Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Утилизация отходов цитрусовых плодов на примере апельсинов

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Утилизация отходов цитрусовых плодов на примере апельсинов"

На правах рукописи

ОД

ДЕМАКОВА Евгения Александровна

•... '"93

УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ ЦИТРУСОВЫХ ПЛОДОВ НА ПРИМЕРЕ АПЕЛЬСИНОВ

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Красноярск - 1998

Работа выполнена на кафедре товароведения непродовольственных товаров Красноярского государственного торгово-экономического института

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор Степень Р. А.

кандидат технических наук, доцент Паршикова В. Н.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Судачкова Н. Е.

кандидат технических наук, доцент Седых В. В.

Ведущая организация: Научно-производственный центр «Сибирская природная косметика», г. Новосибирск

Защита состоится « Л » XII 1998 г. в Ю-00 на заседании диссертационного совета Д 063.83.01 в Сибирском государственном технологическом университете по адресу: 660049, г. Красноярск, проспект Мира, 82.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах. с заверенными подписями просим присылать учёному секретарю диссертационного совета Д 063.83.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного технологического университета. Автореферат разослан « 6 » XI 1998 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

кандидат химических наук, доцент 4-1{"' Исаева Е. В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

Одним из направлений повышения конкурентоспособности российских товаров парфюмерно-косметической и пищевой промышленности является увеличение числа и объемов отдушек и ароматизаторов, вырабатываемых из природного сырья. В этом отношении цитрусовые эфирные масла обладают большими потенциальными возможностями. Эти масла и ароматические добавки на их основе являются дорогостоящим.импортируемым продуктом. В то же время Россия является активным потребителем цитрусовых фруктов, некачественные плоды и кожура которых могут стать источником получения высококачественных эфирных масел. В связи с этим актуальна комплексная переработка отходов реализации и потребления цитрусовых плодов па территориях, климатически непригодных для их выращивания. Целевым продуктом такой переработки является эфирное масло. Отработанная масса может служить ценной кормовой добавкой для птиц и сельскохозяйственных животных.

Весьма популярны в Сибири апельсины, что указывает на реальность организации малых производств по утилизации их отходов. Выработка эфирного масла позволит расширить ассортимент товаров местной промышленности и несколько улучшить социальную и экологическую ситуацию.

Цель работы - исследование и разработка оптимальных способов утилизации отходов реализации и потребления апельсинов и изучение возможности применения эфирного масла как ароматизатора продовольственных и непродовольственных товаров.

При достижении цели решались следующие задачи:

- изучение содержания, состава и свойств эфирного масла из кожуры и некондиционных плодов апельсинов и оценка запасов сырья в регионе;

- выявление влияния основных факторов на выход и состав апельсинового масла;

- оптимизация выделения масла из сырья, разработка технологии его получения и утилизация образующихся отходов;

- исследование стабилизации апельсинового эфирного масла;

- маркетинговые исследования и разработка рецептур с эфирным маслом продовольственных и непродовольственных товаров и оценка их потребительских свойств.

Научная новизна:

В разработан метод комплексной переработки отходов апельсинов с выделением эфирного масла;

В проведены систематические исследования содержания и состава эфирного масла в кожуре и некондиционных плодах апельсинов, их варьирование в зависимости от основных технологических факторов и вариантов предварительной подготовки; установлены оптимальные условия его выделения;

□ разработаны технология получения эфирного масла и режим работы крупнолабораторной установки, что свидетельствует о реальной возможности его производства в районах, климатически непригодных для выращивания цитрусовых культур;

В найдены условия стабилизации апельсинового эфирного масла;

Е определены направления практического использования гидродистилляционного апельсинового масла для ароматизации продовольственных и непродовольственных товаров.

Практическое значение н реализация результатов исследований:

Результаты исследований важны для организации мелкомасштабных производств с получением эфирного масла из кожуры и некондиционных плодов апельсинов. Наряду с утилизацией отходов они позволяют снизить зависимость от импорта натуральных цитрусовых масел и расширить ассортимент некоторых групп товаров. В частности, к настоящему времени

разработаны и прошли апробацию с апельсиновым маслом в качестве ароматизатора пищевых продуктов 6 рецептур кондитерских и хлебобулочных изделий и как отдушки косметических товаров 2 рецептуры кремов.

