Помощь студентам в учебе
Разработка технологии получения гемицеллюлозы из отходов переработки сахарной свеклы
|
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1 Общая характеристика пищевых волокон 10
1.2 Влияние пищевых волокон на организм человека 11
1.3 Основные типы пищевых волокон 15
1.4 Свойства пищевых волокон 21
1.5 Сахарная свекла 28
1.6 Свекловичный жом 29
1.7 Свойства гемицеллюлозы 31
1.8 Полисахариды гемицеллюлоз 35
1.9 Область применения гемицеллюлоз 37
1.10 Выделение гемицеллюлозы 39
1.11 Заключение по литературному обзору 41
ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 43
2.1 Организация выполнения работы 43
2.2 Объекты исследования, оборудование 45
2.3 Методы исследования 46
2.4 Свойства свекловичного жома 52
2.5 Результаты исследования 53
2.6 Подтверждение результатов 55
ГЛАВА 3 ИНЖЕНЕРНЫЙ РАЗДЕЛ 57
3.1 Принципиальная схема получения гемицеллюлозы 57
3.2 Технологическая схема производства гемицеллюлозы 59
ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 63
ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 63
4.1 Расчет себестоимости гемицеллюлозы, выделенной из свекловичного жома
4.2 Экономическое обоснование использования гемицеллюлозы,
выделенной из отходов переработки сахарной свеклы 67
ГЛАВА 5 БЕЗОПАСНОСТЬ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ
5.1 Условия труда 69
5.1.1 Соответствие санитарным требованиям лаборатории 69
5.1.2 Гигиена труда и производственная санитария 70
5.2 Безопасность работы в микробиологической лаборатории 72
5.2.1 Безопасность работы с аппаратурой и оборудованием 73
5.2.2 Безопасность работы со стеклянной посудой 77
5.2.3 Безопасность работы с реактивами 78
5.2.4 Безопасность работы с микроорганизмами 80
5.2.5 Электробезопасность 83
5.2.6 Пожарная безопасность 84
5.3 Оказание первой медицинской помощи 85
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 89
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1 Общая характеристика пищевых волокон 10
1.2 Влияние пищевых волокон на организм человека 11
1.3 Основные типы пищевых волокон 15
1.4 Свойства пищевых волокон 21
1.5 Сахарная свекла 28
1.6 Свекловичный жом 29
1.7 Свойства гемицеллюлозы 31
1.8 Полисахариды гемицеллюлоз 35
1.9 Область применения гемицеллюлоз 37
1.10 Выделение гемицеллюлозы 39
1.11 Заключение по литературному обзору 41
ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 43
2.1 Организация выполнения работы 43
2.2 Объекты исследования, оборудование 45
2.3 Методы исследования 46
2.4 Свойства свекловичного жома 52
2.5 Результаты исследования 53
2.6 Подтверждение результатов 55
ГЛАВА 3 ИНЖЕНЕРНЫЙ РАЗДЕЛ 57
3.1 Принципиальная схема получения гемицеллюлозы 57
3.2 Технологическая схема производства гемицеллюлозы 59
ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 63
ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 63
4.1 Расчет себестоимости гемицеллюлозы, выделенной из свекловичного жома
4.2 Экономическое обоснование использования гемицеллюлозы,
выделенной из отходов переработки сахарной свеклы 67
ГЛАВА 5 БЕЗОПАСНОСТЬ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ
5.1 Условия труда 69
5.1.1 Соответствие санитарным требованиям лаборатории 69
5.1.2 Гигиена труда и производственная санитария 70
5.2 Безопасность работы в микробиологической лаборатории 72
5.2.1 Безопасность работы с аппаратурой и оборудованием 73
5.2.2 Безопасность работы со стеклянной посудой 77
5.2.3 Безопасность работы с реактивами 78
5.2.4 Безопасность работы с микроорганизмами 80
5.2.5 Электробезопасность 83
5.2.6 Пожарная безопасность 84
5.3 Оказание первой медицинской помощи 85
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 89
Темп жизни людей, живущих в мегаполисах, ускоряется от года к году. В наше время полноценные завтраки и обеды могут позволить себе немногие. Мы стали потреблять больше рафинированной пищи, отдавая предпочтения вкусовым качествам пищевых продуктов в ущерб пользы для здоровья. Вместе с тем, изменились и физические нагрузки на организм человека, мы стали меньше двигаться, ходьбе предпочитаем поездки на транспорте, бытовая техника также значительно облегчила нашу жизнь. Современный человек большую часть дня находится в статичном положении, дышит воздухом, загрязненным выхлопными газами и пылью, а также испытывает перманентный стресс. Все эти факторы негативно влияют на здоровье населения страны и мира в целом.
