗ


смывающиеся надписи. Запрещается пользоваться реактивами без этикеток или

с сомнительными надписями на них. Необходимо внимательно следить за со-

хранением чистоты реактивов. Нельзя путать пробки от банок с реактивами,

доставать вещество из банки грязным шпателем и т.п.

Таблица 5.2.3.1 – Перечень веществ, опасных для развития острого

отравления


вещества ПДК, мг/м

3

Агрегатное

состояние

Класс

опасности

Особенности

действия

Серная кислота* 1 Аэрозоль 3 раздражение

Щелочи едкие

(NaOH) 0,5 Аэрозоль 2 раздражение

Йод* 1 Газ 2 раздражение

Уксусная кислота

ледяная 5 Жидкость 3 раздражение

-Нафтол 0,5 Аэрозоль 2 раздражение

Ортофосфорная

кислота 1 Жидкость 2 раздражеие

Сульфат меди 0,003 Аэрозоль 2 раздражение

Тиосульфат натрия 10 Аэрозоль 4 раздражение

* необходима особая защита кожи и глаз

Запрещается выбрасывать в раковины отходы химических реактивов,

сливать органические растворители, водные растворы химических веществ.

Химические вещества также нельзя выбрасывать вместе с мусором на помойку.

Переливать кислоты или щёлочи из бутылей в мелкую тару необходимо

при помощи сифонов или ручных насосов. Особую осторожность следует со-

блюдать при обращении с ядовитыми (их запрещается брать ртом через пипет-

ку), огнеопасными или вредными веществами. С огнеопасными реактивами

следует работать вдали от огня и работающих нагревательных приборов.

В аварийных ситуациях, когда атмосфера лаборатории внезапно оказыва-


Лист

77 АТО.00.00.000 ПЗ


ется заражённой ядовитыми парами или газами, оставаться в помещении для

ликвидации последствий аварии можно только в противогазе. Личные проти-

вогазы каждого работника должны находиться в рабочей комнате на видном

месте и быть готовыми к немедленному применению.

Для предотвращения проникновения опасных веществ в организм через

кожные покровы необходимо применять спецодежду (халат из хлопчатобумаж-

ной ткани) и соблюдать правила личной гигиены. Снимать спецодежду дома

или непосредственно в химической лаборатории запрещается. Нельзя хранить

вместе рабочие халаты и личную одежду.

5.2.4 Электробезопасность

При работе с электрооборудованием и электроприборами возможны слу-

чаи поражения людей электрическим током, а также возникновение пожара.

Причинами этого являются: работа на неисправном оборудовании, прикоснове-

ния руками к металлическим частям электроприборов (оголенные провода), ко-

торые вследствие нарушения изоляции могут находиться под напряжением; на-

рушение правил использования электроприборов, установок, аппаратов и др.

Эти приборы по способу защиты человека от поражения электрическим током

относятся к классу 1 согласно ГОСТ 12.1.009-09 «ССБТ. Электробезопасность.

Термины и определения» – это изделия, имеющие, по крайней мере, рабочую

изоляцию, элемент для заземления и провод без заземляющей жилы для при-

соединения к источнику питания.

Система электроснабжения лаборатории имеет следующие величины: на-

пряжение – 220 В, количество фаз – 2, способ прокладки – скрытая проводка.

Для защиты работающих от поражения электрическим током применяют

следующие меры: все токоведущие части покрывают слоем диэлектрика – изо-

ляции, все электротехнические приборы заземляют, на электрощите устанавли-


Лист

78 АТО.00.00.000 ПЗ


вают дополнительные рубильники для обесточивания сети. Величина макси-

мального сопротивления заземления не должна превышать 4 Ом.

Согласно Правилам Устройства Электроустановок (ПУЭ) лаборатория

относится к помещениям с пожароопасной зоной, к классу П-1 (зоны, располо-

женные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температу-

рой вспышки выше 61 оС). К горючим жидкостям относятся следующие веще-

ства: анилин, гексадекан, гексиловый спирт, глицерин, этиленгликоль, а также

смеси и технические продукты, например масла: вазелиновое, касторовое.

5.2.5 Пожарная безопасность

Опасность пожара в лаборатории возникает при нагревании, высушива-

нии, неправильной работе с реактивами, неисправности нагревательных и элек-

трических приборов, а так же при несоблюдении мер предосторожности.

