Технологія виробництва харчової добавки агар Е406

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсова робота

З курсу

"Хімія, технологія та застосування харчових добавок"

Технологія виробництва харчової добавки агар Е406

агар водорість мікробіологія хроматографія

Львів 2017



Зміст

1. Вступ

2. Фізико-хімічні властивості та склад агару

3. Застосування агару

3.1 Мікробіологія, хроматографія, фармація

3.2 Харчова промисловість

3.3 Косметологія

3.4 Медицина

4. Огляд ринку агару

5. Технологія виготовлення агар агару

5.1 Одержання з водоростей Gelidium

5.2 Одержання з водоростей Gracilaria

5.3 Одержання з водоростей Ahnfeltia

Висновки

Список використаної літератури



1. Вступ

агар виготовлення водорість застосування

Агар (агар-агар) отримують з морських червоних водоростей, які ростуть в Тихому та Атлантичному океанах і Білому морі, шляхом виварювання у воді з наступним промиванням і висушуванням драглистих холодців або виморожуванням. Агар погано розчиняється в холодній воді, але набухає в ній. У гарячій воді він утворює колоїдний розчин, який при охолодженні перетворюється в міцний гель, що володіє склоподібним зламом. Агар знайшов застосування в:

медицині

косметології

харчовій промисловості

деяких спеціальних методах досліджень речовин для заповнення електролітичних ключів, гелевих корках у кулонометричних клітинках та при електрофорезі.

хроматографії: методах в гель-хроматографії, іонообмінної хроматографії (для яких необхідні полярні групи що будуть зафіксовані в агарозі), афінної хроматографії або хроматофокусуванні.

мікробіології для виготовлення поживних середовищ для лабораторних культур бактерій, грибів, водоростей.



2. Фізико хімічні властивості та склад агару

Крім агару він має такі назви рослинний желатин, цейлонтанг, японський (китайський) желатин, бенгальський риб'ячий клей. Агар-агар - це продукт, одержуваний шляхом екстрагування з червоних і бурих водоростей (Gracilaria, Gelidium, Ceramium і ін.), які ростуть в Білому морі, Тихому і Атлантичному океані

Агар (агар-агар) - за хімічною будовою це полісахариди. Він має складну хімічну будову основним компонентом є агароза (та її сульфатовані похідні) (50-80%). Агароза (рис. 1) це лінійний полісахарид, де строго чергуються залишки 3-О-заміщеної в-D-галактопіранози (зрідка 6-О-метил-в-D-галактопіранози) і 4-О-заміщеної 3,6 - ангідро -б -L - галактопіранози. Агарозу супроводжує агаропектин (рис. 2) - фракція кислих полісахаридів, вуглеводний скелет яких побудований за тим же типом, але регулярність структури замаскована декількома способами: 1) залишками піровиноградної кислоти, що утворюють цикличні ацеталі з групами ОН в положеннях 4 і 6 деяких залишків бета D-галактози, 2) залишками сульфатної кислоти, пов'язаними естерним зв'язком з різними групами ОН 3) заміною частини залишків 3,6-ангідро-б-L-галактози залишками 6-сульфата-б -L-галактози.

Агар стійкий в нейтральних розчинах, при нагріванні в водному розчині лугу може відбуватися елімінування HSО₄ із залишків 6-сульфат L-галактопіранози з утворенням залишків 3,6-ангідро-б-L-галактопіранози, що призводить до збільшення гелеутворюючої здатності агару. Передбачається, що аналогічна ферментативна реакція - кінцева стадія біосинтезу агарози. У кислих середовищах агар менш стійкий, ніж більшість полісахаридів, оскільки 3,6-ангідро-б-L-галактозидні зв'язки розщеплюються кислотами приблизно в 100 разів легче -б-галактозидних



рис 1 Агароза рис 2 Агаропектин

У готовому вигляді харчовий агар - це блискучі прозорі стрічки або пластинки довжиною до 30 і шириною 0,5 сантиметра. Здатність агару утворювати желе дуже велика. Агар-агар не розчинний в холодній воді, він тільки набухає в ній, повністю розчиняється тільки при температурах від 95 до 100 градусів.

Гарячий розчин є прозорим і обмежено в'язким. При охолодженні до температур 35-40 градусів він стає чистим і міцним гелем без смаку і запаху, який є термозворотнім.

