Спосіб одержання виннокислого вапна з рослинної сировини

Изобретение относится к винодельческой промышленности, в частности к способам получения виннокислой извести (ВКИ) из растительного сырья. Известен способ получения виннокислой извести из растительного сырья (виноградных выжимок), предусматривающий экстрагирование сырья, отделения диффузионного сока от сырьевой массы, осаждение ВКИ и ее отделение [Справочник по виноделию. Под ред. Г.Г. Валуйко, М., Агропромиздат, 1985, с. 285-287]. Общими признаками заявляемого способа и аналога являются: экстрагирование сырья; отделение диффузионного сока от сырьевой массы, осаждение ВКИ и ее отделение. Известный способ не обеспечивает повышения качества ВКИ и ускорение процесса ее осаждения повышенной массовой доли нерастворимых примесей. Известен способ получения виннокислой извести из растительного сырья, предусматривающий экстрагирование сырья (свежесобранных зеленых побегов винограда), отделение диффузионного сока от сырьевой массы, осаждение ВКИ и ее отделение [Тихонова Н.П., Калгушкина Л.А. Отходы виноградарства как сырьевой источник для производства винной кислоты. - Садоводство, виноградарство и виноделие (Молдавия), 1966, N; 4, с. 34-36]. Общими признаками заявляемого способа и аналога являются: экстрагирование сырья, отделение диффузионного сока от сырьевой массы, осаждение ВКИ и ее отделение. Данный способ также не обеспечивает повышение качества ВКИ и ускорение процесса ее осаждения. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения виннокислой извести из растительного сырья, предусматривающий экстрагирование сырья, отделение диффузионного сока от сырьевой массы; удаление яблочной кислоты путем введения в диффузионный сок микроорганизмов и выдержки при температуре брожения до полного ее удаления, осаждение виннокислой извести, отделение ее и введение сорбента [Авт. св. СССР № 1513026, кл. С 12 G 1/02, 1987]. Общими признаками заявляемого способа и способа-прототипа являются: экстрагирование сырья: отделение диффузионного сока от сырьевой массы; удаление яблочной кислоты путем введения в диффузионный сок микроорганизмов и выдержки при температуре брожения до полного ее удаления; осаждение виннокислой извести; отделение ее и введение сорбента. Известный способ-прототип также не обеспечивает повышение качества ВКИ и ускорение процесса ее осаждения из-за повышенной массовой доли нерастворимых примесей, обусловленное технической сложностью очистки твердой фазы диффузионного сока от остатков яблочной кислоты. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ получения виннокислой извести из растительного сырья путем удаления яблочной кислоты с помощью дрожжей шизосахаромицетов, чтобы снизить массовую долю нерастворимых примесей, что приведет к повышению качества ВКИ и ускорению процесса ее осаждения. Поставленная задача решается тем, что в способе получения виннокислой извести из растительного сырья, предусматривающем экстрагирование сырья, отделение диффузионного сока от сырьевой массы, удаление яблочной кислоты путем введения в диффузионный сок микроорганизмов и выдержки при температуре брожения до полного его удаления, осаждение виннокислой извести, отделение ее и введение сорбента, согласно изобретению, введения сорбента осуществляют перед осаждением виннокислой извести, выдерживают смесь при 60-70°С в течение 8—12 ч, отделяют биомассу микроорганизмов от осветленного диффузионного сока и смешивают с проэкстрагированной сырьевой массой, при этом в качестве микроорганизмов используют дрожжи шизосахаромицеты в количестве 5-10 млн/мл, а выдержку до полного удаления яблочной кислоты осуществляют при 38-42°С в течение 8-16 ч. В частных случаях решения задачи перед экстрагированием растительное сырье измельчают до линейных размеров 1-10 мм, экстрагирование сырья осуществляют не позднее 24 ч с момента его уборки при гидромодуле 1:2 и температуре 70-80°С в течение 50-70 мин, а в качестве сорбента используют коллоидный раствор диоксида кремния в количестве 100-1000 мг/дм 3. Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что введение сорбента осуществляют передосаждением виннокислой извести, выдерживают смесь при 60-70°С в течение 8-12 ч, отделяют биомассу микроорганизмов от осветленного диффузионного сока и смешивают с проэкстрагированной сырьевой массой, при этом в качестве микроорганизмов используют дрожжи шизосахаромицеты в количестве 5-10 млн/мл, а выдержку дополного удаления яблочной кислоты осуществляют при 38-42°С в течение 8-16 час. Вышеуказанные признаки необходимы и достаточны для решения поставленной задачи. В присутствии дрожжей-шизосахаромицетов происходит клеточная адсорбция компонентов диффузионного сока, полученного экстрагированием, и их частичный гидролиз внеклеточными гидролитическими ферментами. В результате утилизации и адсорбции клетками дрожжей компонентов диффузионного сока обеспечивается возможность полного выведения из сока яблочной кислоты, снижение в нем массовых концентраций полисахаридов на 60-80%, белков - на 5060%, пектиновых веществ - на 40%, красящих и дубильных ве ществ. Эта возможность более эффективно реализуется в случае, если перед экстрагированием растительное сырье измельчают до линейных разделов 1-10 мм, экстрагирование сырья осуществляют не позднее 24 ч с момента его уборки при гидромодуле 1:2 и температуре 70-80°С в течение 50-70 мин, а в качестве сорбента используют коллоидный раствор диоксида кремния в количестве 100-1000 мг/дм . В результате удаления из диффузионного сока ингибированных дрожжей вместе со взвесями и коллоидными веществам. Обеспечивается интенсификация процесса осаждения виннокислой извести из осветленного диффузионного сока, что повышает ее выход, а также снижение количества нерастворимых примесей в полученной виннокислой извести, что повышает ее качество. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом, Свежесобранную растительную массу измельчают до линейного размера обрезков 1-10 мм с помощью соответствующего измельчительного устройства. Полученную массу не позднее 24 ч с момента уборки экстрагируют горячей водой при 70-80°С в течение 50-70 мин при гидромодуле 1:2. При низкой массовой доле винной кислоты в растительном сырье экстрагирование проводят в две ступени, растворителем второй ступени является диффузионный сок, полученный на первой ступени. Затем диффузионный сок отделяют от массы и вводят в него дрожжи шизосахаромицеты штаммы КП-1,574 и 575 дозой 5-10 млн/мл при температуре 38-42°С и выдерживают в течение 8-16 ч, в течение которых обеспечивается удаление яблочной кислоты. После этого в диффузионный сок вводят коллоидный раствор диоксида кремния дозой 100-1000 мг/дм 3 и проводят осветление при 60-70°С в течение 8-12 ч. Затем отделяют биомассу микроорганизмов от осветленного диффузионного сока и смешивают с проэкстрагированной сырьевой массой, получая высококачественный белковый корм для скота. Осаждение виннокислой извести проводят известным способом (содовым), затем Отделяют осадок ВКИ (декантацией или центрифугированием), промывают 2-3 раза холодной водой осадок ВКИ, отделяют от промывной воды декантацией или центрифугированием и сушат при температуре не выше 90°С (не более 2 ч) до массовой доли влаги не более 3%. Πример 1. Зеленую растительную массу виноградных растений сорта Кобер 5 ББ, полученную после чеканки виноградных кустов, с массовой долей титруемых кислот 1,92% и массовой долей винной кислоты 1,7% измельчают до линейных размеров обрезков 6 мм. Через 12 ч с момента сбора измельченное растительное сырье проэкстрагируют горячей водой при 75°С в течение 60 мин при гидромодуле 1:2. Экстракцию проводят в две ступени, на второй ступени в качестве растворителя используют диффузионный сок, полученный на первой ступени. Диффузионный сок отделяют от сырьевой массы, он характеризуется массовой концентрацией титруемых кислот 6,5 г/дм 3 и массовой долей винной кислоты 0,57%. В этот сок вводят дрожжи шизосахаромицеты штамм КП-1 из расчета 7,5 млн/мл при температуре 4Q°C и выдерживают в течение 12 ч для удаления яблочной кислоты. Затем в диффузионный сок вводят коллоидный раствор диоксида кремния дозой 550 мг/дм 3 и выдерживают при 65°С в течение 10 ч, после чего сок снимают с осадка и полученную биомассу смешивают с проэкстрагированной сырьевой массой, сок направляют на осаждение виннокислой извести. Последнее проводят щелочным методом: при температуре 75°С, обрабатывают сухой кальцинированной содой в течение 2 ч до слабокислой реакции рН 5,5-6,0. Нейтрализацию виннокислых соединений производят сухим хлористым кальцием, задаваемым в количестве в два раза большем, чем количество кальцинированной соды. Затем проводят отстаивание жидкости в течение 5 ч и осадок отделяют декантацией. Осадок промывают 2 раза холодной водой, отделяют от промывной воды декантацией или центрифугированием и направляют на сушку при 90°С к сушилке. Масса осадка составляет 10,8 г из 1 кг зеленой растительной массы сырья. Полученная виннокислая известь имеетследующую характеристику: по внешнему виду сухая, легко рассыпающаяся, без следов плесени и