Согласно СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и соору-жений»

в лаборатории следует размещать порошковый огнетушитель ОП-5 и углекислот-

ный огнетушитель ОУ-5. В случае загорания проводов и электроприборов (класс

пожара Е), находящихся под напряжением, необходимо немедленно выключить

ток и тушить огонь огнетушителем и/или сухим песком. Запрещается тушить во-

дой горящие нерастворимые в воде вещества, особенно жидкости, водой также

нельзя тушить подключенные электроприборы. Категорически запрещается: за-

громождать незастроенную территорию, проходы, проезды, пути к пожарным

кранам водопровода, к местам пожарного инвентаря и оборудования.

Для профилактики пожаров нужно обеспечить соблюдение установленного

противопожарного режима; электрическая проводка всегда должна содержаться в

надлежащем состоянии, а нагревательные приборы, газовые краны и газопровод

должны быть исправны; все электроустановки должны быть защищены от токов

короткого замыкания; нагревательные приборы нельзя оставлять без присмотра.


Лист

79 АТО.00.00.000 ПЗ


Общий порядок действия при пожаре установлен правилами пожарной

безопасности. Каждый работник при обнаружении пожара, признаков горения,

задымления, запаха гари, повышения температуры и т.п. должен немедленно

сообщить об этом по телефону в пожарную охрану. Заведующий лабораторией,

прибывший к месту аварии, должен:

– продублировать сообщение о возникновении пожара в пожарную охрану;

– в случае угрозы жизни людей немедленно организовать их спасение;

– проверить включение в работу автоматических систем противопожар-

ной защиты (оповещение людей о пожаре, противодымной защите).

В лаборатории оборудована система пожарной сигнализации в виде ды-

мовых адресных пожарных извещателей, сигнал от которых поступает на пост

охраны, на прибор приёмного контроля.

5.3 Оказание первой медицинской помощи

В лабораториях бывают случаи, требующие неотложной медицинской

помощи, например, такие как порезы рук стеклом, термические ожоги, пораже-

ние электрическим током, отравление химикатами.

При ранениях стеклом нужно удалить его осколки из ранки (если они ос-

тались) и, убедившись, что там их больше нет, промыть рану 2 %-ным раство-

ром перманганата калия и, смазав кожу вокруг раны 5 %-ным раствором йода,

забинтовать. При термических ожогах кожи (кроме ограниченных ожогов I сте-

пени) следует вызвать врача или немедленно доставить пострадавшего в бли-

жайшее лечебное учреждение. До оказания медицинской помощи необходимо

осторожно, не допуская травмирования, обнажить обожженный участок и за-

крыть его сухой асептической повязкой. С обожжённого участка нельзя сни-

мать прилипшие остатки обгоревшей одежды и вообще как-либо очищать его.

Обработка ожогов мазями или наложение компрессов производится только


Лист

80 АТО.00.00.000 ПЗ


квалифицированными медицинскими работниками.

При поражении электрическим током, если пострадавший остается в со-

прикосновении с токоведущими частями, необходимо немедленно выключить

при помощи пускателя, или перерубить токопроводящий провод изолирован-

ным инструментом. К пострадавшему, пока он находится под током, нельзя

прикасаться незащищенными руками (без резиновых перчаток).

При ожогах химическими веществами поражённый участок кожи про-

мывают большим количеством воды. Затем накладывают примочку: при ожогах

кислотой – из 2 %-ного содового раствора, а при ожогах щёлочью – из слабого

раствора уксусной или борной кислоты.

При отравлении химикатами следует немедленно вызвать врача. При по-

падании химикатов внутрь организма необходимо сделать промывание желуд-

ка, при инголяционных поражениях – вывести пострадавшего на свежий воз-

дух, освободить от стягивающей одежды, создать ему абсолютный покой.

В лаборатории в легкодоступном месте находится аптечка с постоянным на-

бором необходимых материалов и медикаментов (стерильные бинты и вата, 5 %-

ный спиртовой раствор йода, 2 %-ный раствор гидрокарбоната натрия, мазь от ожо-

гов, лейкопластырь, 2 %-ный раствор перманганата калия, 2 %-ный раствор борной

кислоты, этиловый спирт, стеклянные палочки и ножницы.


Лист

81 АТО.00.00.000 ПЗ


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Андреев, В.В. Способы получения и применения различных типов

пектинов / В.В. Андреев, В.В. Науменко, Л.П. Парашкова // Пищевая техноло-

гия.– 1998.– № 6.– С. 17.

