Сорбция красящих веществ из растворов ивиноматериалов угольно-минеральными сорбентами Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

I

fa 4,2.003 Таблица

кость,

ТаС

,02

,60

,36

,18

нагрело лнеч-'и при-ующей темпе-белков I одну ЙННЫХ

шрую-

I 45°С на ос-13 поч-

IB-CO-ется в

іь ата-нтами, в при іияна-■а дос-

ІЯТНОЙ

штать

гособ-

енные

1ЧНОГО

ой обмости ідена-

ельст-

олжи-

шика,

влаж-

льной

азами

ечни-ітура-начи-епло-■о по-

1СНЫХ

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 4, 2003______________________________________________________45

2. Наиболее заметным изменениям при тепловой денатурации подвергаются фракции щелоче- и нерастворимых белков, их доля закономерно растет по мере усиления денатурационного воздействия.

3. Активность ингибиторов протеаз коррелирует с изменением при тепловой денатурации водорастворимых белков, начиная снижаться уже при обработке семян при 45°С.

4. Интенсивные тепловые воздействия на белки приводят к снижению трипсинингибирующей активности, но даже при температуре 90°С сохраняется до 50% активности ингибиторов.

5. Изменение атакуемости белков ферментами коррелирует с изменением их вязкости. Максимальные значения атакуемости и вязкости белковых растворов наступают при температуре 45°С, что свидетельствует об изменении при тепловой денатурации нативной структуры белковой молекулы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ржехин В.П. Изменение белковых веществ масличных семян при действии на них тепла // Тр. ВНИИЖ. - 1959. - Вып. XIX. -С. 311-328.

2. Ржехин В.П., Красильников В.Н. К изучению превращений белковых веществ масличных семян при действии на них тепла и других агентов // Там же. - 1963. - Вып. XXIII,- С. 32-49.

3. Осборн Т.Б. Растительные белки. - М.; Л.: Биомедгиз, 1935.-219 с.

4. Ермаков А.И. Методы биохимических исследований растений. - Л.: Колос, 1972. - 456 е.

5. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений. - М.: Колос, 1976.-255 с.

6. Покровский A.A., Ертанов И.Д. Атакуемость пищевых продуктов протеолитическими ферментами in vitro // Вопр. питания. - 1965. - № 3. - С 33-44.

7. Нортроп Д., Кунитц М., Херриот Р. Кристаллические ферменты. - М.: ИЛ, 1950. - 346 с.

8. Лобанов В.Г., Шаззо А.Ю., Щербаков В.Г. Теоретические основы хранения и переработки семян подсолнечника. - М.: Колос, 2002. - 592 с.

Кафедра биохимии и технической микробиологии

Поступила 28.02.03 г.

661.183.002.2

du!

1 ’ ^ СОРБЦИЯ КРАСЯЩИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ РАСТВОРОВ

ИВИНОМАТЕРИАЛОВ УГОЛЬНО-МИНЕРАЛЬНЫМИ СОРБЕНТАМИ

В.Т. ХРИСТЮК, Р.В. ДУНЕЦ

Кубанский государственный технологический университет

Красящие вещества пищевых продуктов участвуют в формировании вкусовых свойств и оказывают важное биологическое действие на организм человека. В пищевых средах их содержание зависит от исходного сырья и режимов его обработки. Для регулирования количества красящих веществ применяются различные технологические приемы и средства, прежде всего, методы физического воздействия. Удаление красящих веществ из жидких сред достигается в основном их сорбцией, в том числе и на углеродной поверхности (активированном угле).

Нами разработана технология получения сорбентов с моделируемыми в широких пределах свойствами на основе разнообразных растительных отходов АПК. Установлено, что угольно-минеральные сорбенты (УМС) по-разному изменяют состав жидких пищевых сред в зависимости от технологии их получения [1,2]. В работе применяли УМС из отходов винодельческого производства. Дрожжевые (ДО) и клеевые осадки

(КО), содержащие дисперсные минералы, сушили, измельчали, обрабатывали при 350-700°С в течение 5-60 мин без доступа кислорода воздуха. В результате получены следующие модификации УМС: 1 - КО + М, 600°С, 15 мин; 2 - ДО + М, 400°С, 60 мин; 3 - КО + М, 600°С, 30 мин; 4 - ДО + П, 600°С, 15 мин; 5 - КО + М, 600°С, 15 мин; 6 - ДО + П, 600°С, 15 мин; 7 - КО + М, 700°С, 5 мин.