Автор защищает:

Разработанный метод переработки отходов реализации и потребления апельсинов, основанный на отгонке из них с водяным паром терпенондов, позволяет с высоким выходом получать качественное эфирное масло, используемое вместо импортных препаратов в качестве отдушки и ароматизаторов местными предприятиями.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации были доложены на III и IV Всероссийской студенческой конференции "Экология и проблемы защиты окружающей среды" (Красноярск, 1996, 1997), на научно-практической конференции "Проблемы формирования рынка потребительских товаров и услуг" (Красноярск, 1996), на краевой научно-практической конференции молодых специалистов "Экологические проблемы Красноярского края" (Красноярск, 1997), на международной научно-практической конференции "Достижения науки и техники - развитию г. Красноярска" (Красноярск, 1997), на научно-практической конференции "Проблемы химико-лесного комплекса" (Красноярск, 1997), на II Международном симпозиуме "Натуральные биокорректоры: питание, здоровье, экология" (Москва, 1997), на межвузовской научно-практической конференции студентов и молодых преподавателей "Продукция Красноярья: история, настоящее и перспективы" (Красноярск, 1998).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 14 работ, кроме того 1 работа находится в печати.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической и экспериментальной частей, обсуждения результатов и выводов. Содержание работы изложено на 141 странице

машинописного текста и содержит 32 таблицы и 21 рисунок. Список цитируемой литературы включает 122 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ литературных данных показывает, что апельсиновое эфирное масло является одним из основных в мировом эфиромасличяом производстве. Оно применяется для ароматизации безалкогольных напитков, кондитерских изделий и мороженого, в производстве духов, одеколонов и разнообразных косметических средств. Благодаря способности усиливать условные рефлексы, оказывать транквилизирующее и седативное действие, а также нетоксичности масло используется в фармацевтических препаратах и в ароматотерапии.

Апельсиновое масло преимущественно извлекается механически: натиранием или прессованием целых плодов или кожуры. При этом его выход составляет 0.6-1.2 % от абс. сухой массы. В литературе обсуждаются данные по составу, свойствам и методам интенсификации выделения масла. По гидродистилляционному методу получения апельсинового масла приводятся лишь ограниченные сведения.

Сведений о переработки некондиционных, подгнивших плодов в мировой практике не обнаружено, в связи с чем данная работа характеризуется новизной. Предлагаемая технология, как по структуре потребляемого сырья, так и по методу его переработки принципиально отличается ог существующих, ориентированных на получение соков.

При проведении исследований методом гндроднстнлляции изучали выделение эфирного масла из кожуры и некачественных плодов апельсинов разных сортов и помологических групп, реализуемых в различные сезоны года. Масло отгоняли на традиционных установках и модифицированных аппаратах Клевенджера при атмосферном и повышенном давлении. С целью Оптимизации выхода масла сырьё перед отгонкой подвергали дополнительной обработке: измельчали, выдерживали в воздушной среде и без доступа воздуха. Выход

эфирного масла определяли всшюмометрически, его состав изучали методом ГЖХ. Рядовые анализы проводили на стальной набивной колонке с неподвижной фазой БЕ-ЗО, идентификацию компонентов - на кварцевой капиллярной колотое с фенилметилсиликоном и масс-спектрометрированием. Кроме того, исследовали физико-химические показатели отгоняемых при разных условиях апельсиновых эфирных масел: плотность, показатель преломления, содержание кислот и сложных эфиров.

При исследовании отработанной массы и кубового остатка с целью получения на их основе кормовых продуктов посредством общепринятых методик определяли основные энергетические и биологически активные вещества: сухой и минеральный остаток, углеводы, каротиноиды, фенольные соединения, протеины, пектины. Состав углеводов отходов переработки апельсинового сырья устанавливали с помощью бумажной и газожидкостной хроматографии, с переводом углеводов в последнем случае в ацетаты альдононитрилов.

Маркетинговые исследования потребительского спроса на изделия с цитрусовыми отдушками проводили путём анкетирования. Результаты исследования обрабатывались статистическими методами. Потребительские свойства получаемого эфирного масла опробированы в производственных условиях. Общая схема подготовки и переработки отходов реализации и потребления апельсинов и исследования получаемых продуктов приведена на рис. 1.

Проведённые исследований показали, что выход и кинетика выделения эфирного масла из кожуры и некондиционных плодов практически не зависят от сорта, помологической группы и сезонной изменчивости. Достаточно полная отгонка, в 4-5 раз превышающая выход масла при промышленном холодном прессовании, происходит за 50-60 ч. Обращает на себя внимание сравнительно высокое приращение объёма масла на поздних стадиях процесса.