2. Аймухамедова, Г.Б. Химическая модификация пектиновых веществ /

Г.Б. Аймухамедова, З.Д. Ашубаева, Э.А Умаралиев // Фрунзе: Илим.– 1974.– 82 с.

3. Арасимович, В.В. Методы анализа пектиновых веществ, гемицел-

люлоз и пектолитических ферментов в плодах / В.В. Арасимович, С.В. Балтага,

Н.П. Пономарева.– Кишинев: АН Молд. ССР.– 1970.– 84 с.

4. Бакирь В.Д. Извлечение пектина из яблочных выжимок / В.Д. Бакирь,

A.A. Поезжаева, Л.Д. Корнеева // Пищевая промышленность. 1994.– №11.– С.9–10.

5. Балтага, С.В. Биохимическое исследование кормового арбуза как

нового источника пищевого пектина: автореф. дис... канд. техн. наук / С.В. Бал-

тага.– Кишинев, 1962.– С.26.

6. Бек, М.М. Химия реакций комплексообразования.– М.: Мир.–

1973.– 279 с.

7. Бетаева Е.А. Пектин, его модификации и применение в пищевой

промышленности / Е.А. Бетаева, A.A. Кочеткова, М.В. Гернет // Пищевая пром-

сть.– Сер. 7, № 4.– 1992.– с 32.

8. Богус, A.M. Механический способ выделения пектиновых веществ /

A.M. Богус, Е.П. Запорожец, Г.Н. Тлехурай, М.Ю. Яхутль. // Вестник Россий-

ской академии сельскохозяйственных наук.– 1998.– № 1.– С. 79.

9. Бондарь, С.Н. Экстрагирование свекловичного пектина / С.Н. Бон-

дарь, В.Н. Голубев // Пищевая промышленность.– 1992.– № 12.– С. 18–19.

10. Бондарь, С.Н. Мембранная обработка экстрактов свекловичного

пектина / С.Н. Бондарь, В.Н. Голубев // Пищевая промышленность.– 1992.–

№ 1.– С. 27–28.

11. Бузина, Г.В. Сравнительная характеристика образцов пектина раз-


Лист

84 АТО.00.00.000 ПЗ


личного происхождения // Хлебопекарная и кондитерская промышленность.–

1960.– №9.– С.12–17.

12. Бузина, Г.В. Определение студнеобразующей способности пектина

/ Г.В. Бузина, Л.Б. Сосновский // Хлебопекарная и кондитерская промышлен-

ность.– 1973.– №6.– С.20–21.

13. Бузина, Г.В. Исследование процессов производства студнеобра-

зующего пектина из свекловичного жома: автореф. дис… канд. техн. наук / Г.В.

Бузина.– М., 1963.– С.24.

14. Ван Муорик, С.В. Современные тенденции развития промышленно-

сти пищевых добавок и ингридиентов // Пищевые ингридиенты – сырье и до-

бавки.– 2004.– № 1.– С. 20–22.

15. Василенко, Ю.К. Получение и изучение физико-химических и гепа-

топротекторных свойств пектиновых веществ / Ю.К. Василенко, С.В. Моска-

ленко, Н.Ш. Кайшева // Хим.-фармац. журн.– 1997.– Т.31, № 6.– С. 28–29.

16. Василенко, Ю.К. Сорбционные свойства пектиновых препаратов /

Ю.К. Василенко, Н.Ш. Кайшева, В.А. Компанцев // Химико-фармацевтический

журнал.– 1993.– С. 44–46.

17. Гликман, С.А. Природа и свойства пектиновых студней. / С.А.

Гликман, С.И. Орлов // Сборн. материалов Всесоюз. совещ. по вопр. Техн. и

химии пектина.– М., 1962.– С. 55.

18. Голубев, В.Н. Пектин: химия, технология, применение / В.Н. Голу-

бев, Н.П. Шелухина.– Москва, 1995.– 317 с.

19. Горун, Е.Г. Изменение пектиновых веществ картофеля в процессе

роста клубней, хранения и кулинарной обработки // Консервная и овощесу-

шильная промышленность.– 1979.– №3.– С.36.

20. ГОСТ 29186-91. Межгосударственный стандарт. Пектин. Техниче-

ские условия.– М.: Издательство стандартов, 2004.

