Способ получения красного пищевого красителя из растительного сырья

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ предусматривает измельчение плодов бузины, экстрагирование мезги, фильтрацию экстракта и его выпаривание. Экстрагирование осуществляют при технологических параметрах, полученных при оптимизации уравнения регрессии. В результате получены следующие оптимальные режимы экстрагирования плодов бузины: ξ=1:5-1:6; τ=2,5 ч - 2,6 ч; Т=40-45°С; С=50-55% р-р этилового спирта, подкисленного 1% лимонной кислотой. Способ позволяет оптимизировать процесс и создать режимы, обеспечивающие оптимальный выход антоцианов при минимальных затратах времени, энергии и экстрагента с максимальным сохранением в них биологически активных веществ и вкусовых качеств. 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 бузины путем их прессования, сбраживания сока, фильтрации, сгущения сока под вакуумом и добавления кислоты и спирта в соотношении 1:1, а затем спиртованный краситель отстаивают в течение 2-3 месяцев для полного выделения осадка спиртонерастворимых веществ и фильтруют [1].

Однако при таком способе красящие вещества выделяются из массы не полностью (остаются в выжимках и остатке), кроме того, он отличается 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.

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

Для выбора оптимального растворителя нами проводились предварительные эксперименты, которые показали, что оптимальным растворителем для красных пигментов плодов бузины является водно-спиртовый раствор, подкисленный 1% лимонной кислотой, градиент концентрации этанола в котором составляет 50-70%.

В качестве основных факторов, влияющих на процесс экстракции, были выбраны - гидромодуль растворителя ξ (Х₁); время экстрагирования τ, ч (Х₂); температура экстрагирования Т, °С (Х₃); концентрация спирта в растворителе С, % (Х₄), которые варьировались на 5 уровнях. Под гидромодулем понимается соотношение сырья к растворителю. 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:

Y=-5,5739+12,038ξ+0,4394τ+0,0736Т+0,1304С+0,512ξτ-36,36ξ²-0,1025τ²-0,000921T²-0,00126С²,

где Y - 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 бузины:

ξ=1:5-1:6; τ=2 ч 35 мин; Т=40°С; С=52% р-р этилового спирта, подкисленного 1% лимонной кислотой.

Способ реализуется следующим образом.

Плоды черной или травянистой бузины измельчают, заливают растворителем - 52% раствором этанола, подкисленного 1% раствором лимонной кислоты - в соотношении сырья и растворителя 1:5-1:6 и экстрагируют при температуре 40°С в течение 2 ч 35 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:

1. Оптимальным растворителем красящих веществ плодов бузины является 50-55% раствор этанола, подкисленного 1% лимонной кислотой.

2. Оптимальными условиями экстрагирования - время τ=2, 5 ч - 2, 6 ч; температура Т=40-45°С; соотношение сырья и растворителя 1:5-1:6.

ЛИТЕРАТУРА

1. А.С. 277987, СССР. Чхеидзе З.К. «Способ получения красного пищевого красителя», 1975 г.

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

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

Таблица Пределы изменения выбранных факторов
Условия планирования	X1	Х2	Х3	Х4
ξ	τ, ч	Т°С	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 бузины, экстрагирование мезги, фильтрацию экстракта и его выпаривание, отличающийся тем, что экстрагирование осуществляют при технологических параметрах, полученных при оптимизации уравнения регрессии вида:

У=-5,5739+12,038ξ+0,4394τ+0,0736Т+0,1304С+0,512ξτ-36,36ξ²-0,1025τ-0,000921Т²-0,00126С²,

где У - концентрация красящих веществ в экстракте; ξ - соотношение сырья и растворителя; τ - время экстрагирования, ч; Т - температура экстрагирования, °С; С - концентрация спирта в растворителе, %, и составляющих:

ξ=1:5-1:6; τ=2,5 ч - 2,6 ч; Т=40-45°С; С=50-55% раствор этилового спирта, подкисленного 1% лимонной кислотой.