CC BY
29
НОВЫЕ ИДЕИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ
ТЕМА НОМЕРА]
УДК 663.05:661.733.2
Инновационные технологии получения нутриентов,
обогащающих пищевые продукты
Л.В. Новинюк, канд. техн. наук, М.Ю. Кукин
ВНИИ пищевых ароматизаторов, кислот и красителей, Санкт-Петербург
Во ВНИИПАКК (Санкт-Петербург) разработаны технологии, выполнен подбор оборудования и сформирована техническая документация на производство пищевых лактатов магния и железа с использованием экономически доступного сырья.
Для безопасного получения лакта-та магния, отвечающего требованиям пищевой спецификации, в качестве сырья целесообразно применять пищевую молочную кислоту и оксид магния.
При изучении механизма взаимодействия молочной кислоты с оксидом магния установлено, что на начальном этапе доминирующим фактором является скорость гидролиза ангидридной формы молочной кислоты. Чем выше температура и рН раствора, тем быстрее происходит разрыв эфирных связей в лактилмо-лочной кислоте. Продолжительность данного этапа лимитирует кинетика диффузионных процессов переноса веществ. Повышение температуры и улучшение перемешивания реакционной массы в значительной степени ускоряют эти процессы [1].
Таблица 1
Технологические параметры получения пищевой добавки - лактата железа
Процесс Реагент Массовая доля основного вещества, % Температура, °С Продол-житель-ность, ч Выход, %
Получе- Молочная 80 35... 5,5- 99,0-
ние кислота 40 6,0 99,5
лактата Гидроксид 50-55
натрия натрия
Синтез и Лактат 58-61 35. 1,5- 95-
кристал- натрия; 45 2,5 96
лизация Сульфат 40-50
лактата железа (7-
железа водный)
Отделе- Питьевая - 20. 0,3- 92-
ние и вода 30 0,5 93
промыв-
ка осадка
лактата
железа
Сушка кристаллов лактата железа 40. 70 0,71,0 92,092,5
Ключевые слова: магний- и железо-обогащающие соли молочной кислоты; технологические режимы и схемы; нутриенты.
Key words: magnesium- and iron-enriching salts of milk acid; technological modes and schemas; nutrients.
Полученные в ходе исследований закономерности позволили определить оптимальные технологические параметры процесса синтеза лактата магния. Массовая доля исходной молочной кислоты должна быть в пределах от 22 до 33 %, температура
процесса - от 60 до 70 °С. Окончание синтеза контролируется достижением рН - от 6,2 до 7,1, продолжительность процесса - от 2,5 до 3,5 ч. Выход лактата магния достигает более 97 % [2].
Принципиальная технологическая схема получения лактата магния включает дозирование сырья, взаимодействие компонентов в реакторе и кристаллизацию лактата магния, отделение маточного раствора и проведение изотермической кристаллизации лактата магния, промывку образующихся кристаллов и сушку лактата магния при температуре от 75 до 90 °С, измельчение и расфасовывание продукции (рис. 1).
Для получения другой лактатсо-держащей пищевой добавки - лак-тата железа - предложено использовать пищевую молочную кислоту, гидроксид натрия и сульфат железа. Способ включает получение на первом этапе лактата натрия по реакции нейтрализации молочной кислоты гидроокисью натрия, на втором этапе - лактата железа путем обменной реакции сульфата железа с лактатом натрия [3].
Качество и выход лактата железа в значительной степени зависят от тех-
Вода питьевая
Дозирование питьевой воды
Оксид магния
_J_
Просеивание оксида магния
Дозирование оксида магния
Молочная кислота
Дозирование молочной кислоты
Вода
Взаимодействие компонентов и кристаллизация лактата магния
Конденсат
Вода
охлаждающая
Вода
питьевая
Отделение и промывка осадка лактата магния
I маточный раствор
Промывные
Рис. 1.
Принципиальная технологическая схема получения лактата магния 2-водного
Пар
Вода
Изотермическая кристаллизация маточного раствора
охлаждающая
Конденсат
Вода
II маточный
Вода Отделение и промывка раствор
питьевая осадка лактата магния Промывные
воды
Сушка кристаллов лактата магния
Измельчение и расфасовывание готового продукта
NEW IDEA IN PRODUCTION
нологических режимов получения лактата натрия. Чтобы избежать разложения остаточных редуцирующих Сахаров в молочной кислоте и возникающего при этом нежелательного потемнения лактата натрия, нейтрализацию необходимо проводить при температуре не выше 45 °С до достижения значения рН от 8,0 до 8,5. Продолжительность этой стадии в условиях эксперимента составила от 4,0 до 4,5 ч при температуре 40 °С.Установленный технологический режим позволяет получить высокий выход лактата натрия (не ниже 99 %) с показателями качества, обеспечивающими получение пищевого лактата железа.