Він дає щільний холодець вже при концентрації в 0,5 відсотка, в той час як концентрація желатину для одержання гелю такої ж щільності необхідна в 4 відсотки.

Залежно від вмісту основної речовини здатність агару утворювати желе, або міцність гелю (при концентрація 1,5%), може змінюватися від 500 до 930 г/см² при 20 градусах. Здатність утворювати желе визначає тип агару: 600, 700, 800, 900.

Задежно від виду водорості отримують агар з різними властивостями і технологічними характеристиками. Екстрагований з Ahnfeltia яка зростає на Далекому сході Агар-агар являє маленькі коричневі пластинки, що містить велику кількість йоду. Повністю розчиняється при нагріванні, утворюючи каламутний розчин, а при взаємодії з лимонною кислотою утворює прозорий гель. Агар, що отримується з водорості Gelidium, являє собою білий порошок з слабким запахом водоростей.

Добре розчиняється при нагріванні. Агар, що отримується з Gracilaria, являє собою білий порошок без стороннього запаху і залишкових барвників. У холодній воді набухає, а в гарячій утворює колоїдний розчин.

За якістю агар-агар підрозділяється на два сорти - вищий і перший. Колір для вищого сорту: білий або світло - жовтий, допускається злегка сіруватий відтінок.

Агар-агар нейтральний, безбарвний, позбавлений смаку і без запаху.

У таб.1 наведено вміст харчових речовин (білків, жирів, вітамінів і мінералів) і калорійності на 100 г їстівної частини.

Табиця 1

Склад агару

Нутрієнт	Кількість	Денна норма споживання	% Від денної норми на 100 г
Калорійність	26 кКал	1684 кКал	1.5%
Білки	0.54 г	76 г	0.7%
Жири	0.03 г	60 г	0.1%
Вуглеводи	6.75 г	211 г	3.2%
Харчові волокна	0.5 г	20 г	2.5%
Вода	91.32 г	2400 г	3.8%
Зола	1.36 г	~
Вітаміни
Вітамін В1, тіамін	0.005 мг	1.5 мг	0.3%
Вітамін В2, рибофлавін	0.022 мг	1.8 мг	1.2%
Вітамін В4, холін	6 мг	500 мг	1.2%
Вітамін В5, пантотенова	0.302 мг	5 мг	6%
Вітамін В6,	0.032 мг	2 мг	1.6%
Вітамін В9,фолацин	85 мкг	400 мкг	21.3%
Вітамін Е, альфа токоферол, ТЕ	0.87 мг	15 мг	5.8%
Вітамін К, філохінон	2.3 мкг	120 мкг	1.9%
Вітамін РР, НЕ	0.055 мг	20 мг	0.3%
Макроелементи
Калій, K	226 мг	2500 мг	9%
Кальцій, Ca	54 мг	1000 мг	5.4%
Магній, Mg	67 мг	400 мг	16.8%
Натрій, Na	9 мг	1300 мг	0.7%
Фосфор, P	5 мг	800 мг	0.6%
Мікроелементи
Залізо, Fe	1.86 мг	18 мг	10.3%
Марганець, Mn	0.373 мг	2 мг	18.7%
Мідь, Cu	61 мкг	1000 мкг	6.1%
Селен, Se	0.7 мкг	55 мкг	1.3%
Цинк, Zn	0.58 мг	12 мг	4.8%



3.Застосування агару

3.1 Застосування в мікробіології, хроматографії, фармації

В даний час агар і агароза знаходять застосування в біохімічних дослідженнях. Очищена від заряджених домішок агароза у водному середовищі утворює гель з великими порами, розмір яких визначається її концентрацією.

В мікробіології ці полісахариди використовують для виготовлення щільних і напіврідких поживних середовищ. Для отримання щільних поживних середовищ агар-агар додають в концентрації від 1,5 до 3%; напіврідких - 0,3-0,7%. Агар не розщеплюється більшістю мікроорганізмів при культивуванні. Повноцінний продукт не пригнічує ріст мікроорганізмів і не змінює поживну цінність середовищ. Неочищений агар може привести до утворення неповноцінного гелю і навіть пригнічення росту мікроорганізмів. Тому для імунологічних і бактеріологічних цілей використовується виморожений освітлений агар ГОСТ 17206-96 вищого і першого сорту.