Условно отгонка эфирного масла разделяется на 3 периода. В первом (длительностью 4-5 ч) отгоняются терпеноиды, находящиеся в свободном

Общее поступление апельсинов в Красноярск

э:

Промышленная переработка плодов апельсинов и их отходы потребления

Твёрдая отработан кая масса

Состав

Кормовая добавка

Кубовый

остаток

Концентрат

Апельсиновое эфирное масло

Стабилизация

][

Анализ

Применение

Маркетинговые исследования

т;

Анкетирование потенциальных покупателей

Ароматизатор Отдушка

* 4

Промышленные испытания

Мармелады, паты, желейные конфеты

Красноярская

кондитерско-

макаронная

фабрика

«Краскон»

Печенье, пирожное, кексы, булочки Экономический эффект 7.3-39 %

Выработка эфирного масла из отходов прогаводства

«Фабрика-кухня», г. Длвногорск

Парфюмерная оценка экспертов НИИСНДВ, г. Москва

Биокосметическая фабрика, г. Новосибирск

Крем для лица, крем для тела. Экономический эффект 54 %

Рис. 1. Общая схема подготовки, переработки отходов реализации потребления апельсинов и исследование полученных продуктов

состоянии, - примерно третья часть их общего количества. Во втором периоде вместе с их остатками (18-20 ч) выделяются терпеноиды, образующиеся при расщеплении сложных структур. К началу третьего периода извлекается до 80 % общего количества масла. На последней стадии (30-35 ч) отгоняются деструктурируемые в ходе процесса соединения.

Все фракции масла, выделенные на разных этапах отгонки, близки по составу. Их основу составляют монотерпеноиды (96 % и выше), среди которых превалирует лимонен. Его высокое содержание в последующих фракциях можно объяснить непрерывным поступлением лимонена за счёт расщепления сложных терпеноидогенных структур тканей. Другой составляющей этих структур являются углеводы, вклад которых постоянно возрастает в кубовом остатке в процессе отгонки. Основным углеводным компонентом распадающихся структур служит арабиноза, второстепенным - ксилоза

О 5 10 15 20 25 30

ПзиагмФтегъкггъ атто+ц ч

Рис. 2. Динамика выделения эфирного масла из кожуры апельсинов с размерами частиц: 1 - 1x1 мм; 2 - 3x3 мм; 3 - 5x5 мм; 4 - 10x10 мм; 5 - без измельчения.

По основным качественным показателям - плотности, показателю преломления, кислотному и эфирному числам - гидродистилляционное эфирное масло соответствует требованиям стандартов, предъявляемым к апельсиновому сладкому маслу, получаемому методом прессования (табл. 3).

Сравнение кинетических кривых отгонки эфирного масла из частиц кожуры разных размеров указывает на заметное влияние измельчения на основные стадии процесса (рис. 2). Вместе с тем оно существенно повышает выход масла в начальный период, в связи с чем служит фактором, ускоряющим выделение свободных терпеноидов.

Ускорение выделения связанных терпеноидов достигается при повышении температуры отгонки, добавлении в среду кислот или щелочей и ферментативным путём.

Исследования, проведённые в температурном интервале 100-140" С, показывают, что максимальный выход эфирного масла отмечается в течение 7-часовой отгонки при 115° С. Однако работа установки под давлением усложняет её конструкцию и снижает безопасность при проведении экспериментов.

Доведение щелочности реакционной среды до 1.5% увеличивает выход масла по сравнению с контролем на 18-25 %. Такая же концентрация серной кислоты повышает выход масла в 1.5 раза, то есть вдвое выше, чем при добавлении щёлочи. Вместе с тем добавление кислот к щелочей приводит к изменению состава масла, ухудшению его свойств и к удорожанию в связи с затратами на приобретение катализаторов.

Изменение выхода эфирного масла наблюдается и при разных условиях хранения сырья. Справедливость такого заключения видна при сопоставлении данных табл. 1 и 2, в которых приведены результаты отгонки эфирного масла из кожуры плодов апельсинов с размерами частиц 5x5 мм, выдерживаемых различное время при комнатной температуре в отсутствии и при свободном доступе воздуха. Изменение содержания эфирного масла в кожуре при хранении апельсинов обусловлено протеканием двух противоположно

Таблица 1

Вличние продолжительности атмосферного хранения кггкуры апельсинов на выход эфирного масла, %

Продолжительность отгонки масла, ч 2 сут. 5 сут. 10 сут. 15 сут. Свежее сырьё (контроль)

0.3 41.4 44.5 46.4 46.2 40.6

1.0 55.6 57.4 59.5 59.3 53.8

2.0 65.3 70.0 70.4 69.4 65.3

3.0 77.0 80.3 83.1 82.0 73.2

4.0 84.4 89.5 92.7 93.2 82.6

7.0 100 100 100 100 100

Выход масла, % от а. с. с. 3.65 4.14 3.13 2.85 3.01

Превышение, % от контроля 21.1 37.5 4.0 -5.3 -

Таблица 2

Влияние продолжительности хранения кожуры без поступления воздуха на выход эфирного масла, %

Продолжительность отгонки масла, ч 5 сут. 10 сут. 15 сут. 20 сут. Свежее сырьё (контроль)

0.3 42.9 44.4 48.2 53.3 39.7

1.0 56.3 60.1 65.2 70.3 53.0

2.0 68.5 70.8 75.5 80.0 64.1

3.0 75.3 82.5 88.1 91.7 71.7

4.0 88.7 91.7 94.4 96.2 82.9

7.0 100 100 100 100 100

Выход масла, % от а. с. с. 3.84 4.65 6.58 5.84 2.95

Превышение, % от контроля 30.2 57.6 123.1 98 -

направленных процессов: образованием терпеноидов за счёт разрушения соответствующих структур и их улетучиванием в атмосферу.

