Способ получения красного пищевого красителя из растительного сырья

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ предусматривает измельчение плодов боярышника черного, экстрагирование мезги при технологических параметрах, полученных при оптимизации уравнения регрессии вида: У=-5,5135+20,79ξ+1,045τ+0,0293Т+0,1001C+0,024ξС-0,46ξτ-0,0059τС-60,8ξ²-0,113τ²-0,00027Т²+0,0008С², где У - концентрация красящих веществ в экстракте; ξ - соотношение сырья и экстрагента, τ - время экстрагирования, ч, Т - температура экстрагирования, °С; С - концентрация спирта в экстрагенте, % и составляющих: ξ=1:5-1:6; τ=2,7 ч-3 ч; Т=50-57°С; С=52-58% р-р этилового спирта, подкисленного 1% лимонной кислотой. Изобретение позволяет обеспечить оптимальный выход антоцианов при минимальных затратах времени, энергии и экстрагента с максимальным сохранением в них биологически активных веществ и вкусовых свойств. 1 табл.

 

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности способам получения антоциановых красителей из природного окрашенного растительного сырья.

Известен способ получения красного пищевого красителя из плодов боярышника черного, включающего три ступени экстракции спиртом различной концентрации. На первой ступени мезгу, полученную после дробления свежих плодов боярышника черного, заливали 96%-ным спиртом ректификатом в соотношении 1:2, настаивали в течении 2-4 ч при постоянном перемешивании и отжимали. Оставшиеся выжимки подвергали экстрагированию последовательно 60 и 30%-ным растворами этанола для каждой операции в течение 3-5 ч [1].

Однако при таком способе получения красителя из плодов черного боярышника расходуется большое количество экстрагента, кроме того, он отличается сложностью и длительностью технологического процесса.

Задачей изобретения является оптимизация процесса с целью создания режимов, обеспечивающих оптимальный выход антоцианов при минимальных затратах времени, энергии и экстрагента с максимальным сохранением в них биологически активных веществ и вкусовых качеств.

Для выбора оптимального растворителя нами проводились предварительные эксперименты, которые показали, что оптимальным экстрагентом для красных пигментов плодов боярышника черного является водно-спиртовой раствор, подкисленный 1% лимонной кислотой, градиент концентрации этанола в котором составляет 40-60%.

Поставленная задача решалась путем проведения активного эксперимента с последующим построением математической модели процесса экстрагирования красящих веществ из плодов черного боярышника.

В качестве основных факторов, влияющих на процесс экстракции, были выбраны - гидромодуль экстракта ξ, (X₁); время экстрагирования τ, ч (X₂); температура экстрагирования Т, °С (Х₃); концентрация спирта в экстрагенте С, % (Х₄), которые варьировались на 5 уровнях. Под гидромодулем понимается соотношение сырья к экстрагенту. Пределы изменения этих факторов представлены в таблице.

В качестве выходного параметра «Y» использовали концентрацию красящих веществ в экстракте, в единицах оптической плотности.

Программа исследования была заложена в матрицу планирования экспериментов. Был использован ротатабельный план, уравнения регрессии получили по методу Бокса-Хантера [2].

Математическое описание исследуемого процесса было получено эмпирически, при этом коэффициенты, которые входят в уравнения регрессии, были рассчитаны статистическими методами.

В результате статистической обработки экспериментальных данных и преобразования безразмерных переменных в независимые переменные получено уравнение регрессии, адекватно описывающее изучаемый процесс под влиянием исследуемых факторов:

У=-5,5135+20,79ξ+1,045τ+0,0293Т+0,1001С=0,024ξС-0,46ξτ-0,0059τС-60,8ξ²-0,113τ²-0,00027Т²+0,0008С²,

где У - концентрация красящих веществ в экстракте.

Методом нелинейного программирования [3] для заданной целевой функции была решена задача оптимизации процесса экстракции красящих веществ. Получены следующие оптимальные режимы получения красного пищевого красителя из плодов боярышника черного:

ξ=1:5-1:6; τ=2 ч 50 мин; Т=54°С; С=55% раствор этилового спирта, подкисленного 1% лимонной кислотой.

Способ реализуется следующим образом.

Плоды боярышника черного измельчают, заливают экстрагентом - 55% раствором этанола, подкисленного 1% лимонной кислоты - в соотношении сырья и растворителя 1:5-1:6 и экстрагируют при температуре 54°С в течение 2 ч 50 мин. После завершения экстракции экстракт отделяют от шрота одним из известных способов и концентрируют вакуум-выпариванием.

Полученные результаты были апробированы в реальных лабораторных условиях, и эти испытания позволили сделать вывод:

оптимальным экстрагентом красящих веществ плодов боярышника черного является 52-58% раствор этанола, подкисленного 1% лимонной кислоты;

оптимальными условиями экстрагирования - время τ=2, 7 ч-3 ч; температура Т=50-57°С; соотношение сырья и экстрагента 1:5-1:6

Литература

1. Абдуллатипова Д.М., Даудова Т.Н., Ахмедов М.Э., Мурадов М.С. Исследование процесса извлечения пищевого красителя из плодов боярышника. Жур. «Хранение и переработка сельхозсырья», №7, 1998.

2. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М.: Наука, 1985.

3. Банди Б. Основы линейного программирования. М.: Радио и связь, 1989.

Таблица Пределы изменения выбранных факторов
Условия планирования	X1 ξ	Х2 τ, ч	Х3 Т, °С	Х4 С, %
Основной уровень	3/20	2,5	40	50
Интервал варьирования	1/20	1,0	10	10
Верхний уровень	5/20	4,5	60	70
Нижний уровень	1/20	0,5	20	30

Способ получения красного пищевого красителя, включающий измельчение плодов боярышника черного, экстрагирование мезги, фильтрацию экстракта и его выпаривание, отличающийся тем, что экстрагирование осуществляют при технологических параметрах, полученных при оптимизации уравнения регрессии вида

У=-5,5135+20,79ξ+1,045τ+0,0293Т+0,1001С+0,024ξС-0,46ξτ-0,0059τС-60,8ξ²-0,113τ²-0,00027Т²+0,0008С²,

где У - концентрация красящих веществ в экстракте;

ξ - соотношение сырья и экстрагента;

τ - время экстрагирования, ч;

Т - температура экстрагирования, °С;

С - концентрация спирта в экстрагенте, %,

и составляющих:

ξ=1:5-1:6; τ=2,7 ч-3 ч; Т=50-57°С; С=52-58%-ный раствор этилового спирта, подкисленного 1%-ной лимонной кислотой.