У фармакології для виготовлення табеток і повільно розчинних капсул використовується фізична властивість агарози желюватися.

Агароза застосовується в хроматографії і використовується для виділення і очищення біологічних макромолекул, дорогих препаратів вакцин, гормонів, ензимів. Агар і агароза застосовуються при електрофорезі, імуноелектрофорезі та імунодифузії, генному картируванні, виділення та ізоляції фрагментів ДНК.

Новий напрямок використання агару і агарози при меристемному вирощуванні декоративних рослин і овочів, яке швидко розвивається в даний час.



3.2 Застосування в харчовій промисловості

Фізичні властивості агару знаходять широке застосування в харчовій промисловості. Спочатку вони використовувалися для приготування желе з фруктів і овочів, потім сфера його застосування розширилась.

Агар зареєстрований в якості харчової добавки Е406. Агар в харчовій промисловості, особливо в кондитерському виробництві, застосовується дуже широко. Без нього не можна отримати багатьох улюблених солодощів. У кондитерській промисловості агар-агар використовують при виробництві мармеладу, желе, при отриманні м'ясних і рибних холодців, при виготовленні морозива, де він запобігає утворенню кристалів льоду, а також при освітленні соків, при випічці хлібобулочних виробів для запобігання дегідратації. Холодці, приготовані на основі агар-агар, на відміну від всіх інших студнеутворювачів, характеризуються склоподібним зламом. Застосування агар-агару в харчовій промисловості не лімітовано, а його кількість, яка додається в харчові продукти, обумовлено рецептурами і стандартами на ці продукти. Завдяки низькій калорійності калорій агар-агар застосовується для створення продуктів, що підходять людям з цукровим діабетом. Крім того, агар не має стороннього запаху, а желатин зі збільшенням концентрації підсилює свій специфічний клейовий запах, і тому желатинові желе необхідно замасковувати підвищенням частки цукру і ароматизаторів, якщо вони розраховані на виготовлення десертних і кондитерських виробів. Ось чому агар застосовується в основному в кондитерській промисловості при виробництві пастили, зефіру, начинок-суфле в цукерки, мармелад, і в тому подібних дуже чутливих до сторонніх запахів середовищ. Агар зручний також тому, що добре і моментально розводиться в гарячій воді, даючи при охолодженні вже готову щільну драглисту масу, в той час як желатин вимагає більше операцій для приготування з його допомогою желе.

Дозування агару для різної продукції залежить від виду агару і показника "міцності холодцю". Для найбільш широко використовуваного агару 900 наступні рекомендований дозування для кондитерських виробів (таб.2 ).

Таб. 2

Вміст агару у деяких продуктах

Назва харчового продукту	Рекомендовані дози
Мармелад желейний	8 - 11 кг/т
Пастила	6 - 10 кг/т
Зефір	6 - 10 кг/т
Пташине молоко суфле	6 - 8 кг/т
Морозиво	1 - 3 кг/т

Харчова добавка Е-406 дозволена для виробництва продуктів харчування у всіх країнах, в тому числі в Україні. Допустима добова норма агару 1г на день. Агар-агар дозволений для виготовлення дитячого харчування та дієтичних продуктів. Е-406 є баластною речовиною, яка не засвоюється організмом людини. Він має протипоказання: в разі зловживання агар-агаром (більше 4 г в день) може наступити рясна і тривала діарея, а також існує ризик порушення бактеріального співвідношення в кишечнику. А це може стати причиною виникнення різних інфекцій.

3.3 Застосування в косметології

Агар і агарозу також застосовують в парфумерії (дезодорантні палички, креми від сонця, креми для шкіри, що містять двоокис цинку або пеніцилін).

Властивості агару, що застосовуються в косметології:

Зволожуюча. Агар створює на шкірі плівку, що сповільнює випаровування вологи. У складі кремів агар значно збільшує надходження води в шкіру, усуває лущення і пом'якшує її.

Очищуюча. Агар володіє сильною сорбуючою властивістю, здатний видаляти з шкіри надлишки жиру, пил, бруд, ефективно бореться з комедонами. Властивість агару звязувати воду робить його дуже ефективним в косметиці проти мішків під очима.

Протизапальна. Агар володіє детоксикуючими властивостями, бореться з проявами акне і гнійничковим висипом будь-якого походження, корисний при алергіях.