Видно, что хранение сырья без поступления воздуха обеспечивает более высокий выход масла при его отгонке с помощью водяного пара, превышая контроль более чем в 2 раза. Это логично объясняется протеканием в тканях ферментативного разложения терпеноидогенных структур под действием естественно развивающихся здесь микроорганизмов: грибков, плесени, гнилостных бактерий. Увеличение выхода масла объясняется также разрушением эфиромасличных вместилищ кожуры в процессе катаболизма при её хранении без поступления воздуха при комнатной температуре.

На гистограмме (рис. 3) сравниваются данные по выходу эфирного масла, выделяемого в течение 7 ч. разных вариантов опытов.

* 1 ; «О}

171.7

1-Ч1

1257

«О оО яО оО вС «О Ф

. ^ <£> ^ у ^

. __о? <?■

V ¿г о

Контроль Повышенная температура процесса

Атмосферное хранение, сут.

Хранение без поступления воздуха, сут.

Рис. 3. Изменение выхода апельсинового эфирного масла при разных вариантах опытов.

Результаты проведённых опытов позволяют выявить оптимальные условия отгонки эфирного масла. С использованием планирования эксперимента найдено, что его максимальный выход без ухудшения потребительских свойств достигается при 3 следующих технологических параметрах: время отгонки 7-8 ч, степень измельчения 3x3 мм и 15-17-суточное выдерживание сырья без доступа воздуха (рис. 4).

Рис. 4. Реализация функции зависимости выхода эфирного масла от основных технологических параметров У=0.87 -Ш + 0.85 4х +0.527 2 - 0.019г2, где У - выход масла, % от абс. с. е.;

Н - время отгонки масла, ч (график построен для отгонки за 7 часов);

X - величина, обратная размеру частиц сырья, 1/мм;

Z - продолжительность хранения сырья без поступления воздуха, сут.

Отсюда следует, что кожура подгнивших плодов апельсинов находится в оптимальном для выделения эфирного масла состоянии. Характер выделения масла из некондиционных плодов примерно одинаков с кожурой, подвергнутой предварительному анаэробному хранению в течение 15-20 сут. Отгонка в течение 7 ч. из такого сырья эфирного масла обеспечивает высокий выход (2,0 % от абс. сухого сырья) и качество продукта. Его образец по пятибальной

У

I-1 3.679

I-1 3.859

□ 4.039

С~3 4.219

ЕЗ 4.399

ЕЭ 4.578

Е£3 4.758

ЕЕЗ 4.938

СЗЗ 5.118 5.238

ЕЗ 5.478

ШЗ 5.658 5.837

ЕС! 6.017

ЕЭ 6.197

ЕЭ 6.377

4 системе оценен советом парфюмеров НИИСНДВ в 3.5 балла и рекомендован к использованию в качестве отдушки парфюмерно-косметической продукции.

Оставшиеся после отгонки эфирного масла жидкие и твёрдые отходы характеризуются высокими энергетическими и биологически активными свойствами, которые позволяют использовать их в качестве кормовой добавки для птиц и сельскохозяйственных животных. В кубовом остатке водорастворимые сахара составляют 12-16 %, пектиновые вещества - 2-4 %, карбоновые кислоты (в основном лимонная) - 0.4-0.8 %, каротиноиды - 5.1-6.1 мг%, фенольные соединения - 9-11 мг/л. В отработанной массе найдены клетчатка (16-22 %), пектины (1.3-1.8 %), белковые (0.9 %) и полифенольные соединения (до 15-20 мг/кг), а также витамины.

Рис. 5. Технологическая схема переработки цитрусовых отходов: 1, 4 -приёмники; 2 - измельчитель; 3 - фильтр; 5 - ёмкость для фильтрата; 6 - реактор с флорентиной; 7 - конденсатор-холодильник; 8 - сборник эфирного масла; 9 -выпарной аппарат; 10 - смеситель; 11 - приёмник кормового продукта.

Технологическая схема комплексной переработки кожуры и некондиционных плодов' апельсинов с получением в качестве основного товарного продукта эфирного масла приведена на рис. 5. Разработанная схема учитывает объёмы и структуру сырья, потребительские свойства масла и кормовую ценность образующихся в этом процессе отходов.