Неуклонно растет количество людей страдающих от рака толстой и прямой кишки, желчнокаменной болезни, атеросклероза, сахарного диабета 2 типа, метаболического синдрома, варикозного расширения и тромбоза вен нижних конечностей, геморроя и ожирения.
Однако многих заболеваний можно избежать и существенно облегчить симптомы их протекания, если более внимательно относиться к своему рациону питания. Неслучайно существует выражение «Мы то, что мы едим», ведь здоровье и самочувствие человека во многом зависит от его гастрономических предпочтений. Важность пищевых волокон для организма человека сложно переоценить.
Пищевые волокна - это комплекс, состоящий из полисахаридов (целлюлозы, гемицеллюлоз, пектиновых веществ), а также лигнина и связанных с ними белковых веществ, формирующих клетки растений [9]. Пищевые волокна практически не перевариваются в начальных отделах пищеварительного тракта человека, но подвергаются ферментации бактериями толстого кишечника.
Гемицеллюлозы, как компоненты пищевых волокон, являются безвредными для организма человека, служат источником энергии, влияют на липидный обмен, играют роль энтеросорбентов, снижают содержание холестерина, сорбируют микрофлору и соли тяжелых металлов, все эти свойства позволяют предположить создание функциональных продуктов питания, обогащенных данным полисахаридом.
Разработка функциональных продуктов питания является инновационным направлением в пищевой промышленности, имеющим чрезвычайно важное практическое значение. В настоящее время возникает потребность общества в разработке функциональных продуктов для тех групп потребителей, состояние здоровья которых нуждается в коррекции повседневного питания. Разработка и внедрение инновационных продуктов позволит не только сберечь, но и улучшить здоровье населения. Для реализации данной задачи необходимо выявить альтернативные источники биологически ценных веществ, а также обратить особое внимание на переработку вторичного сырья и отходов пищевой и фармацевтической промышленности.
Свекловичный жом является продуктом переработки сахарной свеклы при изготовлении сахара и может выступать в качестве источника для выделения пищевых волокон, в частности гемицеллюлозы. Большая часть жома, производимого на территории Российской Федерации, идет на корм скоту, однако достаточное количество жома остается не реализованным и подлежит утилизации, т.е. является биологическими отходами, загрязняющими окружающую среду.
Таким образом, переработка свекловичного жома и выделение из него гемицеллюлозы, с целью дальнейшего использования в функциональных продуктах питания является решением сразу двух серьезных проблем.
На основании вышесказанного были сформулированы цели и задачи предстоящего исследования:
Цель данной работы состоит в исследовании и разработке технологии переработки свекловичного жома с целью получения гемицеллюлозы.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
- изучить методы выделения гемицеллюлоз из растительного сырья
- исследовать свекловичный жом;
- разработать технологию получения гемицеллюлозы из свекловичного жома;
- разработать технологическую схему производства гемицеллюлозы из свекловичного жома;
- рассчитать ожидаемую экономическую эффективность технологии получения гемицеллюлозы из свекловичного жома.
Неуклонно растет количество людей страдающих от рака толстой и прямой кишки, желчнокаменной болезни, атеросклероза, сахарного диабета 2 типа, метаболического синдрома, варикозного расширения и тромбоза вен нижних конечностей, геморроя и ожирения.
