ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1. Химический состав картофельного пектина 9
1.2. Анализ рынка производства пектина 13
1.3. Способы получения и области применения пектина 17
1.4. Заключение по обзору литературы 28
ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 30
2.1 Организация выполнения работы 30
2.2 Объекты исследований 32
2.3 Методы исследований 33
2.4 Результаты исследований 37
2.4.1 Определение условий для максимального выхода пектина 38
2.4.2 Изучение качественных свойств полученного пектина 38
2.4.3 Изучение целевой направленности полученного пектина 39
ГЛАВА 3 ИНЖЕНЕРНАЯ ЧАСТЬ 43
3.1 Описание технологического процесса производства пектина из отходов переработки картофеля 43
3.2 Описание машинно-аппаратурной схемы производства пектина 47
3.3 Автоматизация производственного процесса 49
3.3.1 Описание технологического оборудования 49
3.3.2 Анализ технологического процесса как объекта автоматизации 52
3.3.3 Функциональные требования к системе автоматизации 54
ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 60
4.1 Расчет себестоимости полученного пектина 60
4.2 Экономическое обоснование использования разработанной технологии получения пектина 64
ГЛАВА 5 БЕЗОПАСНОСТЬ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ 67
5.1 Условия труда 67
5.1.1 Соответствие санитарным требованиям микробиологической лаборатории 67
5.1.2 Гигиена труда производственная санитария 68
5.2 Безопасность работы в микробиологической лаборатории 70
5.2.1 Безопасность работы с аппаратурой и оборудованием 71
5.2.2 Безопасность работы со стеклянной посудой 75
5.2.3 Безопасность работы с химическими реактивами 76
5.2.4 Электробезопасность 78
5.2.5 Пожарная безопасность 79
5.3 Оказание первой медицинской помощи 80
ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 84
Пектиновые вещества широко распространены в природе: они встречаются в плодах, соках, корнях, стеблях большинства растений. Сырьем для получения пектина традиционно служат свекловичный жом, яблочные выжимки, корочки цитрусовых и др.
Наибольшей ценностью по своей студнеобразующей способности обладают 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. Желирующий пектиновый концентрат, полученный из яблочных выжимок, содержит 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, производстве красок и т.д. Пектин применяют в медицине как средство для выведения из организма человека солей тяжелых металлов. Благоприятное воздействие оказывают пектиновые вещества против вредного влияния ионизирующих излучений. Но основное применение пектин находит в пищевой промышленности, где он используется в качестве загущающих веществ для производства джемов, желе, мармелада; в хлебопечении - для предотвращения черствления хлебобулочных изделий; при производстве соусов и мороженого в качестве эмульгирующего агента; для увеличения вязкости замутненных овощных соков; для стабилизации кисломолочных продуктов и т. д.
Учитывая, что в настоящее время производство пектина в России отсутствует, 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 нетрадиционное сырье. Картофельные очистки могут служить альтернативным источником получения пищевого пектина - дефицитного продукта для отечественной пищевой промышленности. Содержание пектиновых веществ в кожуре картофеля в среднем составляет 14,1 %.
Пектин вырабатывается по различным производственным схемам, в которых, как правило, имеются три основные операции: извлечение пектина из подготовленного сырья, его очистка, выделение и сушка. Нет еще достаточно точных 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 полисахаридов 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 переработки картофеля;
- разработать технологическую схему производства пектина;
- рассчитать ожидаемую экономическую эффективность разработанной технологии получения пектина.
1. Определены условия для максимального выхода пектина. Установлено, что наибольший выход пектина получился при использовании лимонной кислоты в качестве гидролизующего агента. Оптимальная кислотность гидролизующего раствора равна 1, а температура гидролиз-экстрагирования составляет 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 результатам нашего исследования степень этерификации пектина, выделенного из картофельных очисток, составляет 45 %. Полученный пектин относится 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. Комплексообразующая способность пектина, выделенного из картофельных очисток, составляет 208-213 мг Pb2+/r пектина. Он обладает высокой комплексообразующей способностью 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 переработки картофеля, которая заключается в подготовке сырья (картофельные очистки измельчали до размера частиц 1x1 мм), гидролиз-экстрагировании пектина раствором лимонной кислоты рН 1 (объем раствора определяется из соотношения сырья к гидролизующему агенту 1:2, оптимальная температура экстрагирования 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 центрифугированием и высушивании в распылительной сушилке.
5. Рассчитана экономическая эффективность разработанной технологии получения пектина. По предварительным расчетам ожидаемая прибыль от использования разработанной технологии составляет 462,3 руб. за одну единицу продукции. Оптовая цена полученного пектина в среднем на 7,6 % дешевле, чем представленные на рынке.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
