1 http://www.iict.bas.bg/acomin

6/8/2015

INSTITUTE OF INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES BULGARIAN ACADEMY OF SCIENCE

Svetla Dyankova 1 , Petia Metodieva 1, Margarita Terzyiska 2

1 Institute of Cryobiology and Food Technology

2 Institute of Information and Communication Technologies

Determination of particle size distribution and analysis of a natural food supplement with

prophylactic action

6/8/2015 2

http://www.iict.bas.bg

Пектинови вещества - структура

Пектините са хетерополизахариди. Първичната им структура е разклонена верига, в която основната верига се състои от D-галактуронова киселина, а страничните вериги са изградени от пентози (D-ксилоза и L - арабиноза) и хексози (D - глюкоза и D - галактоза). Карбоксилните групи на галактуроновата киселина са частично естерифицирани с метанол и неутрализирани с метални и амониеви йони като се получават различни пектинови вещества - пектини, пектати, пектови киселини и пектинати.

Пектинови вещества - приложение

Хранително-вкусова промишленост

Фармацевтична промишленост

Сгъстяващи и желиращи агенти:

плодови желета сладка конфитюри бонбони пудинги млечно-кисели десерти плодови сокове и напитки

Помощни вещества: гранули таблетки твърди капсули суспензии и емулсии системи за удължено и

контролирано освобождаване на лекарства

Пектинови вещества

Получаване Категории

Растителни източници: ябълки цитруси сливи захарно цвекло моркови Алое вера

Според степента на естерификация (DE):

Високоестерифициран пектин (DE = 60 – 90%)

Нискоестерифициран пектин (DE < 50%)

Амидиран пектин

DE изразява % на естерифицираните –COOH групи спрямо общия брой. Този показател се отразява на химичните свойства, вискозитета на водните разтвори и способността за формиране на гел.

6/8/2015 5

http://www.iict.bas.bg

Пектинови вещества – физиологично действие

Пектинът има много ценни качества като диетичен продукт и лечебно-профилактична хранителна добавка:

Неутрализира действието на киселините и основите и адсорбира бактериалните токсини;

Понижава нивото на серумния холестерол (по-специално на LDL-холестерола);

Влияе благоприятно на въглехидратната обмяна;

Образува комплекси с тежките метали и подпомага отделянето им от организма (НЕ -пектин).

Поради своите адсорбционни и комплексообразуващи свойства, пектинът също така е подходящ носител за различни биологично активни вещества.

6/8/2015 6

http://www.iict.bas.bg

Клинични изследвания са доказали, че забележимо понижаване нивото на серумния холестерол се постига при продължителен прием на 4 до 6g (1-3 пъти дневно (максимална дневна доза: 20g).

Не е рационално да се предлага във вид на таблетки или капсули.

Преди употреба, прахообразният пектин трябва да се разтвори във вода, което създава практически проблем, свързан с неговия механизъм на разтваряне.

Пектинът се разтваря бавно и трудно.

Получава се вискозен разтвор или гел, който не е приятен за консумация.

6/8/2015 7

http://www.iict.bas.bg

Механизъм на разтваряне на пектина

Проблеми: При контакт с водата пектиновите частици, я абсорбират много

бързо и увеличават многократно размера си;

Ако отделните частици са в непосредствена близост, се задържат въздушни мехурчета;

Образуват се агрегати, които пречат на по-нататъшното проникване на водата и намаляват силно скоростта на разтваряне;

Получаването на хомогенен разтвор е затруднено

6/8/2015 8

http://www.iict.bas.bg

Предварителни изследвания (варианти): 4 вида ябълков пектин с различна степен на естерификация и 1 вид ВЕ цитрусов пектин;

Подбор на рецептура и помощни вещества за получаване на пектинов продукт с добри органолептични показатели;

Разработване на метод за включване на екстракти от някои лечебни растения в пектиновия продукт;

Оптимизиране на технологията за осигуряване на по-добро диспергиране на пектина и бързо получаване на хомогенен разтвор.