21. Гринчишина З.Ф. Применение пектина в производстве продуктов

питания / З.Ф. Гринчишина, М.П. Могильный. // Хранение и переработка сель-


Лист

85 АТО.00.00.000 ПЗ


хозсырья.– 1998.– № 1.– С. 35.

22. Гринчишина З.Ф. Применение пектина в производстве продуктов

питания / З.Ф. Гринчишина, М.П. Могильный. // Хранение и переработка сель-

хозсырья.– 1998.– № 1.– С. 35.

23. Донченко, Л.В. Пектин: основные свойства, производство и приме-

нение. / Л.В. Донченко, Г.Г. Фирсов // М.: ДеЛи принт.– 2007.– 276 с.

24. Донченко, Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов. // М.: Де-

Ли принт.– 2000.– 225 с.

25. Донченко, Л.В. Производство пектина / Л.В. Донченко, Н.С. Карпо-

вич, Е.Г. Симхович.– Кишинев, 1999.– 180 с.

26. Донченко Л.В. Влияние температуры на экстрагирование пектина /

Л.В. Донченко, В.В. Нелина, Н.С. Карпович, В.М. Лысянский // Пищевая про-

мышленность.– 1988.– №6.– С.31.

27. Зайко, Г.М. Содержание пектина в плодах, овощах и продуктах их

переработки: (обзор) / Г.М. Зайко, И.А. Гайворонская, В.А. Хадкевич // Пище-

вая технология.– 1989.– № 1793.– С. 17.

28. Золотарева, А.М. Исследование функциональных свойств облепи-

хового пектина / А.М. Золотарева [и др.] // Химия растительного сырья.–1998.–

№ 1.– C. 29–32.

29. Игнатьева Г.Н. Стабильность пектинового экстракта – основа высо-

кого качества пищевых изделий / Игнатьева Г.Н., Донченко Л.В., и др. // Хра-

нение и переработка с/х сырья.– 1994.– № 3.– С.23.

30. Игнатьева Г.Н. Способ повышения комплексообразующей способ-

ности пектина / Г.Н. Игнатьева, Т.И. Овсюк // Хранение и переработка сельхоз-

сырья.– 2001.– №8.– С.27–30.

31. Ильина, И.А. Научные основы технологии модифицированных пек-

тинов.– Краснодар, 2001.– 256 с.

32. Кайшева, Н.Ш. Анализ пектинов защитного действия / Н.Ш. Кай-

шева, С.Н. Щербак, В.А. Компанцев // Журнал аналитической химии.– 1994.–


Лист

86 АТО.00.00.000 ПЗ


T.49.– № 11.– C. 1158–1162.

33. Карпович, Н.С. Пектин. Производство и применение // Киев: Уро-

жай.– 1989.– 88 с.

34. Карпович Н.С. Оптимальный режим гидролиза-экстрагирования пек-

тиновых веществ из свекловичного жома / Н.С. Карпович, JI.B. Донченко, В.В. Не-

лина // Хлебопекарная и кондитерская пром-сть.– 1985.– №4.– С.34–35.

35. Кацева, Г.П. Исследование взаимодействия пектиновых веществ

с солями меди, ртути, цинка и кадмия // Химия природ. соединений.– 1988.–

№ 2.– С. 171–175.

36. Комиссаренко, С.Н. Пектины – их свойства и применение / С.Н. Ко-

миссаренко, В.Н. Спиридонов // Раст. ресурсы.– 1998.– Т. 34, № 1.– С. 111–119.

37. Компанцев, В.А. Определение комплексообразующей способно-

сти пектинов и пектинсодержащих препаратов // Охрана окружающей сре-

ды.– 1991.– № 3.– С. 25–27.

38. Коновалов, С.А. К вопросу о составе протопектина некоторых овощей

/ С.А. Коновалов, С.М. Бессонов // Вопросы питания.– 1959.– №5.– С.71–74.

39. Кочеткова, А.А. Научно-техническое сотрудничество в области

производства и использования пектина. / А.А. Кочеткова, А.Ю. Колесное //

Пищевая промышленность.– 1992.– № 6.– С. 69.

40. Кочеткова, А.А. Некоторые аспекты применения пектина. // Пище-

вая промышленность.– 1992.– № 7.– С. 98.

41. Кочеткова, А.А. Экологически безопасные технологии производст-

ва пектинопродуктов / В.И. Тужилкин, А.А. Кочеткова // Пищевая промышлен-

ность.–2000.– № 12.– С. 32.