Однако многих заболеваний можно избежать и существенно облегчить симптомы их протекания, если более внимательно относиться к своему рациону питания. Неслучайно существует выражение «Мы то, что мы едим», ведь здоровье и самочувствие человека во многом зависит от его гастрономических предпочтений. Важность пищевых волокон для организма человека сложно переоценить.
Пищевые волокна - это комплекс, состоящий из полисахаридов (целлюлозы, гемицеллюлоз, пектиновых веществ), а также лигнина и связанных с ними белковых веществ, формирующих клетки растений [9]. Пищевые волокна практически не перевариваются в начальных отделах пищеварительного тракта человека, но подвергаются ферментации бактериями толстого кишечника.
Гемицеллюлозы, как компоненты пищевых волокон, являются безвредными для организма человека, служат источником энергии, влияют на липидный обмен, играют роль энтеросорбентов, снижают содержание холестерина, сорбируют микрофлору и соли тяжелых металлов, все эти свойства позволяют предположить создание функциональных продуктов питания, обогащенных данным полисахаридом.
Разработка функциональных продуктов питания является инновационным направлением в пищевой промышленности, имеющим чрезвычайно важное практическое значение. В настоящее время возникает потребность общества в разработке функциональных продуктов для тех групп потребителей, состояние здоровья которых нуждается в коррекции повседневного питания. Разработка и внедрение инновационных продуктов позволит не только сберечь, но и улучшить здоровье населения. Для реализации данной задачи необходимо выявить альтернативные источники биологически ценных веществ, а также обратить особое внимание на переработку вторичного сырья и отходов пищевой и фармацевтической промышленности.
Свекловичный жом является продуктом переработки сахарной свеклы при изготовлении сахара и может выступать в качестве источника для выделения пищевых волокон, в частности гемицеллюлозы. Большая часть жома, производимого на территории Российской Федерации, идет на корм скоту, однако достаточное количество жома остается не реализованным и подлежит утилизации, т.е. является биологическими отходами, загрязняющими окружающую среду.
Таким образом, переработка свекловичного жома и выделение из него гемицеллюлозы, с целью дальнейшего использования в функциональных продуктах питания является решением сразу двух серьезных проблем.
На основании вышесказанного были сформулированы цели и задачи предстоящего исследования:
Цель данной работы состоит в исследовании и разработке технологии переработки свекловичного жома с целью получения гемицеллюлозы.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
- изучить методы выделения гемицеллюлоз из растительного сырья
- исследовать свекловичный жом;
- разработать технологию получения гемицеллюлозы из свекловичного жома;
- разработать технологическую схему производства гемицеллюлозы из свекловичного жома;
- рассчитать ожидаемую экономическую эффективность технологии получения гемицеллюлозы из свекловичного жома.
По окончанию исследования были достигнуты следующие результаты:
1. На основе анализа литературных данных, установлено, что включение в рацион питания человека достаточного количества пищевых волокон, и в частности гемицеллюлозы, благотворно скажется на его здоровье. Пищевые волокна необходимы для лечения и профилактики ряда заболеваний, таких как рак толстой и прямой кишки, желчнокаменная болезнь, сахарный диабет второго типа, ожирение. С каждым годом число заболевших неуклонно растет. Большинство из данных заболеваний возникают вследствие неправильного несбалансированного питания. Поэтому перед пищевой и перерабатывающей промышленностью стоит важная задача - создание функциональных продуктов питания, обогащенных необходимыми для поддержания здоровья человека веществами.
2. Определены оптимальные параметры выделения гемицеллюлозы из отходов переработки сахарной свеклы. Установлено, что оптимальными условиями для выделения полисахарида гемицеллюлозы из свекловичного жома являются - экстрагирование гидроксидом калия с концентрацией 10% в течение 8 часов при комнатной температуре.
При соблюдении данных условий из 75г свекловичного жома было получено 15,98 г гемицеллюлоз, что составляет более 21%.
