Анотація до роботи:

Гунько С.М. Комплексна мембранна технологія концентрування яблучного соку. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спецiальнicтю 05.17.18 - Мембрани та мембранна технологія. - Національний університет “Києво-Могилянська

академія”, Київ, 2002.

Дисертація присвячена розробці комплексної мембранної технології виробництва освітлених концентрованих яблучних соків за допомогою ультрафільтрації та мембранної дистиляції.

Розроблено способи попередньої обробки яблучного соку перед його освітленням ультрафільтрацією та концентруванням мембранною дистиляцією. Науково обґрунтовано вибір мембрани УПМ-П для освітлення соку та мембрани МФФК-3 для його концентрування, які забезпечують високу продуктивність процесу та якість готового продукту. Встановлено залежність продуктивності процесу мембранної дистиляції від розташування мембрани по відношенню до гарячої та холодної камер та в полі сил земного тяжіння. Визначено оптимальні технологічні параметри виготовлення освітленого яблучного концентрату. На основі результатів досліджень створено математичну модель ультрафільтрації яблучного соку. Розроблено способи регенерації мембран після ультрафільтрації та мембранної дистиляції, які повністю відновлюють їх властивості.

На основі результатів досліджень спроектовано та змонтовано експериментальну установку МД-1 для концентрування яблучного соку методом мембранної дистиляції. З її використанням проведено приймальні випробування технології виготовлення освітлених концентрованих яблучних соків на державному підприємстві “Росич” (м. Біла Церква Київської обл.).

1. Проведено технологічну оцінку ультрафільтраційних мембран НВО “Полімерсинтез” (м. Володимир, Російська Федерація) типу “Владіпор” для освітлення та стабілізації плодово-ягідних соків. Встановлено, що для забезпечення стабільної прозорості яблучного соку протягом тривалого часу та високої продуктивності процесу ультрафільтрації найбільш оптимальною є полісульфонамідна мембрана марки УПМ-П, яка характеризується високою хімічною і термічною стійкістю.

2. Розроблено спосіб попередньої обробки яблучного соку ферментними препаратами перед його освітленням ультрафільтрацією. Встановлено, що при використанні широкопористих мембран типу УАМ-1000 достатньо обробки ферментними препаратами пектолітичної і амілолітичної дії, при використанні тонкопористих мембран типу УАМ-300, крім обробки ферментними препаратами пектолітичної і амілолітичної дії, необхідна додаткова обробка ферментним препаратом протеолітичної дії. Така обробка за рахунок руйнування білків гелевих шарів, які утворюються на поверхні мембрани в процесі мембранного освітлення, збільшує продуктивність ультрафільтрації.

3. Розроблено оптимальні параметри і режими процесу ультрафільтрації яблучного соку на

установці плоскокамерного типу (швидкість руху соку вдовж мембрани - 1 м/с; тиск – 0,3 МПа; температура – 60 С) та регенерації мембран гіпохлоридом натрію (концентрація гіпохлориду натрію - 0,08 %; тиск – 0,2 МПа; температура - 60 С, час обробки - 45 хвилин).

4. Розроблено математичну модель оптимізації процесу ультрафільтрації яблучного соку за допомогою повного факторного експерименту за планом ПФЕ³ та визначено її коефіцієнти. Перевірка адекватності рівняння регресії цієї моделі підтверджує достовірність описаного процесу.

5. Проведено технологічну оцінку гідрофобних мікрофільтраційних мембран НВО “Полімерсинтез” типу “Владіпор” та мембрани ЗМ (фірма 3М Corporate Process Technology Center), які можуть бути використані для концентрування плодово-ягідних соків мембранною дистиляцією. Встановлено, що найбільш оптимальною є мембрана МФФК-3, яка стійка до дії підвищених температур (50-70С) та забезпечує високу продуктивність цього процесу при її горизонтальному розміщенні в апараті активним шаром до гарячої камери (гаряча камера внизу).

6. Для освітлення і стабілізації яблучного соку перед його концентруванням методом мембранної дистиляції найбільш ефективною, в порівнянні з традиційними технологіями, є комплексна обробка ферментними препаратами пектолітичної, амілолітичної і протеолітичної дії з наступною ультрафільтрацією.

7. Розроблено оптимальні параметри і режими концентрування яблучного соку мембранною дистиляцією на установці плоскокамерного типу (швидкість руху соку в каналах мембранного апарату - 0,812 м/с; температура в гарячій камері – 70 С; температура в холодній камері – 20 С) та спосіб регенерації мембран МФФК-3 за допомогою ферментного препарату Gammazym CPL комплексної дії (цитолітичної, пектолітичної, протеолітичної), який забезпечує відновлення властивостей мембран та мінімально впливає на зміну їх гідрофобності.

8. Розроблено комплексну мембранну технологію виробництва освітлених яблучних концентрованих соків, що включає в себе ультрафільтраційне освітлення соку, обробленого ферментними препаратами пектолітичної, амілолітичної та протеолітичної дії, і подальше його концентрування методом мембранної дистиляції (патент України №32219А).

9. У встановленому порядку проведені приймальні випробування комплексної мембранної технології виробництва освітлених яблучних концентрованих соків на державному підприємстві “Росич” (м. Біла Церква Київської обл.). Економічна ефективність виробництва 1 тонни освітленого яблучного концентрованого соку, отриманого за допомогою комплексної мембранної технології, в порівнянні з вакуумним випарюванням складає 156,75 грн. Економічний ефект отримано за рахунок зменшення втрат соку при освітленні ультрафільтрацією та витрат енергоносіїв (пари) при концентруванні.

Автор виражає глибоку вдячність співробітникам ІВіВ “Магарач”, “Національного університету “Києво-Могилянська академія” за консультативну та практичну допомогу у проведенні науково-дослідних робіт за темою дисертації, Першому віце-президенту, віце-президенту з наукової роботи Національного Університету “Києво-Могилянська академія”, д. х. н., професору Брику М.Т. за увагу до роботи і надану можливість проведення досліджень, а також директору Вахнію А.С. та колективу державного підприємства “Росич” за допомогу у проведенні приймальних випробувань нової технології.

Список робіт

опублікованих за матеріалами дисертації

1. Гунько С.М., Байлук С.І. Концентрування фруктових соків //Вісник аграрної науки. – 1998. – №5. – С. 65-69.

2. Луканін О.С., Брик М.Т., Нігматуллін Р.Р., Гунько С.М. Вплив ферментної обробки на ультрафільтрацію яблучного соку // Вісник аграрної науки. – 2000. – № 5. – C. 24-27.

3. Луканин А.С., Гунько С.Н., Брык М.Т., Нигматуллин Р.Р. Регенерация мембран после осветления яблочного сока химическими реагентами //«Магарач». Виноградарство и виноделие. – 2001. - № 3. – C. 32-34.

4. Луканін О.С., Брик М.Т., Гунько С.М., Нігматуллін Р.Р. Мембрани для ультрафільтрації яблучного соку //Наукові праці УДУХТ. – 2001. – № 9. – C. 129-131.

5. Луканін О.С., Брик М.Т., , Гунько С.М. Нова технологія концентрування соків //Наукові праці УДУХТ. – 2001. – № 10. – C. 24-25.

6. Пат. 32219А Україна, МКІ А23L2/08. Спосіб отримання концентрованих плодово-ягідних

соків: Пат. України, МКІ А23L2/0815 /О.С. Луканін, М.Т. Брик, Р.Р. Нігматуллін, С.М. Гунько

(Україна). – №99010247; Заявлено 18.01.1999; Опубл. 15.12.2000, Бюл. № 7-II. – 12 с.