42. Краснова, Н.С. Разработка пектина для лечебно-

профилактического питания / Н.С. Краснова, JI.H. Лучина // Пищевая про-

мышленность.– 1998.– №1.– С.11–12.

43. Крац, Р. Строение, функциональные свойства и производство пек-

тина. / Р. Крац, А. А. Кочеткова, А. Ю. Колесников // Пищевая промышлен


Лист

87 АТО.00.00.000 ПЗ


ность.– 1993.– № 1.– С. 31–32.

44. Кузнецов Д.В. Влияние концентрации и природы гидролизующего

агента на степень этерификации свекловичного пектина / Д.В. Кузнецов, А.И.

Шеставин // Изв. вузов. Пищевая технология.– 2000.– №2.– С.17–18.

45. Литвак, И.М. Изучение технологических условий получения пищевого

пектина из жома / И.М. Литвак, М.И. Баранов // Труды Киевского технологического

института пищевой промышленности.– Киев, 1959.– № 21– С. 16–19.

46. Моисеева, В.Г. Влияние способа осаждения на качественные характе-

ристики пектиновых препаратов / В.Г. Моисеева, Г.М. Зайко, И.А. Медведев, И.А.

Водянов // Изв. вузов. Пищевая технология.– 1974.– №2.– С.79–81.

47. Новосельская, И.Л. Пектин. Тенденции научных и прикладных иссле-

дований // Химия природ. соединений.– 2000.– №1.– С. 3–11.

48. Оводов, Ю.С. Современные представления о пектиновых веществах //

Биоорган. химия.– 2009.– Т.5, № 3.– С. 293–310.

49. Патент 2095996 Россия, МПК6 А23L1/0524, С08В37/06. Способ по-

лучения плодово-ягодного пектина / Е.А. Махова, З.А. Добронравова, A.A. Ло-

банова, Т.А. Данилова.– 94035297/13; заявл. 21.09.94; опубл. 20.11.97.

50. Патент №2095372 Россия, МПК6 С08В37/06. Способ получения

пектина / Н.И. Шишина, Э.С. Гореньков, Л.В. Киселева.– 95116200/04; заявл.

19.09.95; опубл. 10.11.97; Бюл. №31.

51. Патент № 2115335 Россия, МПК А23L1/0524. Способ получения

пектина / В.А.Васькина, Г.Н. Горячева, В.Д. Волгин, A.A. Желябин.–

9400025/13; завл. 04.01.94; опубл. 20.07.98; Бюл. №20.

52. Припутина, Ю.В. Физико-химические свойства пектинов и их значение

для состояния организма. // Рациональное питание.– Киев, 1991.– № 26.– С. 66–68.

53. Сапожникова, Е.В. Пектиновые вещества и их превращения при со-

зревании и переработке плодов: автореф. дис… д-ра биол. наук / Е.В. Сапожни-

кова.– Баку, 1968.– С.42.

54. Сапожникова, Е.В. Пектиновые вещества и пектиновые ферменты //


Лист

88 АТО.00.00.000 ПЗ


Итоги науки. Сер. Биохимия.– М., 1971.– Т.5.– С.137.

55. Сосновский, Л.Б. Применение новых студнеобразователей и пено-

образователей в кондитерской промышленности // Хлебопекарная и кондитер-

ская промышленность.– 1969.– №3.– С.13–15.

56. Сосновский, Л.Б. Современные данные о строении, составе и клас-

сификации пектиновых веществ // Сб. ст. и мат. пищевой промышленности.–

М., 1958.– № 8.– С. 23.

57. Типсина, Н.Н. Использование пектиносодержащих продуктов при

отравлении солями тяжелых металлов / Н.Н. Типсина, Е.М. Типсина // Вестник

КрасГАУ.– Красноярск, 2006.– №14.– С. 181–184.

58. Турахожаева, М.Г. О структуре и свойствах яблочного пектина /

М.Г. Турахожаева , М.А. Ходжаева, Н.Д. Бурханова // Химия природных соеди-

нений.– 1997.– № 6.– С. 792–796.

59. Тыщенко, В.М. Пектины и пектиносодержащие продукты // Вест-

ник Оренбургского государственного университета.– Оренбург: ОГУ.– 2006.–

№13.– С. 290–291.