Кожура или некондиционные плоды апельсинов собираются в приёмники (1). Сырьё доставляется к месту переработки и измельчается в измельчителе (2), в качестве которого может служить машина для нарезки плодов и овощей МРО 400-1000. При использовании плодов рабочая смесь с целью снижения объёма выдерживается в течение 1 ч. на фильтре (3). Жидкая фаза стекает в ёмкость для фильтрата (5), а сгущённая масса переносится в приёмник (4). В нём масса выдерживается без доступа воздуха 20-24 ч., по истечении чего загружается в реактор установки (6). Реактор закрывается флорентиной, верхний патрубок которой совмещён с конденсатором-холодильником (7), охлаждаемым проточной водопроводной водой. Продолжительность процесса 7 ч. По окончании экспозиции обогрев отключается и после охлаждения установка разбирается. Масло собирается в сборнике (8), а оставшаяся в реакторе масса переносится на фильтр (3). Её жидкая фаза в ёмкости (5) смешивается с первоначальным фильтратом и подаётся на упаривание в выпарной аппарат (9). Упаренный до плотности 1.10-1.15 г/см3 концентрат перемешивается с отработанной массой в смесителе (10), расфасовывается в ёмкости (11) и направляется по назначению.

Важной стороной работы является разработка способа стабилизации полученного эфирного масла. Это связано со спецификой его использования, заключающейся в необходимости сохранения на продолжительное время высокого качества масла. Для предотвращения в нём развивающихся автоокислительных процессов в качестве антиоксидантов применяли ионол и диант. Результаты анализа контрольных и рабочих образцов апельсинового масла на разных стадиях его хранения приведены в табл. 3 и 4. Их сравнение показывает, что с развитием окислительных процессов возрастает величина

плотности и показателя преломления образцов эфирного масла. В большей мере это отмечается у незащищённых, меньше - при введении дианта и минимально - в присутствии ионола. Аналогичным образом изменяется содержание кислот и эфиров, непосредственно характеризующее окислительные (и этернфикационные) процессы в хранящемся эфирном масле.

Таблица 3

Изменение физико-химических свойств апельсинового эфирного масла при хранении

Показатели Свежее масло Контрольный образец Эфирное масло ■+ ионол Эфирное масло + диант

6 мес. 12 мес. 6 мес. 12 мес. 6 мес. 12 мес.

1 .Плотность , (/см 0.8446 0.8544 0.8588 0.8463 0.8491 0.8501 0.8545

2.Показатель преломления,п® 1.4718 1.4737 1.4749 1.4722 1.4727 1.4725 1.4745

3. Кислотное число, мг/г КОН 2.28 2.66 2.60 2.31 2.35 2.32 2 40

4.Эфирное число, мг/г КОН 3.61 3.87 4.06 3.65 3.74 3.70 3.92

Результаты хроматографических анализов подтверждают результаты химических и физико-химических исследований сравниваемых образцов. Наибольшее изменение наблюдается в незащищённом эфирном масле, наименьшее - \ образцов, стабилизированных ионолом. В них. прежде всего в первом случае, снижается концентрация моногерпеновых углеводородов (мирцена, лимонена, 3-карена) и повышается содержание неидентифицированных карбонильных соединений В соответствии с защищённостью образцов отмечается ухудшение запаха эфирною масла, что

объясняется сокращением массовой доли мирцена и линалоола, определяющих, согласно литературным сведениям, это его свойство. Наиболее эффективна стабилизация апельсинового эфирного масла ионолом (0.1 % от массы).

Таблица 4

Изменение компонентного состава апельсинового эфирного масла при хранении, %

Компоненты Свежее масло Контрольный образец Эфирное масло + ионол Эфирное масло + диант

6 мес. 12 мес. 6 мес. 12 мес. 6 мес. 12 мес.