Стабілізуюча. Агар ефективно емульгує і загущує косметичні засоби, надає їм приємну текстуру стійку до перепадів температури і вологості навколишнього середовища.

Зміцнювальна. За рахунок високого вмісту сульфату кальцію агар перешкоджає розшаруванню нігтів, зміцнює волосяний стрижень, перешкоджає випаданню волосся.

3.4 Застосування агар-агару і агарози в медицині

Агар-агар та агароза широко застосовується в медицині.

Він робить міцнішими легені і печінку, а також надає допомогу при геморої. Його використання добре позначається на стані шлунково-кишкового тракту: зменшується підвищена кислотність шлункового соку, знижується газоутворення, поліпшується травлення.

Слід зазначити, що агар-агар ідеально відповідає принципам здорового харчування. Він не перевантажує організм важкими для засвоєння компонентами, сприяє позбавленню від зайвого холестерину і жирів.

В аптеках можна купити лікарські препарати, які мають вигляд емульсій або драже, що включають агар-агар. Даний цілющий засіб має невеликий проносний ефект, при запорах його дія полягає в тому, що, коли агар-агар розбухає, він значно збільшує свій обєм і займає багато місця в кишечнику, і цим агар дає стимул його перистальтики.

За результатами досліджень було виявлено, що у агар-агару є ще одна дуже корисна властивість, особливо це стосується осіб жіночої статі. В водорості входить фукоїдан. Він пом'якшує перебіг хвороби раку грудей, а за останньою інформацією, водорості навіть не просто уповільнюють, а й повністю зупиняють розмноження ракових клітин.

У медицині для лікування ран і опіків широко використовуються ранозагоювальні, кровоспинні, протимікробні властивості агар-агару. Агар входить до складу гідрогелів, які являють собою густу, в'язку рідину, яку наносять на поверхню рани в якості первинної пов'язки, що запобігає утворенню пухирів (при поверхневих опіках), полегшує хірургічне видалення опікового струпа при глибоких опіках, усуває больовий синдром, набряки, забезпечує умови для нормального перебігу репаративних процесів в рані, міграції епітеліальних клітин і профілактиці освітлення келоїдних рубців. Також агар знайшов застосування в стоматології як стоматологічні відбиткові матеріали. У ортопедичній стоматології необхідно зробити точні зліпки об'єктів. Агар, змішаний з іншими речовинами, служить в якості ідеального матеріалу для зубних зліпків, так як з нього виходять дуже точні репродукції. Концентрація агару в зліпочному матеріалі до 13-17%. Сьогодні агар стикається з конкуренцією з боку альгінату.



4. Огляд ринку агару

Світовий ринок агару дійсно насичений: існує довгий список виробників та дистриб'юторів, які торгують. Компанії продають товар за різними цінами і з різними характеристиками.

Велика частина агару виготовляється з водорості грацилярія (Gracilaria). Основний її обсяг культивується в Індонезії. Також вона росте в Чилі. За якістю чилійські водорості відрізняються від індонезійських, і при їх переробці вихід агару набагато більший.

Основні виробники агар-агару у світі

Компанія Indoalgas

компанія Indoalgas (Індонезія) була заснована в 1990 році; виробляє агар з водоростей Gracilaria, з силою гелю від 700 до 900 г / смІ. Загальний обсяг становить близько 250 тонн продукції в рік, і є значний потенціал для зростання.

Компанія QIXIANG FOOD

Великий виробник агару з Китаю, провінції Фуджан. Підприємство засноване в 2006 році; продуктивність - більше 800 тонн на рік.

Агар виробляється з китайської Gracilaria. Є сертифікат міжнародного стандарту ISO. Продукція експортується в Європу, Азію і Америку.

Компанія Algas Marinas

Компанія Algas Marinas / Чилі / - один з найбільших виробників агару в світі.

Підприємство засноване в 1960 році, розташовується в Сантьяго, столиці Чилі. В його асортименті два типи агару, одержуваного з водоростей Gracilaria Chilensis: агар 700 Algamar і агар 900 Algamar.

Algas Marinas славиться своїм високим рівнем контролю якості, має сертифікати ISO і HACCP.

Продукція компанії широко відома на світовому ринку. Algas Marinas експортує свій товар в Європу, країни Південно-Східної Азії і Америки.