3. Разработана технология получения гемицеллюлозы из свекловичного жома, которая включает следующие этапы: набухание жома в воде при 23±2 °C, т=120 мин, гидромодуль1:3; экстракцию сырья раствором этилового спирта 70 % при 23±2 °C, в течение 10 ч. Троекратную экстракцию шрота горячей водой при 95±2 °C. Разделение смеси на фазы, и экстракцию твердой фазы смесью растворов кислоты щавелевой 0,5 % и аммония оксалата 0,5 % (1:1) в соотношении свекловичный жом - экстрагент 1:20 соответственно. Полученный шрот заливают пятикратным объемом 10 % гидроксида калия и оставляют при температуре 23±2 °С на 8 ч. Полученную смесь разделяют фильтрацией и работают с жидкой фазой. Для осаждения гемицеллюлозы А используют добавление раствора 5 % уксусной кислоты, для осаждения гемицеллюлозы Б в фильтрат, оставшийся после отделения гемицеллюлозы А, добавляют 96 % этиловый спирт. Полученные в виде осадков гемицеллюлозы подвергаются сушке, измельчению и фасовке.
4. Разработана технологическая схема производства гемицеллюлозы из отходов переработки сахарной свеклы.
6. Рассчитана экономическая эффективность разработанной технологии получения гемицеллюлозы. По предварительным расчетам ожидаемая прибыль от использования разработанной технологии при рентабельности в 15 % составит 343,43 руб. за килограмм готовой продукции. На отечественном рынке аналогов разработанной продукции нет.
1. На основе анализа литературных данных, установлено, что включение в рацион питания человека достаточного количества пищевых волокон, и в частности гемицеллюлозы, благотворно скажется на его здоровье. Пищевые волокна необходимы для лечения и профилактики ряда заболеваний, таких как рак толстой и прямой кишки, желчнокаменная болезнь, сахарный диабет второго типа, ожирение. С каждым годом число заболевших неуклонно растет. Большинство из данных заболеваний возникают вследствие неправильного несбалансированного питания. Поэтому перед пищевой и перерабатывающей промышленностью стоит важная задача - создание функциональных продуктов питания, обогащенных необходимыми для поддержания здоровья человека веществами.
2. Определены оптимальные параметры выделения гемицеллюлозы из отходов переработки сахарной свеклы. Установлено, что оптимальными условиями для выделения полисахарида гемицеллюлозы из свекловичного жома являются - экстрагирование гидроксидом калия с концентрацией 10% в течение 8 часов при комнатной температуре.
При соблюдении данных условий из 75г свекловичного жома было получено 15,98 г гемицеллюлоз, что составляет более 21%.
3. Разработана технология получения гемицеллюлозы из свекловичного жома, которая включает следующие этапы: набухание жома в воде при 23±2 °C, т=120 мин, гидромодуль1:3; экстракцию сырья раствором этилового спирта 70 % при 23±2 °C, в течение 10 ч. Троекратную экстракцию шрота горячей водой при 95±2 °C. Разделение смеси на фазы, и экстракцию твердой фазы смесью растворов кислоты щавелевой 0,5 % и аммония оксалата 0,5 % (1:1) в соотношении свекловичный жом - экстрагент 1:20 соответственно. Полученный шрот заливают пятикратным объемом 10 % гидроксида калия и оставляют при температуре 23±2 °С на 8 ч. Полученную смесь разделяют фильтрацией и работают с жидкой фазой. Для осаждения гемицеллюлозы А используют добавление раствора 5 % уксусной кислоты, для осаждения гемицеллюлозы Б в фильтрат, оставшийся после отделения гемицеллюлозы А, добавляют 96 % этиловый спирт. Полученные в виде осадков гемицеллюлозы подвергаются сушке, измельчению и фасовке.
4. Разработана технологическая схема производства гемицеллюлозы из отходов переработки сахарной свеклы.
6. Рассчитана экономическая эффективность разработанной технологии получения гемицеллюлозы. По предварительным расчетам ожидаемая прибыль от использования разработанной технологии при рентабельности в 15 % составит 343,43 руб. за килограмм готовой продукции. На отечественном рынке аналогов разработанной продукции нет.