Таблица 1

Краситель Характе- ристика Молекулярная масса Концентрация в модельном растворе, мг/дм3

Прямой чисто

голубой (ПЧГ) Анионный 904 50

Паронюроанилин (ПНА) Молеку- лярный 138 70

Малахитовый

зеленый (М3) Катионный 926 200

В качестве жидких сред применяли модельные водные растворы красителей различного состава и

Таблица 2

Объемная доля этилового спирта,% Массовая концентрация, на дм3

Виноматериал* pH титруемых кислот, г фенольных веществ (Ф), мг красящих веществ (К), мг белка (Б), мг сахаров, г

Красный сухой 11,2 3,20 8,1 1400 727 23 1

Красный кагорный 16,0 3,41 7,8 3866 1333 56 ■ 160

* Сорт винограда Каберне Совиньон.

свойств, а также красные виноматериалы (АО «Аврора», Краснодарский край), характеристики которых приведены соответственно в табл. 1 и 2.

, Обработку виноматериалов и модельных растворов красителей различными сорбентами проводили стационарным способом при дозировке 1 г/дм3, размер фракции сорбентов 0,25-0,5 мм.. В качестве контроля применяли активированный уголь (АУ) АГС-4 и 20%-е водные суспензии природных дисперсных минералов: монтмориллонита (М) (бентонита) и палыгорскита (П). Обработку модельных сред производили в течение 16 ч при непрерывном перемешивании, виноматериалов - в течение 24 ч с периодическим перемешиванием. Количественную концентрацию химических красителей определяли фото колориметрическим методом, состав виноматериалов исследовали согласно действующим методикам [3].

Результаты сорбции красителей приведены в табл. 3.

Таблица 3

Вид сорбента Сорбция, % от исходного количества

ПЧГ ПНА М3

М 0 0 97,0

П 45,6 0,7 99,0

КО + м 35,0 0 96,8

до + м ! 62,2 0 69,5

до + п - і 74,6 88,3 72,0

АУ. 86,0 91,8 94,0

МТ* , ' • V 10,0 0 92,5

пт* . 18,0 0 95,8

УМС 1 /' 18,0 94,3 97 5

УМС 2 3,4 85,3 97,5

УМСЗ 12,0 89,3 98,9

УМС 4 - 5,4 67,1 98,8

УМС 5 ’ ; 32,0 60,0 42,5

УМС 6 8,0 37,9 99,5

УМС 7 38,6 80,0 31,5

*МТ, ПТ - монтмориллонит и палыгорскит, обработанные при 500°С 30 мин.

Максимальное уменьшение ПЧГ наблюдалось при применении активированного угля, дрожжевых осадков с палыгорскитом и монтмориллонитом соответственно на 86, 74,6 и 62,2%. Клеевой осадок с монтмориллонитом и УМС на его основе (образцы 7 и 5) сорбируют ПЧГ на 35, 38,6 и 32% соответственно. Термическая обработка приводит к уменьшению сорбционной способности ПЧГ у палыгорскита с 45,6 до 18% и к увеличению у монтмориллонита с 0 до 10%. Термическая обработка осадков при получении УМС не изменяет их сорбционной способности по ПЧГ,

Максимальное удаление молекулярного красителя ПНА наблюдалось для УМС на основе клеевых осадков (образцы 1 и 3), активированного угля и дрожжевых осадков с палыгорскитом-94,3; 89,3; 91,8 и 88,3% соответственно. Палыгорскит и монтмориллонит как до, так и после температурной обработки, а также не-

обработанные осадки с монтмориллонитом не сорбируют ПНА. Клеевые осадки после термообработки (образцы 1, 3, 5, 7) сорбируют ПНА на 60-94,3%. Сорбирующая способность дрожжевого осадка с палыгорскитом после температурной обработки снижается на 50,4%. Повышение температуры обработки клеевых осадков с 600 до 700°С (УМС 7) также приводит к уменьшению их сорбционной способности по ПНА.

Катионный краситель М3 лучше сорбируют палыгорскит - 99% и УМС на основе дрожжевых осадков (образцы 6 и 4) - 99,5 и 98,8% соответственно. Среди образцов УМС хуже сорбируют катионный краситель УМС 5 и 7 - 42,5 и 31,5% соответственно, остальные образцы - в диапазоне от 97,5 до 99,5%.

