К вопросу производства пектина из свекловичного жома

В России пектин в основном импортируется из-за рубежа, в т. ч. для пищевых целей (кондитерские изделия, плодоовощные, мясные, мясорастительные консервы, фруктовоягодные соки и напитки, молочные и кисломолочные продукты, хлебобулочные, макаронные

изделия, и т. п.) и для предприятий-потребителей многоотраслевого народного хозяйства, фармацевтики и медицины [1].

Длительная ориентация отечественной пищевой промышленности на зарубежный высокоэтерифицированный пектин, а именно пектин лишь для кондитерской промышленности, остановила рост его производства в РФ.

При этом замедлилось развитие научных исследований в области совершенствования техники и технологии пектинового производства.

В пищевой промышленности потребность в пектине составляет более 10 тыс. тонн в год без учёта нормы потребления пектина в лечебно-профилактических целях (2–4 г. на человека в сутки). Наиболее обширным и перспективным в дальнейшем является рынок продуктов питания, обогащённых низкометоксилирован-ным пектином, получаемым из овощей (жома сахарной свёклы, тыквы и др.) и обладающим оздоровительными, защитными и лечебно-профилактическими свойствами. Учитывая минимальную профилактическую норму потребления пектина в экологически неблагоприятных районах, его количество при круглогодичном потреблении пектинсодержащих продуктов составляет более 70 тыс. т на 100 млн человек.

Основной задачей пищевой промышленности является обеспечение населения пищевыми продуктами, отвечающими требованиям, предъявляемым к полноценной и здоровой пище. За счёт ухудшения экологической обстановки происходит загрязнение водного и воздушного бассейнов, почвенных покровов, растительного мира, а, следовательно, и пищевых продуктов определённым количеством токсичных органических и неорганических веществ. При этом лечебно-профилактическое питание занимает существенное место среди медикобиологических мероприятий, предусматривающих снижение вредных воздействий на человеческий организм неблагоприятных факторов окружающей среды. Разработка и пропаганда среди населения обоснованных рационов, основанных на включении в них доступных обладающих достаточными вкусовыми достоинствами биологически активных ингредиентов, позволяет вести профилактику заболеваемости, повышает работоспособность и ведёт к увеличению продолжительности жизни.

Так как в настоящее время свои потребности в пектине кондитерские и фармацевтические предприятия России удовлетворяют лишь частично, благодаря импорту этого продукта, то проблема производства отечественного пектина в данный момент очень актуальна.

Пектиновые вещества – это кислые полисахариды растительного происхождения, главным компонентом которых является полигалактуро-новая кислота. В промышленном производстве пектин извлекают из яблочных и цитрусовых выжимок, свекловичного жома, корзинок подсолнечника. Крупнейшими производителями ектина на современном мировом рынке являются компании США, Германии, Швейцарии и Дании. Известно, что пектиновые вещества обладают способностью связывать и выводить из человеческого организма стабильные и радиоактивные металлы [1]. При этом наилучшими комплексообразующими свойствами обладают низ-коэтерифицированные пектиновые вещества, к которым относится и свекловичный пектин [2]. Также они обладают способностью повышать эффективность некоторых лекарств, снижать их токсическое влияние на организм и устранять некоторые побочные действия [3]. Используемые для медицинских целей в качестве добавок к лекарственным препаратам пектины должны быть высокой степени чистоты.

По своей желирующей способности свекловичный пектин несколько хуже, полученных из яблок и цитрусовых, но в то же время имеет гораздо лучшие комплексообразующие свойства, что имеет важное значение для производства лечебно-профилактических продуктов [4].

В настоящее время свеклосахарные заводы продают сухой свекловичный жом частным хозяйствам по цене около 6 тыс. р. за т. Экономически выгоднее использовать этот жом для производства пектина, цена которого варьируется от 367 до 2000 р. за кг, а выход пектина из тонны жома составляет примерно 180 кг. Технология получения пектина из свекловичного жома включает следующие стадии.

Высушенный свекловичный жом, поступающий со склада, измельчают для интенсификации процессов извлечения пектиновых веществ; далее жом подвергается гидролизу; полученная смесь направляется в фильтр-прессы для проведения грубой и тонкой очистки экстракта.

Прогидролизованный жом после нейтрализации направляют на корм скоту. Экстракт тонкой фильтрации поступает на очистку. После очистки экстракт поступает для осаждения пектина. Затем его измельчают, очищают и высушивают. Высушенный пектин упаковывают и направляют на хранение [5]. Такая схема является экологически опасной, энергоёмкой и требует использования оборудования специального коррозионно-стойкого исполнения, а также дорогостоящих химических реактивов, наличия очистных сооружений. Традиционной технологии производства пектина также свойственны повышенная пожаро- и взрывоопасность процессов.

Предлагаемая технологическая схема позволит получать свекловичный пектин с чистотой 76–77% и способностью к комплексообразованию около 600 мг Pb2+/г, то есть удовлетворяющий требованиям, предъявляемым к пектиновым веществам пищевого и медицинского назначения [6].