а -Пинен 0.69 0.86 1.05 0.73 0.80 0.80 0.90

Сабинен 0.32 0.36 0.50 0.35 0.38 0.36 0.42

Д-Пинен 0.13 0.22 0.30 0.15 0.18 0.20 0.20

Р-Мирцен 2.35 1.16 0.83 2.01 1.68 1.37 1.01

З-Кареи 0.33 0.23 0.17 0.30 0.22 0.25 0.20

а-Терпинен 0.08 0.10 0.17 0.10 0.10 0.10 0.13

п-Цимол 0.12 0.15 0.22 0.12 0.14 0.15 0.17

Лимонен 92.22 89.30 84.03 91.56 90.89 90.72 87.68

у -Терпинен 0.99 1.22 1.40 0.90 1.03 0.95 1.15

Терпинолен 0.11 0.15 0.20 0.12 0.14 0.14 0.17

Линалоол 1.48 0.93 0.70 1.30 1.05 1.10 1.00

Терпиненол-4 0.37 0.39 0.44 0.33 0.40 0.40 0.47

а-Терпинеол 0.61 0.55 0.45 0.55 0.47 0.52 0.45

Другие кислородсодержащие вещества - 4.09 7.53 0.89 1.53 2.25 4.81

Сесквитерпеноид-ные и другие соединения 0.20 0.84 1.46 0.59 0.99 0.69 1.24

Определяющим аспектом организации любого производства является оценка ресурсных возможностей. В сибирских регионах, климатически непригодных для выращивания цитрусовых культур, основным источником получения цитрусовых эфирных масел могут служить отходы, образующиеся при хранении плодов до продажи населению, т. е. подмороженные и подгнившие плоды. В данном случае оценка ресурсных воможностей организации производства апельсинового эфирного масла базировалась на сведениях о прохождении цитрусовых плодов через Красноярскую таможню в период с 1996 по 1998 г.г. (табл. 5). По информации комитета по развитию товарного рынка и услуг администрации Красноярского края в 1997 г. в г. Красноярск по железной дороге поступило 6474 т цитрусовых плодов, из которых 4044 т - в растаможенном виде. Таким образом, примерно треть цитрусовых, поступающих в город, проходит через Красноярскую таможню. Общее годовое поступление апельсинов в город можно оценить как 9.5 - 10.0 тыс. т (по уровню 1997 г.).

Таблица 5

Импорт апельсинов через Красноярскую таможню

Страна-поставщик Поступление апельсинов, кг

1996 г. 1997 г. 1.01-19.05/1998 г.

Турция 126 655 399 754 1 042 612

Польша 51 975 373 268 76 973

Нидерланды 14314 - -

Китай 117 980 274 120 -

Египет 668 567 496 013 -

Греция 134 584 1 693 008 559 327

Болгария 912 - -

Кипр 10 200 - -

Итого 1 125 187 3 236 163 1 678 912

Основная часть апельсинов поступает в город через 6-10 оптовых фирм, что свидетельствует о высокой степени концентрации поставок. На момент поступления доля испорченных плодов составляет в разных партиях от 0.8 до 4.9 % или 1.87 % в среднем. Из-за отсутствия соответствующих условий хранения эти потери возрастают до 3.3-27.8 % или в среднем до 16.4 %. По свидетельству экспертов торгово-промышленной палаты, доля отходов за последние 5 лет остаётся примерно на одном уровне.

Маркетинговые исследования потенциального потребительского спроса на изделия с цитрусовым ароматом показали, что из 400 респондентов, что адекватно отражает спрос населения города численностью 1 млн человек, такой аромат предпочитают потребители шампуней - 10.1 %, зубных паст -11.9%, освежителей воздуха - 21.5 %, моющих средств - 27.9 %.Предпочтения этому запаху в косметических кремах отдают 44.7 %, в кондитерских и хлебобулочных изделиях - 40 %. С учётом результатов исследований два последних направления выбраны приоритетными для внедрения в производство апельсинового эфирного масла.

Опрос технологов красноярских пищеперерабатывающих предприятий, показал, что апельсиновое эфирное масло можно использовать в майонезных кремах, бутербродных маргаринах, йогуртах, творожных массах, молочных кремах, печенье, тортах, кексах и пряниках с предположительным ростом покупательского спроса на товары с новым ароматизатором на 1.5-15 %.

Проведённые испытания на Красноярской кондитерско-макаронной фабрике «Краскон» полученного апельсинового масла обосновали эффективность его использования для ароматизации мармеладов, патов и желейных конфет в дозировке 0.02 % от массы рецептурной смеси.

Опытное внедрение апельсинового масла проведено на Дивногорском ТОО «Фабрика-кухня», где оказалось возможным его получение из отходов, непосредственно образующихся на предприятии при изготовлении салатов и тортов с использованием свежих апельсинов. За период испытания (26 рабочих дней) на двух крупнолабораторных установках утилизировано 73 кг кожуры и

получено 960 г эфирного масла с его средним выходом 4.38 % от массы абс. сухого сырья. В процессе испытаний кожура накапливалась в течение 15-17 сут. в баках, измельчалась на измельчителе МФО-бО до частиц размером 3-4 мм. При проведении отгонки эфирного масла в каждую колбу засыпали по 1400 г кожуры, длительность отгонки составляла 6 ч.

Благодаря стерильности, обусловленной способом получения !идродис1|-_х:яционное апельсиновое масло без дополнительной обработки было введено в состав рецептур 3 кондитерских (печенье «Апельсиновое», «Оранж», песочное пирожное «Ароматное») и 3 хлебобулочных изделий (кекс «Цитрон», плюшка «Солнышко», булочка «Веснушка») в количестве 0.03 и 0.02 % соответственно. Кулинарный совет ТОО «Фабрика-кухня» высоко оценил изделия с новым ароматизатором и рекомендовал их в производство.