Таким образом, полученные образцы УМС 1, 2, 3, 4,6 обладают более выраженными катионообменными свойствами, так как сорбируют М3 лучше, чем активированный уголь, имея менее выраженную пористость. В то же время образцы УМС 1,2, 3,7 хорошо сорбируют молекулярный краситель ПНА, хотя исходные дисперсные минералы как до, так и после термообработки сорбционной способностью к данному красителю не обладают. Сорбционные свойства дрожжевого осадка с палыгорскитом по ПНА после температурной обработки ухудшаются. Среди УМС молекулы анионного красителя ПЧГ хорошо удаляют образцы 5 и 7. Эти же образцы при удалении М3 в два с лишним раза менее эффективны по сравнению с другими УМС. Косвенно это свидетельствует о наличии у них довольно крупных пор и о менее выраженных катионообменных свойствах. '

Необработанный дрожжевой осадок с палыгорскитом обладает более выраженными анионообменными свойствами. Он эффективно удаляет ПЧГ. Угольно-минеральные сорбенты на основе осадков обладают в большей степени катионообменными и в меньшей - анионообменными свойствами, при этом повышение температуры обработки клеевого осадка до 700°С (УМС 7) способствует ухудшению первых и улучшению вторых. Ухудшаются и катионообменные свойства дисперсных минералов после проведения температурной обработки. Из работы [4] видно, что величина емкости катионного обмена дисперсных минералов резко уменьшается после их нагрева свыше 500°С. В то же время активированные угли, прошедшие высокотемпературную (900-1000°С) обработку без доступа кислорода воздуха проявляют явно выраженные анионообменные свойства за счет образования оксидов основного характера. Улучшение анионообменных свойств комплексных сорбентов скорее всего также обусловлено образованием реакционноспособных окислов на углеродной части сорбента.

Все УМС, в отличие от исходных минералов, хорошо удаляют молекулярный краситель (УМС 1 даже лучше, чем активированный уголь), что свидетельствует о преобладании физической сорбции веществ.

Для выяснения предельной сорбции из раствора красителя ПЧГ активированным углем (контроль) и

когк (об] до ‘

феи ра 1 шм кле соб ПЧ бол сво. 60(

(Ф

Су:

50!

каз!

ЛИ')

кра|

в

сор

1

М

МТ

П

ГІТ

АУ

УМ

УМ

УМ

УМ

УМ

УМ

УМ

чит

НИИ

ски

при

при

уда и 2: из I

1

4,2003

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 4, 2003

47

сорби-

КИ (об-

^орби-

яыгор-

:тся на

юсвых

здит к

НА.

палы-

:адков

Среди

:итель

льные

1, 2, 3, шыми

КТИВИ-

тость. збиру-к дис-йотки ЛЮ не эсадка обра-

1ННОГО

)ти же менее венно круп-гнных

>рски-иыми ^голь-5лада-мень-повы-ка до

5ЫХ И

:нные

цения

тове-

мине-

выше

)шед-

ботку

выра-

вания

нооб-

всего

особ-

хоро-

даже

:ЛЬСТ-

:в.

гвора ль) и

комплексными сорбентами на основе клеевых осадков (образны 1 и 7) проводили перемешивание раствора до 97 ч.

Полученные результаты свидетельствуют, что эффективное время контакта частиц сорбентов и раствора ПЧГ не превышает 24 ч (при непрерывном перемешивании). При повышении температуры обработки клеевых осадков до 700°С (УМС 7) сорбционная способность к достаточно крупным молекулам красителя ПЧГ возрастает, что скорее всего вызвано наличием более крупных пор и улучшением анионообменных свойств по сравнению с УМС 1, полученным при 600°С. ,

Данные по изменению красящих (К) и фенольных (Ф) веществ, интенсивности (И) и оттенка (О) окраски сухош и кагорного виноматериала в результате обработки приведены в табл. 4 (+ означает повышение показателя; - понижение). Исследованные виноматериа-лы содержали значительное количество фенольных и красящих веществ. , н . ,. .. _