При изучении закономерностей получения лактата железа выявлена термоокислительная неустойчивость двухвалентного железа. В реакционной смеси под воздействием кислорода воздуха Fe2+ окисляется до Fe3+, что затрудняет получение лактата железа (II). Для исключения окислительных процессов предложено проводить реакцию в атмосфере углекислого газа, препятствующего доступу кислорода в зону реакции.
Изучение процессов выделения и, в частности, динамики изменения массовой доли железа в маточном растворе показало, что выход лакта-та железа при кристаллизации зависит от температуры и продолжительности процесса. Равновесное состояние, при котором заканчивается кристаллизация, достигается при температуре 35...40 °С практически за 0,5 ч. Повышение температуры до 70 °С приводит к увеличению растворимости лактата железа, массовой доли железа в маточном растворе, снижению выхода продукта.
Для уменьшения потерь и сохранения высокого выхода лактата железа рекомендуется промывать кристаллы от сульфатов питьевой водой с температурой не выше 30 °С. Сушку кристаллов лактата железа необходимо проводить под вакуумом (при остаточном давлении не более 4 кПа и температуре не выше 70 °С), чтобы не допустить окисления железа до трехвалентного состояния.
Оптимальные концентрации реагирующих веществ, температура и продолжительность получения лактата железа показаны в табл. 1.
На основе результатов проведенных исследований разработана технология лактата железа и осуществлен подбор оборудования для его производства. Принципиальная технологическая схема включает приготовление и дозирование исходных компонентов, получение лактата
Рис. 2. Принципиальная технологическая схема получения лактата железа 2-водного
натрия из молочной кислоты и гид-роксида натрия, взаимодействие лактата натрия с сульфатом железа и кристаллизацию лактата железа, отделение осадка, промывку и сушку кристаллов лактата железа (рис. 2).Выход лактата железа по разработанной технологии - не ниже 92 %, массовая доля железа в продукте -20,7 %.
Показатели качества и безопасности получаемых лактатов магния и железа соответствуют требованиям ФАО/ВОЗ, предъявляемым к пищевым добавкам Е329 и Е585 (табл. 2).
Исследования по обогащению магнием и железом кисломолочных продуктов, хлебобулочных изделий, напитков на фруктово-ягодной основе показали, что внесение минеральных добавок в виде лактатов магния и железа в рекомендуемых дозировках эффективно, не оказывает негативного влияния на качество продуктов и не снижает сроков их хранения [4, 5].
Созданные технологии и разработанная техническая документация на данные соли позволяют организовать выпуск лактатов магния и железа, отвечающих требованиям пищевого статуса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Новинюк, Л.В. Биодоступная пищевая добавка лактат магния/Л.В. Новинюк //Пищевые ингредиенты. Сырье и добавки. -2009. - № 2. -С. 73.
2. Способ получения пищевой добавки - лактата магния/Л.В. Новинюк, М.Ю. Кукин. Патент РФ
Таблица 2
Показатели качества и безопасности пищевых магний-и железообогащающих солей молочной кислоты
Показатель Лактат магния (Е329) Лактат железа (Е585)
Массовая доля основного вещества, %, не менее 97,5 96,0
Массовая доля железа (III), % — Не более 0,6
Массовая доля нерастворимых в воде веществ, %, не более 0,1 0,1
Массовая доля сульфатов, %, не более 0,01 0,01
Массовая доля хлоридов, %, не более 0,01 0,01
рН 5%-ного водного раствора 7,1-7,3 5,0-6,0
№ 2402241, А23L1/30, А23L1/304. Опубликовано: 27.10.2010.
3. Новинюк, Л.В. Технология биодоступной и безопасной железообо-гащающей пищевой добавки (лакта-та железа) для создания продуктов питания/Л.В. Новинюк//Пищевые ингредиенты. Сырье и добавки. -2011. - № 1. - С. 64.
4. Новинюк, Л.В. Обогащение кисломолочных продуктов лактатами магния и железа/Л.В. Новинюк, Д.Х. Кулев, Т.А. Кудрявцева //Молочная промышленность. - 2011. - № 4. - С. 72-73.
5. Новинюк,Л.В. Соли лимонной и молочной кислот для обогащения пищевых продуктов железом и маг-нием/Л.В. Новинюк, М.Ю. Кукин // Пищевая промышленность. - 2011. -№ 2. - С. 22-23.
