способ производства биологически активной добавки

Формула изобретения

Способ производства биологически активной добавки, предусматривающий смешивание выжимок и листового растительного сырья в соотношении по массе 3:7 ÷ 7:3, экстрагирование смеси жидким экстрагентом, отделение экстракта и его концентрирование, при этом экстрагирование осуществляют при температуре [0; 40[°С, в процессе экстрагирования давление периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения при постоянной температуре.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии производства биологически активных пищевых добавок из растительного сырья.

Известен способ экстрагирования растительного сырья, предусматривающий смешивание сырья с жидким экотрагентом, нагревание смеси до температуры 40-80°С, периодическое вакуумирование экстракционной смеси с подводом теплоты для поддержания ее температуры на 5-15°С выше температуры кипения при давлении вакуумирования и повышение давления до исходного значения и разделение фаз с получением целевого продукта (SU 1286232 А1, 30.01.1987).

Данный способ неприемлем для производства биологически активных добавок из-за значительных потерь термолабильных биологически активных веществ, составляющих, в частности, по витамину С не менее 50%. Помимо того, недостатком данного способа является высокая удельная энергоемкость из-за низкого КПД использования энергии фазового перехода для разрушения клеточной структуры сырья, что обусловлено локализацией зоны кипения на теплоподводящей поверхности.

Известен способ экстрагирования растительного сырья, предусматривающий раздельный нагрев сырья и экстрагента, дегазацию сырья, их смешивание, нагревание смеси до температуры около 56°С, осуществление экстрагирования в вакуумно-импульсном режиме при остаточном давлении 0,1-13,3 кПа и сбросе давления за 10,05-0,1 с, выдержку под вакуумом в течение 1-10 минут и отделение экстракта в качестве целевого продукта (RU 2163827 С2, 10.03.2001).

Этот способ по сравнению с предыдущим обладает более высокой интенсивностью экстрагирования, но не сокращает потери биологически активных веществ, что также исключает возможность его использования в производстве биологически активных добавок и сохраняет высокую удельную энергоемкость по тем же причинам, что и предыдущий.

Наиболее близким к предлагаемому является способ производства биологически активной добавки, предусматривающий смешивание выжимок и листового растительного сырья 8 соотношении по массе от 3:7 до 7:3, экстрагирование смеси жидким экстрагентом при температуре 0-60°С, отделение экстракта и его концентрирование (RU 2057774 С1, 10.04.1996).

Недостатком этого способа является экстенсивность экстрагирования.

Техническим результатом изобретения является интенсификация экстрагирования без потери биологически активных веществ при минимальных удельных энергозатратах.

Этот результат достигается тем, что способ производства биологически активной добавки предусматривает смешивание выжимок и листового растительного сырья в соотношении по массе от 3:7 до 7:3, экстрагирование смеси жидким экстрагентом, отделение экстракта и его концентрирование, при этом экстрагирование осуществляют при температуре [0; 40[°C, в процессе экстрагирования давление периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения при постоянной температуре.

Способ реализуется следующим образом.

Плодово-ягодные или овощные выжимки, полученные как отходы сокового или винодельческого производства, смешивают с листовым растительным сырьем, сочетаемым с ними по вкусу и аромату, в соотношении по массе от 3:7 до 7:3, как и в наиболее близком аналоге, для улучшения дренажных свойств. Полученную смесь экстрагируют жидким экстрагентом при температуре [0; 40[°С для наиболее полного сохранения биологически активных веществ, поскольку в таких условиях разрушение термолабильных биологически активных веществ, в том числе витамина С, практически полностью исключено. В процессе экстрагирования давление периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, а затем при постоянной температуре повышают до исходного значения, соответствующего давлению насыщенных паров экстрагента при температуре экстрагирования. Количество и частоту циклов изменения давления определяют по известным зависимостям (Ломачинский В.А. Высокоэффективные технологии переработки растительного сырья. - М.: Русские технологии, 1996, с.54-56). Образование каждого пузырька пара при вскипании экстрагента в экстракционной смеси сопровождается созданием ударной волны, разрушающей структуру растительного сырья. Это приводит к развитию поверхности контакта фаз и снижению диффузионного сопротивления растительного сырья, что интенсифицирует процесс экстрагирования. Помимо того, всплытие пузырьков газовой фазы инициирует процесс обновления поверхности контакта фаз и также интенсифицирует экстрагирование. Изменение давления в экстракционной смеси при постоянной температуре, то есть при отсутствии внешнего теплоподвода, не влияет на химический состав экстракционной смеси, в том числе на экстрагируемые вещества, обладающие биологической активностью.

Как известно, действие ударных волн ослабевает пропорционально квадрату расстояния от эпицентра, то есть в данном случае от места образования пузырьков газовой фазы в экстракционной смеси. При сбросе давления без внешнего подвода теплоты, который предусмотрен в двух первых аналогах, частицы твердой фазы в экстракционной смеси служат центрами парообразования, и большинство пузырьков газовой фазы образуется непосредственно на их поверхности. Из этого следует вывод, что удельные затраты энергии ударных волн на разрушение клеточной структуры экстрагируемого сырья и на весь процесс экстрагирования соответственно в предлагаемом способе всегда будут ниже, чем в двух первых аналогах. При этом эта разница будет тем больше, чем больше значение гидромодуля, и качественно не будет зависеть от выбора сырья и вида экстрагента.

После завершения экстрагирования экстракт отделяют от шрота и концентрируют известными методами с получением целевого продукта.

Пример 1.

Виноградные выжимки смешивают с лепестками шток-розы розовой в соотношении по массе 3:7 и экстрагируют 40% водно-спиртовым раствором при температуре 0°С и гидромодуле 5:1. В контроле давление в процессе экстрагирования поддерживают постоянным, а в опыте изменяют, как описано выше, с частотой 0,5 Гц. Экстракт отделяют и концентрируют в обоих случаях в одинаковых условиях. Целевой продукт в опыте и контроле при одинаковой биологической активности и одинаковом удельном выходе в опыте экстрагируется приблизительно в 5 раз быстрее, чем в контроле.

Пример 2.

Выжимки черноплодной рябины смешивают с листьями черной смородины в соотношении по массе 7:3 и экстрагируют водой при температуре 35°С, гидромодуле 1:1 и частоте изменения давления в опыте 0,1 Гц. Экстракт отделяют и концентрируют в обоих случаях в одинаковых условиях. Результат совпадает с примером 1.

Пример 3.

Выжимки томатов смешивают с листьями петрушки в соотношении по массе 1:1 и экстрагируют 1% водным раствором ацетона при гидромодуле 1:3, температуре 39,9°С и частоте изменения давления в опыте 1 Гц. Экстракт отделяют и концентрируют в обоих случаях в одинаковых условиях. Одинаковый удельный выход целевого продукта при одинаковой биологической активности достигается при сокращении времени экстрагирования в опыте в 5,7 раза.

Пример 4.

Выжимки вишни войлочной смешивают с вишневыми листьями в соотношении по массе 2:1 и экстрагируют гексаном при температуре 35°С, гидромодуле 1:1 и частоте изменения давления в опыте 0,2 Гц. Одинаковый удельный выход экстрактивных веществ с одинаковой биологической активностью достигается при сокращении времени экстрагирования в опыте в 4,7 раза.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет интенсифицировать экстрагирование в процессе производства биологически активных пищевых добавок без потери биологически активных веществ при минимальных удельных энергозатратах.