Развитие производства пектина и пищевых волокон (ПВ) в России сдерживалось отсутствием экономической заинтересованности перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса (АПК), отсутствием соответствующего технологического оборудования и технологий для получения высококачественных ПВ и пектиновых веществ.

Новые экономические отношения, складывающиеся в сфере производства, должны устранить эти препятствия, способствовать внедрению в производство прогрессивных технологий рационального использования нативных сырьевых ресурсов на основе инновационных разработок науки и техники. Что обеспечит производство высококачественной, конкурентоспособной отечественной продукции по доступным ценам.

Имеющиеся запасы сырья для производства пектина в РФ из свекловичного жома не ограничены. На передовых предприятиях свеклосахарного производства рассматриваются вопросы по организации производства пектина из свекловичного жома. Это позволит повысить рентабельность свеклосахарного производства. Однако, можно выделить ряд факторов, которые на данный момент препятствуют активному внедрению в производство линий по производству пектина на сахарных заводах.

Получаемый по современной технологии из свекловичного жома пектин соответствует требованиям пищевой промышленности, однако, в медицинских целях он не может быть использован из-за низкой степени его очистки. Отсутствие до последнего времени научных разработок, позволяющих получить высокоочищенные пектиновые вещества, явилось главной причиной отсутствия пектина для медицины.

Сахарное производство является одной из материалоёмких отраслей промышленного производства, требующих значительного количества сырья в расчёте на единицу выпускаемой продукции. Целью технологии получения сахара является максимальное извлечение сахарозы в виде готового целевого продукта. При этом в 100 кг сахарной свёклы, наряду с сахарозой, содержится в среднем 2,2 кг клетчатки и гемицеллюлозы, 2,5 кг пектина, 0,2 кг аминокислот, микро- и макроэлементы. Традиционная технология получения сахара из свёклы не решает проблем извлечения этих полезных веществ. Они замедляют осуществление технологических процессов, увеличивают потери сахарозы в производстве. Определённая их часть безвозвратно теряется при физико-химической очистке диффузионного сока и термической обработке полупродуктов, Оставшаяся часть выводится с побочными продуктами производства – жомом и мелассой [7].

Актуальным направлением в этой области является разработка технологий переработки сахарной свёклы и получения из неё новой продукции, что увеличит уровень ресурсосбережения и приведёт к расширению ассортимента продуктов диетического и лечебно-профилактического направлений, в частности извлечению пищевых волокон (ПВ) и пектина.

Пищевые волокна по своей природе являются комплексом биополимеров, включающим полисахариды (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества), а также лигнин и связанные с ним белковые вещества, формирующие клеточные стенки растений. Роль ПВ в рационе человеческого организма значительна. Они не только частично снабжают организм энергией, выводят из него ряд метаболитов пищи и загрязняющих веществ, но и регулируют различные физиологические, биохимические процессы в пищеварительной системе. За счёт содержания значительного числа полярных групп, ПВ сорбируют как низкомолекулярные, так и высокомолекулярные вещества, влияют на их обмен. Благодаря положительному влиянию на пищеварительные процессы пищевые волокна рекомендуются в качестве неотъемлемой составной части рациона человека. ПВ способствуют выведению из организма излишнего холестерина, препятствуют всасыванию токсичных веществ, содержащийся в ПВ пектин связывает ионы тяжёлых металлов. К тому же давно известно, что недостаток в рационе балластных веществ приводит к ожирению, развитию желчнокаменной болезни, сердечнососудистых заболеваний. По данным многих исследователей, суммарное содержание ПВ в суточных рационах населения в среднем должно составлять 25–30 г. [5].

Содержание пектиновых веществ более высокое в тех тканях, где меньше сахарозы, и наоборот [2]. Положительной особенностью свекловичного сырья является содержание протопектина в нём (достигает 98% от общей суммы пектиновых веществ), что обусловливает технологические параметры извлечения этого целевого продукта.

Кроме пектина, в свекловичном жоме содержится (в %): целлюлозы – от 22 до 25, гемицеллюлозы 21–23, азотистых веществ 1,8–2,5, золы 0,8–1,3, сахарозы 0,15–0,20. Также в свежем сыром жоме присутствуют: витамин C и такие необходимые в питании человека аминокислоты, как лизин и треонин.

Целесообразным способом консервирования жома является его сушка. При высушивании жома идёт коагуляция коллоидных соединений, деформация клеточных оболочек и уменьшение первоначального объёма материала. Конечная влажность высушенного жома обычно составляет 12–14%.

Меньшая влажность жома (менее 10%) приводит к ломкости, крошливости и истиранию в сушилке и при транспортировании, образуется много мелочи и пыли. К тому же пересушенный жом плохо гранулируется. Повышенная влажность жома (более 14%) может привести к его порче за счёт развития микроорганизмов в процессе хранения.

Сушёный жом является сыпучей массой частиц неправильной вытянутой формы, которая обусловлена формой свекловичной стружки. Частицы сушёного жома могут быть пылевидными и в виде стружки длиной 20–70 мм.

Были проведены исследования по получению пектиновых веществ из сушёного жома.