Согласно представленной в табл. 6 калькуляции, стоимость 1 кг апельсинового масла составила 1000 руб. 21 коп. Замена применяемых на предприятии эссенций на вырабатываемое на крупнолабораторной установке эфирное масло позволит получить экономию 878 руб./год или 7.3 % от расходов на приобретение ароматизаторов. При внедрении малогабаритной пилотной установки, рассчитанной на переработку 10 кг кожуры в сутки, этот эффект возрастает до 39 %. Расчётная потребность апельсинового эфирного масла для нужд «Фабрики-кухни» составляет 1000-1200 г/мес. Таким образом, внедрение на предприятии испытанного метода получения- эфирного масла с учётом обьёма отходов производства могло бы почти полностью удовлетворить потребности предприятия.

Внедрение апельсинового эфирного масла проведено также на Новосибирской биокосметической фабрике. Оно отвечает основным приоритетам предприятия, преимущественно использующего местные натуральные продукты, не изменяющие своих свойств в течение полугода, что связано со сроками хранения продукции фабрики в холодильниках. По результатам тестирования гидродистилляционное апельсиновое масло показало полную физиологическую совместимость с ферментами кожи и с

Таблица 6

КАЛЬКУЛЯЦИЯ себестоимости апельсинового эфирного масла нз отходов переработки апельсинов (кожура)

№ п/п Статьи расхода * Объём затрат Затраты на выпуск 1 кг масла Затраты на выпуск опытной партии, руб.

Ел. 1!ЗМ. Количество Стоимость единицы затрат, руб. Сумма, руб.

1. Сырьё и основные материалы 1.Кожура апельсинов кг 76.50

2. Вода MJ 5.60 0.20 1.10 1.10

3. Энергозатраты 1. на измельчение 2. на перегонку КВт 0.50 151.60 0.20 0.10 30.33 0.10 29.12

4. Зарплата основных Производственных Рабочих 1. основная 2.налоговые отчисления 3.начисления по страхованию руб. % % 300.00 12 1 338.00 40.56 3.38 325.00 39.00 3.25

5. Оплата аренды Помещения м2 2.5 16.0 44.50 43.16

Итого: 457.97 440.81

6. Общезаводские расходы % 40 183.19 176.32

7. Налоговые отчисления %' 30 192.35 185.14

8. Себестоимость 833.51 802.19

9. Прибыль % 20 166.70 160.45

10. Оптовая цена 1000.21 962.72

компонентами двух разработанных на фабрике кремовых композиций (регенерирующий крем для лица «Сиреневая дымка» и крем для тела «Золотая дрема»). Выпуск их опытных партий выявил устойчивый покупательский спрос на кремы с новой отдушкой, вводимой в количестве 0.1 %. Расчётный экономический эффект от замены апельсинового масла, предлагаемого

австрийской компанией «Драгоко», на масло, полученное в условиях ТОО «Фабрика-кухня», составляет 54 %.

ВЫВОДЫ.

1. Обосновано использование кожуры и некондиционных плодов апельсинов в качестве нового нетрадиционного сырья для получения эфирного масла. Оценены объёмы поступающих в Красноярский край апельсинов и обусловленные их порчей потери, определяющие потенциальные ресурсы выработки масла.

2. Найдено, что посредством разработанного метода выход масла достигает 6.5 % от абс. сухого сырья или 18.0 и 4.5 кг соответственно из 1 т кожуры и бракованных плодов апельсинов.

3. Предполагается, что важным терпеноидсодержашим компонентом кожуры апельсинов является гликозид, составляющими частями которого служат лимонен и арабиноза.

4 Найдены оптимальные условия отгонки эфирного масла из кожуры апельсинов: в течение 7 ч при атмосферном давлении из частиц 3x3 мм и предварительном 15-17-суточном хранении без поступления воздуха при комнатной температуре.

5. Показано, что отходы производства апельсинового масла содержат большое количество энергетических и биологически активных веществ, указывающее на возможность их утилизации с получением кормовых добавок. Разработана технологическая схема комплексного использования отходов апельсинов.

6. Изучено автоокисление апельсинового эфирного масла и влияние на него некоторых антиоксидантов. Установлено, что добавление к нему 0.1 % ионола существенно повышает стабильность масла при хранении в течение I года.

7. Показано, что в разных группах товаров цитрусовые отдушки предпочитают от 10 до 44 % населения. Апельсиновое эфирное масло как

ароматизатор введено в состав 6 рецептур кондитерских и хлебобулочных изделий и внедрено в качестве отдушки двух косметических кремов.

8. Рассчитан эффект от замены в ТОО «Фабрика кухня» цитрусовых ароматических эссенций на выработанное на этом предприятии натуральное апельсиновое масло. Он составил при использовании крупнолабораторной установки 7.3 %, малогабаритной пилотной - 39 %. При замене импортного масла в кремах ТОО «Биокосметическая фабрика» на гидродистилляционное эффект оценивается в 54 % и сопровождается повышением на mix спроса.