постороннего запаха, массовая доля винной кислоты составила 56,8%, массовая доля нерастворимых примесей 3,8% (табл. 1,поз. 1). Примеры 2-5. Способ осуществляют так же и при тех же режимах, что и в примере 1, но зеленую растительную массу виноградных растений измельчают до линейных размеров обрезков, которые последовательно принимают равным 1; 10; 0,5 и 11 мм. Результаты экспериментов приведены в табл. 1 (поз. 2-5). Уменьшение линейных размеров обрезков ниже 1 мм и превышение их более 10 мм приводит к существенному снижению выхода ВКИ и массовой доли винной кислоты в ВКИ и повышению массовой доли нерастворимых примесей. Это свидетельствует об оптимальности диапазона размеров 1-10 мм Примеры 6-7. Способ осуществляют так же и при тех же режимах, что и в примере 1, но промежуток времени от уборки сырья до экстрагирования последовательно принимают равным 24 и 25 ч. Результаты экспериментов приведены в табл. 1 (поз 6 и 7). Повышение промежутка времени до 25 ч существенно снижает выход ВКИ и массовую долю винной кислоты в ВКИ. Снижение указанного промежутка до 12 ч (поз. 1 табл. 1) обеспечивает повышение указанных показателей, что свидетельствует о целесообразности минимального промежутка времени от уборки сырья до экстрагирования, которое возможно обеспечить условиями производства. Примеры 8-9. Способ осуществляют так же и при тех же режимах, что и в примере 1, но гидромодуль при экстрагировании последовательно принимают равным 1:1,5 и при 1:2,5. Результаты экспериментов приведены в табл. 1 (поз. 8-9). Снижение значения гидромодуля до 1, 1,5 и ниже существенно снижает выход ВКИ, а также качество ВКИ за счет снижения массовой доли винной кислоты и повышения массовой доли нерастворимых примесей. При малом значении гидромодуля процесс экстрагирования виннокислых соединений протекает не полностью за счет недостаточного количества молекул растворителя для омывания и проникновения во внутрь клеток частиц зеленой массы, то есть за счет недостаточно эффективного протекания процесса диффузии. Это в свою очередь снижает выход и качество ВКИ. Увеличение значения гидромодуля до 1:2,5 и выше снижает концентрацию виннокислых соединений в растворе, что снижает эффективность процесса осаждения ВКИ, естественно, снижает выход и качество ВКИ. Это свидетельствует о том, что гидромодуль 1:2 является оптимальным. ПримерыЮ-13. Способ осуществляют так же и при тех же режимах, что и в примере 1, но процесс экстрагирования проводят при температуре, которую последовательно принимают равной 70; 80; 65; 85°С. Результаты экспериментов приведены в табл. 1 (поз. 10-13). Понижение температуры экстрагирования до 65°С и ниже приводят к снижению выхода и качества ВКИ, понижению массовой доли винной кислоты в ней. Повышение температуры экстрагирования до 85°С и выше снижает качество ВКИ за счет увеличения доли нерастворимых примесей, а также снижает рентабельность производства, с те хнологической точки зрения, за счет излишнего расхода тепла для повышения температуры. Следовательно, оптимальным диапазоном температуры экстрагирования является 70-80°С. Примеры 14-17. Способ осуществляют также и при тех же режимах, что и в примере 1, но процесс экстрагирования проводят при длительности, которую последовательно принимают равной 50; 70; 45, 75 мин. Результаты экспериментов приведены в табл. 1 (поз. 14-17). Снижение времени экстрагирования меньше 50 мин приводит к снижению выхода ВКИ и массовой доли винной кислоты в ней. Увеличение времени экстрагирования больше 70 мин приводит к снижению качества ВКИ за счет увеличения массовой доли нерастворимых примесей. Поэтому, оптимальным диапазоном длительности проведения процессов экстрагирования является 50-70 мин. Пример18. Подготовку растительного сырья осуществляют так же, как и в примере 1, но процесс экстрагирования проводят при 70°С, длительности 60 мин, гидромодуле 1:1. После экстрагирования диффузионный сок сразу направляют на осаждение виннокислой извести при тех же режимах, что и в примере 1. Полученная виннокислая известь имела следующую характеристику: по внешнему виду сухая, легкая, рассыпающаяся, без следов плесени и постороннего запаха, выход ВКИ составил 5 г, массовая доля винной кислоты 47%, массовая доля нерастворимых примесей 8%. Таким образом, ВКИ, полученная по способу-прототипу, по своим характеристикам (выходу и качеству) уступает ВКИ, полученной по способам, указанным в примерах 1-34. Примеры 19-22. Способ осуществляют так же и при тех же режимах, что и в примере 1,но удаление яблочной кислоты проводят обработкой