Таблица 4

Вид сорбен- та Изменение показателей виноматериала, % от исходного

Красный сухой Красный кагорный

Ф К ■ И о Ф К И о

М 7,9 10,2 -9,0 +3,2 3,8 5,8 -4,8 -0,8

МТ 7,2 10,0 -13,0 +1,8 3,4 5,7 -2,5 -2,7

П 7,5 9,9 -17,8 +5,5 3,3 5,2 -5,1 -0,7

ПТ 7,9 11,2 -20,0 +2,3 3,2 5,4 -3,0 -2,8

АУ 14,8 22,0 -18,0 + 1,3 8,2 10,1 -6,9 -1,7

УМС 1 12,0 26,2 -16,0 +1,5 6,3 12,4 -2,9 -2,5

УМС 2 12,3 19,4 -13,9 +0,3 6,0 10,5 -3,6 -3,4

УМС 3 8,8 17,5 -18,2 +0,9 5,1 11,2 -5,7 -2,4

УМС 4 13,0 29,6 -18,1 +1,0 7,0 14,1 -5,0 -1,8

УМС 5 9,9 17,7 -17,4 +0,3 4,0 11,3 -5,1 -1,9

УМС 6 12,6 17,6 -18,7 +8,6 6,2 10,8 -5,2 -1,6

УМС 7 8Д 1 С П 1 U,-7 -17,4- ‘ 1.0 •' 3,9 8,8 —3 6 -2,8

После обработки до 500°С монтмориллонит незначительно ухудшает сорбционные свойства по отношению к красящим и фенольным веществам, а палыгор-скит, наоборот, несколько улучшает. Таким образом, при получении УМС для удаления веществ фенольной природы целесообразнее применение палыгорскита.

Как фенольные, так и красящие вещества лучше удаляют активированный уголь, УМС 4 и 1 - на 12-15 и 22-30% из сухого виноматериала и на 6-8 и 10-14% из кагорного.

В большей степени показатель оттенка окраски для сухого виноматериала повышали УМС 6 и палыгор-скит - на 8,6 и 5,5% соответственно. Для кагорного виноматериала этот показатель менее всего снижали необработанные монтмориллонит и палыгорскит.

Показатель оттенка окраски сухого виноматериала максимально снижали обработанный палыгорскит и УМС 6, 3,4 - на 18-20%, а кагорного виноматериала -активированный уголь и УМС 3, 6 - на 5-7%.

выводы

1. Полученные угольно-минеральные сорбенты по сравнению с активированным углем обладают большей сорбционной способностью к красящим веществам виноматериалов и катионному красителю малахитовому зеленому.

2. Образец комплексных сорбентов на основе дрожжевых осадков с палыгорскитом (УМС 4) наиболее эффективен для удаления красящих веществ виноматериалов. Максимальная сохранность последних выявлена при обработке виноматериалов УМС 7 на основе клеевых осадков с монтмориллонитом.

3. На угольно-минеральных сорбентах происходит в основном физическая сорбция веществ. Сорбенты обладают также катионообменными и в меньшей степени анионообменными свойствами. При повышении температуры обработки свыше 500°С катионообменная способность угольно-минеральных сорбентов понижается, а анионообменная - повышается, что происходит за счет образовавшихся реакционноспособных окислов на углеродной поверхности во время температурной обработки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Хриспок В.Т., Тарасевич Ю.И., Дунец Р.В. Получение угольно-минеральных сорбентов из отходов пищевой промышленности// Изв. вузов. Пищевая технология. — 2001. — № 2—3. - С. 44—47.

2. Дунец Р.В. Разработка технологии получения угольно-минеральных сорбентов из отходов АПК и их применение для обраоотки напитков: Дис. ... канд. техн. наук. - Краснодар, 2002. - 152 с.

3. Сборник технологических инструкций, правил и нормативных материалов по винодельческой промышленности / Под ред. Г.Г. Валуйко. - б-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1985. -511 с.

4. Тарасевич Ю.И. Уголыю-минеральные сорбенты: их полу-

чение, свойства и применение в водоочистке // Химия и технология воды. - 1989. - 11. - № 9. - С. 789-804. .

Кафедра технологии виноделия

Поступила 20.11.02 г. : :у, ■■■>■

У"‘;ЛхЛ. -,?г .. : ■-).

.. - - í.t v;> т г. ■: -'qv

’ ; • * • • .г1'- г . с?. :' ,< • ’ .} ¿ ’• ' ..>:•■

- й ’’ ' ; ;■ : ;í