60. Тыщенко, В.М. Извлечение пектиновых веществ из кормовых арбу-

зов / В.М Тыщенко, А.В. Быков // Вестник Оренбургского государственного

университета.– Оренбург: ОГУ– 2008.– №82.– С. 222.

61. Тыщенко, В.М. Кавитационное извлечение пектиновых веществ из

растительного сырья // Вестник Оренбургского государственного университе-

та.– Оренбург: ОГУ– 2009.– №2.– С. 207–208.

62. Тыщенко, В.М. Влияние кислотно-кавитационного гидролиза рас-

тительного сырья на выход и качество пектина. // Известия ВУЗов. Пищевая

технология.– 2011.– №2.– С. 50–52.

63. Тыщенко, В.М. Интенсификация кавитационно-кислотного гидролиза

с целью получения пектина / В.М. Тыщенко, А.В. Быков // Вестник Оренбургско-

го государственного университета.– Оренбург: ОГУ– 2010.– №4.– С. 23.

64. Филиппов, М.П. Исследование экстракции пектиновых веществ из


Лист

89 АТО.00.00.000 ПЗ


плодов растений / М.П.Филиппов, Г.А. Школенко // Прикладная биохимия и

микробиология.– 1976.– Т.XII, № 2.– С.203.

65. Химическая энциклопедия. – М.: Большая Российская энциклопе-

дия.– 1992.– T.3.– 895–897 с.

66. Хотимченко, Ю.С. Применение энтеросорбентов в медицине / Ю.С.

Хотимченко, А.В. Кропотов // Медикофармацевтический вестник Приморья.–

1998– №4.– С. 99–107.

67. Хужоков, Ж.Д. Производство и применение пектина.– Нальчик,

1962.– 46–45 с.

68. Шелухина, Н.П. Научные основы технологии пектина. // Фрун-

зе.– 1988.– 168 с.

69. Шелухина, Н.П. Перспективные методы получения пектиновых ве-

ществ.// Пищевая промышленность.– 1988.– К 5.– С.11–12.

70. Шелухина, Н.П. Пектины и параметры его получения / Н.П. Шелу-

хина, Р.Ш. Абаева, Г.Б. Аймухамедова.– Фрунзе.– 1987.– 108 с.

71. Шибаева, В.И. Пектиновые вещества морских трав. VII. Ацетолиз

зостерина. / В.И. Шибаева, Р.Г. Оводова, Ю.С. Оводов // Химия природных со-

единений.– 1971.– № 3.– С. 249–252.

72. Шелухина, Н.П. Исследование фракционного состава пектинов са-

харной свеклы. // Фрунзе.–1980.– 101 с.

73. Шом, М.А. Факторы, влияющие на процесс гидролиза, выход и ка-

чество пектина. / М.А. Шом, В.Г. Моисеева, А.А. Таран // Пищевая техноло-

гия.– 1982.– № 4– С. 122–124.

74. Юдинцева, И.В. Исследования способа получения пищевого пекти-

на из свекловичного жома с применением спиртового осаждения: автореф. Дис.

канд. техн. наук / И.В. Юдинцева.– Киев, 1973.– С.24.

75. Andersson, V. Beet pulp drying using pressurized superheated steam //

Int. Sugar J.– 1999.– Vol. 101.– № 1207.– P. 340–344.

76. Albersheim, Р. The primary cell wall and metabolic control of elonga-


Лист

90 АТО.00.00.000 ПЗ


tion growth / P. Albersheim // Тез. докл. XII Междунар. ботан. конгр.– Л.: Наука,

1975.– V.II.– C.346.

77. Doblas Jaroslav.K problematice nizkoesterifikovanych pektinuv

potravinarskem prumyslu // Plumysl potzavin.– 1984.– № 4.– Р. 79.

78. Brigand G., Denis A. Insight into the structure of Pectic by High perfor-

mance chromatographic methods. // Carbohydrate Polymers. 1990.– № 1 – P.61–77.

79. Hourdet D., Muller G. Solution of Pectin Polysaccharides III: Molecular

Size of Heterogeneous Pectin Chains. Calibration and Application of SEC to Pectin

Analysis. //J. Carbohydrate Polymers.– 1991.– № 16.– P. 432.

80. Pilnik W., Vozagen A.G.J.– Voedingsmiddelentechnologie.– 1974.– Р.80.

81. Gierschner K. Pectin and pectic enzymes in fruit and vegetable technol-

ogy. Gordian, 1981.– V.81, № 7.– P. 171.