дрожжами шизосахаромицетами штамма КП-1 дозой, которую последовательно принимали равной 5; 10; 3; 15 млн/мл. Результаты экспериментов приведены в табл. 2 (поз. 1-4). Обработка дрожжами дозой менее 5 млн/мл приводит к снижению выхода и качества виннокислой извести (снижению массовой доли винной кислоты и увеличению массовой доли нерастворимых примесей). Увеличение дозы дрожжей более 10 млн/мл для обработки с целью удаления яблочной кислоты не приводит к повышению качества и выхода ВКИ, а ведет к излишнему расходу дрожжей. Таким образом, оптимальным диапазоном дозы дрожжей для обработки диффузионного сока с целью удаления яблочной кислоты является 5-10 млн/мл. Примеры 23-26. Способ осуществляют так же и при тех же режимах, что и в примере 1, на обработку диффузионного сока дрожжами шизосахаромицетами штамм КП-1 с целью удаления яблочной кислоты проводят при длительности, которую последовательно принимают равной 8; 16; 7,5; 16,5 ч. Результаты экспериментов приведены в табл. 2 (поз. 5-8). Снижение длительности обработки дрожжами меньше 8 часов приводит к снижению выхода и качества полученной ВКИ (уменьшению массовой доли винной кислоты и увеличению массовой доли нерастворимых примесей). Увеличение продолжительности обработки дрожжами больше 16 ч не приводит к существенным изменениям выхода и качества полученной ВКИ, а увеличивает время проведения всего технологического процесса, что является невыгодным для производства. Это свидетельствует о том, что оптимальным диапазоном длительности обработки диффузионного сока дрожжами шизосахаромицетами с целью удаления яблочной кислоты является 8-16 ч. Примеры 27-30. Способ осуществляют так же и при тех же режимах, что и в примере 1, но осветление диффузионного сока проводят коллоидным раствором диоксида кремния дозой, которую последовательно принимают равной 100, 1000, 50, 1100 мг/дм 3. Результаты экспериментов приведены в табл. 2 (поз. 9-12). Уменьшение дозы коллоидного раствора диоксида кремния меньше 100 мг/дм при осветление диффузионного сока снижает выход и качество полученной ВКИ за счет уменьшения массовой доли винной кислоты и увеличения массовой доли винной кислоты и увеличения, массовой доли нерастворимых примесей. Увеличение дозы коллоидного раствора диоксида кремния больше 1100 мг/дм 3 не приводит к существенным изменениям выхода и качества ВКИ, а приводит к избыточному, неэкономному расходу обрабатывающего вещества, что является неэффективным фактором в условиях производства. Значит, оптимальным диапазоном дозы коллоидного раствора диоксида кремния является 100— 1000 мг/дм 3. Примеры 31-34. Способ осуществляют так же и при тех же режимах, что и в примере 1, но осветление диффузионного сока проводят при длительности, которую последовательно принимают равной 8; 12; 7,5; 12,5 ч. Результаты экспериментов приведены в табл. 2 (поз. 13-16), Уменьшение длительности осветления меньше 8 ч снижает выход и качество ВКИ (уменьшение массовой доли винной кислоты и увеличение массовой доли нерастворимых примесей). Увеличение длительности осветления больше 12,5 ч не влияет существенно на выход и качество ВКИ, а увеличивает длительность технологического процесса, что является нерентабельным для производства. Следовательно, оптимальным диапазоном длительности, осветления коллоидным раствором диоксида кремния является 8-12 ч. Πример 35. Получение ВКИ осуществляют описанным в примере 1 способом, дрожжевой осадок, после снятия с него осветленного диффузионного сока, объединяют с проэкстрагированной сырьевой зеленой массой и исследовали полученный кормовой продукт на питательную ценность в сравнении с исходной сырьевой массой (табл. 3). После добавления осадка ингибированных дрожжей зеленая масса существенно обогатилась сырым протеином (с 30 г/кг СВ до 183,4 г/кг СВ), в том числе белками (с 17 до 130,1 г/кг СВ), витамина Ε (с 400 до 475,1 мг/кг СВ), В2 (с 98 до 143,3 мг/кг СВ) и по протеиновому показателю, характеризующему кормовые свойства продукта, вы ходит на уровень качественного комбикорма. Использование предлагаемого способа обеспечивает безотходную технологию получения ВКИ, которая, наряду с повышением более чем в 2 раза выхода ВКИ из 1 кг сырья, повышением на 9,8% массовой доли винной кислоты в ВКИ и снижением массовой доли нерастворимых примесей на 4,2% в сравнении с известным способом, позволяет из отходов производства получить высококачественный корм, который по кормовым свойствам находится на уровне качественного комбикорма (см. табл. 1 поз. 1 и 18 табл. 3), а также ускорить процесс с 20 до 11 ч.