Аннотация

Введение. Продукты, содержащие в своем составе натуральные экстракты, пользуются большим спросом. Целью работы является разработка способа интенсификации процесса экстрагирования замороженного плодово-ягодного сырья в аппарате с вибрационной тарелкой путем повышения температуры системы взаимодействующих фаз, а также изучение нового способа и нахождение оптимальных значений параметров его проведения.
Объекты и методы исследования. В качестве сырья были выбраны замороженные ягоды клюквы и голубики, широко распространенные на территории РФ. Сырье предварительно подвергалось медленному замораживанию до температуры –18 °С. Исследование проводились в аппарате с вибрационной тарелкой.
Результаты и их обсуждение. С целью интенсификации процесса экстрагирования аппарат был снабжен рубашкой, в которую подавался теплоноситель. Его подача в момент включения аппарата приводит к размораживанию поверхностного слоя ягод и снижает эффективность измельчения, а после протекания процесса разрушения приводит к увеличению его продолжительности. Для устранения данных недостатков разработан новый способ, заключающийся в подаче теплоносителя по окончании процесса измельчения сырья. С целью нахождения оптимальных значений параметров, влияющих на процесс, была проведена серия экспериментов. Полученные данные после математической обработки позволили получить регрессионные уравнения. Установленные оптимальные параметры процесса позволили определить минимальное значение продолжительности процесса разрушения: для ягод клюквы – 2,5 мин, для ягод голубики – 1,5 мин при минимальных затратах мощности: для ягод клюквы – 17,8 Вт, для ягод голубики – 11,7 Вт.
Выводы. Полученные результаты позволяют повысить экономическую эффективность технологического процесса производства натуральных экстрактов, что позволит снизить стоимость готового продукта и увеличить доступность данного продукта для потребителя. Значения параметров процесса могут быть положены в основу проектирования аппаратов данного типа и служить практическими рекомендациями для проведения процесса экстрагирования в аппарате с вибрационной тарелкой замороженного плодово-ягодного сырья.

Ключевые слова

Экстрагирование, клюква, голубика, вибрация, теплоноситель, оптимизация, экстрагент, замораживание

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Cranberry (Vaccinium macrocarpon) extract impairs nairovirus infection by inhibiting the attachment to target cells / M. Mirandola [et al.] // Pathogens. 2021. Vol. 10. № 8. https://doi.org/10.3390/pathogens10081025.
2. Optimization of canthaxanthin extraction from fermented biomass of Paracoccus carotinifacuens VTP20181 bacteria strain isolated in Vietnam / L. X. Duy [et al.] // Foods and Raw Materials. 2021. Vol. 9. № 1. P. 117–125. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-1-117-125.
3. α-amylase from white pitaya (Hylocereus undatus L.) peel: optimization of extraction using full factorial design / Z. Shad [et al.] // Foods and Raw Materials. 2021. Vol. 9. № 1. P. 79–86. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-1-79-86.
4. Ultrasonic and microwave activation of raspberry extract: antioxidant and anticarcinogenic properties / N. B. Eremeeva [et al.] // Foods and Raw Materials. 2019. Vol. 7. № 2. P. 264–273. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2019-2-264-273.
5. Valorization of european cranberry bush (Viburnum opulus L.) berry pomace extracts isolated with pressurized ethanol and water by assessing their phytochemical composition, antioxidant, and antiproliferative activities / L. Dienaite [et al.] // Foods. 2020. Vol. 9. № 10. https://doi.org/10.3390/foods9101413.
6. Fractionation of cranberry pomace lipids by supercritical carbon dioxide extraction and on-line separation of extracts at low temperatures / L. Tamkutė [et al.] // Journal of Supercritical Fluids. 2020. Vol. 163. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2020.104884.
7. The effect of postharvest ultraviolet irradiation on the content of antioxidant compounds and the activity of antioxidant enzymes in tomato / L. Dyshlyuk [et al.] // Heliyon. 2020. Vol. 6. № 1. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e03288.
8. Zero waste biorefining of lingonberry (Vaccinium vitis-idaea L.) pomace into functional ingredients by consecutive high pressure and enzyme assisted extractions with green solvents / V. Kitrytė [et al.] // Food Chemistry. 2020. Vol. 322. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126767.
9. Phytochemical analysis, antioxidant activities and optimized extraction of embelin from different genotypes of Embelia ribes Burm f.: a woody medicinal climber from Western Ghats of India / V. Kamble [et al.] // Physiology and Molecular Biology of Plants. 2020. Vol. 26. № 9. P. 1855–1865. https://doi.org/10.1007/s12298-020-00859-2.
10. Optimization of microwave and ultrasound extraction methods of açai berries in terms of highest content of phenolic compounds and antioxidant activity / M. Hanula [et al.] // Applied Sciences. 2020. Vol. 10. № 23. https://doi.org/10.3390/app10238325.
11. Agnieszka M., Michał S., Robert K. Selection of conditions of ultrasound-assisted, three-step extraction of ellag-itannins from selected berry fruit of the Rosaceae family using the response surface methodology // Food Analyti-cal Methods. 2020. Vol. 13. № 8. P. 1650–1665. https://doi.org/10.1007/s12161-020-01762-y.
12. Utilization of strawberry and raspberry waste for the extraction of bioactive compounds by deep eutectic solvents / M. Vázquez-González [et al.] // LWT. 2020. Vol. 130. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109645.
13. Evaluation of green extraction processes, lipid composition and antioxidant activity of pomegranate seed oil / E. Rojo-Gutiérrez [et al.] // Journal of Food Measurement and Characterization. 2021. Vol. 15. № 2. P. 2098–2107. https://doi.org/10.1007/s11694-020-00804-7.
14. Berry fruits as source of pectin: Conventional and non-conventional extraction techniques / N. Muñoz-Almagro [et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. 2021. Vol. 186. P. 962–974. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.07.016.
15. Advances in the pectin production process using novel extraction techniques: A review / L. R. Adetunji [et al.] // Food Hydrocolloids. 2017. Vol. 62. P. 239–250. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2016.08.015.
16. Enzymatic extraction of pectin from artichoke (Cynara scolymus L.) by-products using Celluclast®1.5L / C. Sa-bater [et al.] // Carbohydrate Polymers. 2018. Vol. 190. P. 43–49. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.02.055.
17. Popov A. M., Plotnikov K. B., Donya D. V. Determination of dependence between thermophysical properties and structural-and-phase characteristics of moist materials // Foods and Raw Materials. 2017. Vol. 5. № 1. P. 137–143. https://doi.org/10.21179/2308-4057-2017-1-137-143.
18. Cryoconcentration of flavonoid extract for enhanced biophotovoltaics and pH sensitive thin films / A. Demirbas [et al.] // Biotechnology Progress. 2018. Vol. 34. № 1. P. 206–217. https://doi.org/10.1002/btpr.2557.
19. The determination of antioxidant activity of ethanol extracts of gynostemma pentaphyllum / A. A. Nizamova [et al.] // Iranian Journal of Pharmaceutical Sciences. 2021. Vol. 17. № 1. P. 91–98.
20. Prevention and treatment effects of edible berries for three deadly diseases: Cardiovascular disease, cancer and diabetes / H. Yang [et al.] // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2017. Vol. 59. № 12. P. 1903–1912. https://doi.org/10.1080/10408398.2018.1432562.
21. Способ получения плодово-ягодных экстрактов: пат. 2547176C1 Рос. Федерация. № 2014101853/13 / Соро-копуд А. Ф. [и др.]; заявл. 21.01.2014; опубл. 10.04.2015, Бюл. № 10. 6 с.