82. Osinaka, I. Badania nad podniesieniem jakosci i trwalosci marmolady / I.

Osinaka // Prace inst. lab. badawcz. przem spozyesz.– 1959.– № 1.– Р. 314.

83. Pelit, Roland. Les matieres pectiques / Roland Pelit // Afinidad.– 1975.–

№ 328.– Р. 585–592.

84. Shimizu Noriko, Tomoda Masashi. Pectic substances. I. The major pec-

tin from fruits of Zizyphus jujuba miller var inermis Rend. // Chem. Phar-mal. Bull.

1983.– V.31, № 2.– P.499–506.

85. Shibuya N., Nakane R. Pectic polysaccharides of rice endosperm cell

walls. // Phytochemistry.– 1984.– Y.23, № 7.– P. 1425.

86. Knoop, F. Der Abbau aromatischer Vettsäure im Tierkörper / F. Knoop

// Beitr. chem. Physiol. u. Pathol.– 1994.– Р. 225.

87. Preston, R.D. Polysaccharide conformation and cell wall function / R.D.

Preston.– Ann. Rev. Plant Physiol.– 1979.– P.55–78.

88. Löfgren C., Hermansson A.M. Synergistic rheological behavior of mixed

HM/LM pectin gels // Food Hydrocolloids.– 2007.– V.21. № 3.– P.480–486.

89. Blumenkrants, N. New method for quantitive determination of wronic acids /

N. Blumenkrants, G. Saboe-Nansen // Anal. Biochem.– 1973.– №54.– P.484–489.


Лист

91 АТО.00.00.000 ПЗ


90. Henglein, F.A. Űber Protopektin und Protocellulose // Makramol.

Chem.– 1943.– V.l.– № 6.– P.121–130.

91. Henglein, F.A. Die Uron und Polyronsäuren (Pektin und Alginisäure). //

Haurdbuch der Pflanzenphysiologie. – WW Puhland, ed. m.SpringerVerlag-Berling.–

1958.– № 1.– P.405, 407–478.

92. Bendrof, Florica. Studie privind posibilitatea u'tilizarh borhotueui deshi-

dratat de sfecla, capitulerer, de floaplasoarelui si merelor radurete pentru obtinerea

pectinei. // Luer Sti ICVLP.– 1978.– №9.– P.147–159.

93. Dekker, R.F.H. Determination of pectin substances in plant material /

R.F.H. Dekker, G.N. Richards.– T. Sci. of Food.– 1972.– V.23.– P.474–483.

94. Fellenberg, Th. Uber die Konstitution des Pektinkorper / Th.Fellenberg.–

Biochemistry.– 1948.– Bd.85. 45.– P.118–161.

95. Hinton C.L. The setting temperature of pectin jellies. // J. Sci. Food and

Agric.– 1950.– Vol.1.– № 10.– P.301–306.

96. Kim, W.I. Demethylation of pectin unsing acid and ammonia / W.I. Kim,

C.I.B. Smit, V.H.M. Rao // I. Food Sci.– 1978.– № 1.– P.77–78.

97. Mehlitz, A. Physiko–chemische studients an Pektinstoffer. // Koll.–

1926.– Bd.13.– Р.149–151.

98. Weiss H.O. Niederveresterte Pektine: Eigenschaften, Neuent-

wicklungen, Anwendungen // Die Industrielle Obst-und Gemusever-arbeitung.–

1979.– № 9.– Р. 177.

99. Walter R.H. The Chemistry and Technology of Pectin. Academic Press

Inc., Harcourt Brace Jovanovich, Publishers.– 1991.– 67 р.

100. Valet R., Schoon A. Herstellung und Anwendung von Handelspektin //

Internationale Zeitschrift fur LebensmittelTechnologie und Verfahrenstechnik.

1983.– № 3.– Р. 34–35.

101. Neukom H., Pilnik W. et al. Gelier-und Verdickungsmittel in Lebens-mitteln

// Gelling and Thickening Agents in Foods. Forster Verlag AG, Zurich.– 1980.– Р. 20.


Лист

92 АТО.00.00.000 ПЗ


Documents

АТО.00.00.000 ПЗe-lib.kemtipp.ru/uploads/vkr/2016... · 2017. 1. 16. · АТО 00.00.000 ПЗ 10 Незначительную часть в составе пектиновых