6/8/2015 9

http://www.iict.bas.bg

Експериментален материал:

Пектин ябълков BE (CP Kelco):

• DE - 69,93 %;

• рН (3% разтвор ) -3,65

• Вискозитет (3% разтвор ) - 207 mPa.s

Помощни вещества: сорбитол, захар, фруктоза,

аскорбинова киселина, талк.

Методика: Оситняване, смесване, гранулиране с различни

гранулиращи разтвори, сушене, регранулиране.

Анализи:

• Тестове за разпадаемост и разтворимост на гранулите.

• Гранулометричен анализ на вариантите гранули – Лазерен

гранулометричен анализатор ANALYSETTE 22 NanoTecplus

6/8/2015 10

http://www.iict.bas.bg

Гранулиране:

При разработването на технологичната схема за получаване на хранителната добавка, бе установено, че етапът на гранулиране е критичен за качеството на крайния продукт.

Проведени бяха допълнителни изследвания за установяване на технологичните условия и състава на гранулиращия разтвор, при които се получават гранули с най-хомогенен състав и съответно с повишена скорост на разтваряне във вода.

6/8/2015 11

http://www.iict.bas.bg

Варианти:

На първия етап от експериментите бе вариран състава на гранулиращия разтвор при един и същ размер на ситото (0,800 mm). Разработени бяха 6 опитни серии:

1 . Гранулиращ разтвор -захарен сироп;

2 . Гранулиращ разтвор -водно-етанолна смес 25%;

3 . Гранулиращ разтвор -водно-етанолна смес 40%;

4 . Гранулиращ разтвор -водно-етанолна смес 55%;

5 . Гранулиращ разтвор -водно-етанолна смес 70%;

6. Гранулиращ разтвор -дестилирана вода.

За подбор на оптималния вариант, е необходимо да се изследва влиянието на технологичните условия върху размера и разпределението на частиците и тяхната разтворимост във вода.

6/8/2015 12

http://www.iict.bas.bg

Резултати

Вариант 1

6/8/2015 13

http://www.iict.bas.bg

Резултати

Вариант 5

6/8/2015 14

http://www.iict.bas.bg

Резултати

Вариант 4 – 90 % за фракция с размери 600 -800 µm

6/8/2015 15

http://www.iict.bas.bg

Резултати:

Гранулиране с вода - почти сферични гранули с голяма здравина.

Бавно разтваряне - 1h (разбъркване).

Гранулиране със захарен разтвор – почти сферични гранули с голяма здравина. Бавно разтваряне.

Гранулиране с висока концентрация на етанол - гранули с малка здравина - разтварянето протича както при необработения пектин.

Гранулиране с водно-етанолни смеси - гранули с неправилна форма. С увеличаване % на етанола, намалява здравината и нараства разпрашаването.

Гранулометричният анализ показа най-добри резултати по отношение размера и разпределението на частиците при вариант 4. При този вариант се постига и най-бърза разтворимост във вода.

6/8/2015 16

http://www.iict.bas.bg

Необходимо е да се проведат допълнителни експерименти и да се разработят математически модели на зависимостите между състава на гранулиращата смес, разпределението на частиците в гранулата и скоростта на разтваряне във вода. В резултат на анализите и математическото моделиране, ще бъдат подбрани оптималните технологични условия и състави от гледна точка на качество, органолептични свойства и цена на продуктите. По този начин ще се подпомогне трансфера и внедряването на лабораторната технология в промишлени условия.

Пектинови гранули

6/8/2015 18

http://www.iict.bas.bg

Течни етанолни растителни екстракти:

Зелен чай (Camellia sinensis)

Глог (Crataegus monogyna)

Канела (Cinnamomum verum)

Анасон (Pimpinella anisum)

Копър (Anethum graveolens)

6/8/2015 19

http://www.iict.bas.bg

Международна селскостопанска изложба АГРА

6/8/2015 20

http://www.iict.bas.bg

6/8/2015 21

http://www.iict.bas.bg

The research is partly funded by project FP7 – AComIn “Advanced Computing for Innovation”, grant

316087, funded by the FP7 Capacity Programme (Research Potential of Convergence Regions).

6/8/2015 22

http://www.iict.bas.bg

БЛАГОДАРЯ ВИ ЗА ВНИМАНИЕТО