Производство красящего концентрата из скорлупы семян кедровой сосны сибирской

Для придания продуктам привлекательных цветовых характеристик применяются синтетические и натуральные красители. К сожалению, в последние годы предпочтение отдавалось как у нас в стране, так и за рубежом, синтетическим красителям, поскольку они придают продукту стабильную окраску при незначительном количестве внесения красителя в продукт и имеют относительно низкую стоимость. Однако есть достоверная научная информация о том, что эти красители обладают мутагенным и канцерогенным действием.

В Федеральном законе "О качестве и безопасности пищевых производств" сказано, что пищевые добавки, в т.ч. и красители, используемые для изготовления пищевых продуктов, не должны причинять вред жизни и здоровью человека. Поэтому в современных рекомендациях по организации здорового питания предусмотрено использование безвредных натуральных красящих пигментов для создания цветовой гаммы пищевых продуктов. В пищевых отраслях промышленности (консервной, безалкогольной, винодельческой, сахарной, кондитерской, хлебобулочной) в нашей стране для этих целей применяются натуральные пищевые красители, полученные из различных растительных источников (ягод, плодов, цветков, овощей, корней, стеблей, листьев и т.п.).

Актуальность исследований . Проект технологической линии для получения красящего концентрата позволяет сократить количество технологических операций, благодаря применению ряда ключевых аппаратов, а именно рециркуляционного экстрактора, измельчителя; обеспечивает эффективное извлечение красителя из скорлупы семян кедровой сосны сибирской и высокое качество получаемого красителя.

Цель исследований . Разработка процесса получения красящего концентрата из скорлупы семян кедровой сосны сибирской.

Задачи исследований . На основе сравнительного анализа существующих технологий и рецептур приготовления красящих концентратов на основе скорлупы семян сосны сибирской кедровой определить перспективы совершенствования этого красителя.

Результаты исследований и их обсуждение. Опыты показывают, что ближайшим техническим решением к заявленному является линия производства красителя из лузги гречихи (RU 74630 U1, 22.02.2008), содержащая последовательно соединенные сырьевой питатель, просеиватель лузги, экстрактор для извлечения красителя, ультрафильтрационную установку, сушильную установку, упаковочный аппарат, а также средство подачи воды, средство подачи гидролизующего агента и экстрактор для промывания отработанной лузги, соединенные с экстрактором для извлечения красителя [1].

Недостатками этой линии являются низкий выход красящих веществ, длительность процесса извлечения красителя, высокое энергопотребление за счет наличия стадии сушки. Технический результат заключается в сокращении длительности процесса извлечения красителя из скорлупы, увеличении выхода красителя, повышении его качества. Это достигается в результате того, что в связи с использованием рециркуляционного экстрактора процесс экстрагирования проходит быстрее, чем при получении экстракта классическим способом в статических условиях, при этом качество экстракта скорлупы семян кедровой сосны сибирской не ухудшается по сравнению с классическим способом и соответствует предъявляемым требованиям, что показывает целесообразность получения экстракта в рециркуляционных аппаратах, а предварительное измельчение скорлупы (размер частиц 100–200 мкм) способствует образованию наибольшей площади для диффузии водного раствора в клетке скорлупы [2]. На рисунке показана принципиальная технологическая схема предлагаемой линии.

Схема производства красящего концентрата : 1 – бункер; 2 – измельчитель; 3 – рециркуляционный экстрактор; 4 – смеситель; 5 – фильтрационная установка; 6 – ультрафильтрационная установка;

• 7    – упаковочный аппарат, средства подачи водной смеси и нейтрализующего агента;

• 8    – упакованный продукт

В предлагаемой линии в качестве исходного сырья используется скорлупа семян кедровой сосны сибирской, которая из бункера 1 подается в измельчитель 2, где измельчается до размера частиц 100–200 мкм.

Измельченная скорлупа поступает в рециркуляционный экстрактор 3 и с помощью средства подачи подаётся водная смесь для извлечения из скорлупы красителя, в котором, основываясь на литературных данных [3], проходя через сложную структуру неподвижно лежащего слоя скорлупы орехов в каналах, по которым интенсивно движется экстракт, возникают значительные вихреобразования, которые создают развитую турбулентность потока, и на границе раздела твёрдой и жидкой фазы при этом практически полностью снимается внешнее диффузионное сопротивление, что значительно сокращает процесс экстрагирования. С уменьшением расхода экстракта, а следовательно, и скорости обтекания им частиц сырья продолжительность процесса увеличивается, что говорит о влиянии внешнедиффузионного сопротивления, которое увеличивается с уменьшением скорости движения водно-спиртовой смеси, так как толщина вязкого подслоя становится больше. Далее экстракт поступает в смеситель для нейтрализации 4, где происходит нейтрализация экстракта за счет действия нейтрализующего агента. Затем нейтрализованный экстракт поступает в фильтрующую установку 5, где происходит очистка экстракта от посторонних включений и солей, образующихся на стадии нейтрализации.

Нейтрализованный и очищенный экстракт направляется на ультрафильтрационную установку 6, где происходит сгущение красителя и очистка от низкомолекулярных компонентов. Концентрированный краситель поступает на упаковку.

Таким образом, предлагаемая линия, благодаря применению ряда ключевых аппаратов, а именно рециркуляционного экстрактора, измельчителя, обеспечивает эффективное извлечение красителя из скорлупы семян кедровой сосны сибирской и высокое качество получаемого красителя.

Заключение . Обоснована целесообразность проектирования технологической линии обработки скорлупы семян кедрового ореха на основе аппарата переходных процессов, регулирующих функциональность конечного продукта.