Основные положения диссертации содержатся в работах:

1 .Сакович Е.А., Демакова Е.А., Шишкин H.JL, Степень P.A. Эфирное масло из отходов апельсинов // Студент, наука, цивилизация: Тез. докл. краевой студ. науч.-технич. конф., ч. II, - Красноярск: КАЦМиЗ, 1995. - с. 127-128.

2. Демакова Е. А., Степень Р. А., Паршикова В. Н., Ефремов А. А. Оптимальные условия получения апельсинового эфирного масла // Химия растительного сырья. - 1998. -№1,- с. 25-32.

3. Ерёменко О. Н., Степень Р. А., Демакова Е. А. Комплексная переработка растительных отходов // Проблемы химико-лесного комплекса: Сб. тез. докл. науч.-практич. конф., ч. II. - Красноярск: КГТА, 1997,- с. 50.

4. Демакова Е. А., Степень Р. А. Стабилизация эфирного масла, полученного при комплексной утилизации отходов апельсинов // Экология и проблемы защиты окружающей среды. - Тез. докл. IV Всероссийской студ. конф., Красноярск, 24-25 апреля, 1997,- Красноярск, 1997,- с. 159.

5. Демакова Е. А., Паршикова В. Н., Степень Р. А. Комплексная утилизация отходов цитрусовых // Экология и проблемы защиты окружающей среды: Тез. докл. III Всерос. студ. конф., Красноярск, 5-7 мая, 1996,- Красноярск: КГУ, 1996,-с. 88.

6. Забусова В. В , Демакова Е. А., Паршикова В. Н. Возможности использования некондиционных плодов цитрусовых для получения эфирных

масел // Продукция Красноярья: история, настоящее и перспективы: Мат-лы межвуз. науч.-практич. конф. - Красноярск: КГТЭИ, 1998. - с. 166-170.

7. Демакова Е. А., Смирнова Е. В. Потребительские свойства и возможности использования апельсинового масла в производстве товаров народного потребления // Проблемы формирования рынка потребительских товаров и услуг г. Красноярска: Мат. науч.-практич. конф.. ч. II - Красноярск: КГТЭИ, 1996-с. 176.

8. Демакова Е. А. Перспективы получения и использования эфирного масла из отходов цитрусовых // Экологические проблемы Красноярского края: Тез. докл. краевой науч.-практич. конф. мол. спец-тов - Красноярск: КГТА, 1997,-с.39.

9. Демакова Е. А., Паршикова В. Н. Возможности использования апельсинового эфирного масла для ароматизации кондитерских и хлебобулочных изделий // Продукция Красноярья: история, настоящее и перспективы: Мат-лы межвуз. науч.-практич. конф. - Красноярск: КГТЭИ, 1998 — с 91-92.

10. Демакова Е. А., Паршикова В. Н., Степень Р. Л Перспективы внедрения новой технологии получения цитрусовых эфирных масел на предприятиях Красноярского края // Достижения науки и техники развитию г Красноярска: Тез. докл. науч.-практич. конф - Красноярск: Изд-во КГТУ, 1997,- с. 507.

11. Демакова Е. А., Забусова В. В., Паршикова В 11 Перспективы расширения ассортимента парфюмерно-косметических товаров за счёт внедрения новых отдушек - цитрусовых эфирных масел Продукция Красноярья: история, настоящее и перспективы. Мат-лы межвуз. науч.-практич. конф. - Красноярск. КГТЭИ, 1998. - с. 11-17.

12. Забусова В. В., Демакова Е. А , Паршикова В Н , Степень Р. А: Рациональное использование отходов цитрусовых /. Непрерывное экологическое образование: Мат-лы III региональн. науч -меюдич. конф -Красноярск: СибГТУ, - 1998. - с. 75-76.

13. Демакова Е. А., Паршнкова В. Н., Степень Р. А. Выход и кинетика выделения эфирного масла из кожуры плодов апельсина // Проблемы рынка товаров народного потребления: межвуз. сб. науч. трудов. - Владивосток: ДВГАЭУ, 1997. Вып. 2. - с. 77-79.

14. Демакова Е. А., Паршикова В. Н., Степень Р. А. Оценка показателей качества эфирного масла, выделенного из кожуры плодов апельсина // Проблемы рынка товаров народного потребления: межвуз. сб. науч. трудов. -Владивосток: ДВГАЭУ, 1997. Вып. 2. - с. 80-82.

Отпечатано на ротапринте ф. № 5 п/о "Сибирь" 660025, г. Красноярск, пер. Вузовский,3. Заказ 95. Тираж 400.