Торгова марка Algamar добре знайома і українськими кондитерським підприємствам: цей агар користується в нашій країні величезним попитом.

Компанія Green agar

Виробнича потужність підприємства - 600 тонн агару в рік. Підприємство розташоване в Китаї.

Сформований дефіцит агар-агару на українському ринку зараз покривається за рахунок імпортних поставок. Основним світовим експортером агар-агар виступає Китай, що виробляє більше 1000 тонн продукту на рік. На другому місці стоїть Японія з обсягом виробництва близько 700 тонн на рік. Значна кількість агар-агару виробляє і США - 400 тонн на рік.

Найбільша частка імпортного агар-агар поставляється в Україну з Китаю. Цей продукт має невисоку якість при ціні від 25 доларів і більше за кілограм. Тому великі споживачі змушені самостійно імпортувати високоякісний агар-агар з США, Португалії та інших країн за ціною понад 30 доларів за кілограм.

Така ситуація породжує дивні явища на вітчизняному ринку: на світ з'являються і активно функціонують відчизняні кустарні виробництва з малими обсягами випуску (до 1-2 тонн на рік). Ці заклади "видають на-гора" продукт дуже низької якості, тим самим негативно впливаючи на розвиток внутрішнього ринку і підриваючи довіру споживачів до вітчизняних виробників агар-агар, оскільки продукція, що випускається цими цехами кустарним способом, не в змозі конкурувати за якістю з агар- агаром, виробленим в промислових умовах.

Тому напрошується висновок: поки українська агарова галузь не набере пристойної "ваговій категорії", на нашому ринку будуть господарювати іноземні "важковаговики".

Так як Індонезія - світовий лідер з вирощування грацилярії і 80% всього виробленого в світі агару робиться з індонезійської сировини, ситуація зі збором водоростей в цій країні визначає стан світового ринку агару в цілому.

Треба сказати, що кліматичні умови в даному регіоні дуже сприятливі, а держава заохочує розвиток фермерських господарств в прибережній зоні. Урожай індонезійської грацилярії фермери збирають щомісяця, зрізуючи верхівки водоростей, по 15-20 см.

У Китаї і Чилі збір грацилярії відбувається два рази в рік - в грудні і в квітні-травні. За півроку рослини накопичують достатню кількість агарози, необхідної для утворення агару.

Ще одна водорість, що служить сировиною для отримання агару, - желідіум (Gelidium). З цієї водорості, яку неможливо культивувати (вона росте тільки природним чином), роблять агар в Марокко. Виробництво агару - одна з експортних статей країни, і дана галузь знаходиться під державним контролем: на збір водорості існують квоти. Тому ринкова вартість марокканського агару відчутно висока.

Також в невеликій кількості агар виробляється в країнах Балтії. Тут його отримують з водорості фурцелярія (Furcellaria), яка збирається в Балтійському морі. Даний інгредієнт відрізняється від звичного агару, за властивостями схожий і на агар, і на карагінан. Через це в харчовому виробництві він використовується тільки для вирішення окремих завдань.

Дуже рідкісний на ринку вид агару - з водорості анфельції (Ahnfeltia), яка виростає в акваторії Білого моря. Її збирають в природних умовах. За радянських часів , на Далекому Сході працювало кілька заводів з переробки даної водорості, вони забезпечували агаром весь СРСР. Але на початку 90-х р.р. це направлення занепало, заводи закрилися. Сьогодні агар російського виробництва на ринку присутній у відносно невеликій кількості, і навіть важко відстежити, хто конкретно його виробляє.

На ринку харчових інгредієнтів, зроблених з природної сировини, в тому числі з водоростей, часто спостерігається «ефект метелика»: в одному місці щось трапилося, а в іншому - це відгукнулось. Світова ціна на агар дуже нестабільна. В першу чергу, вона залежить від кліматичних і погодних умов в регіоні збору водоростей і вартості сировини.

В останні три роки ціни на весь харчовий агар неухильно підвищуються.

Тільки з січня 2013 р вони злетіли на 30%. Причина в тому, що навесні сильно піднялись ціни на водорість для виробництва карагінана і багато фермерів переключилися на її вирощування, число господарств, які продовжують займатися розведенням грацилярії, істотно скоротилося.

Крім того, в квітні-травні 2013 року в Індонезії були погані погодні умови для культивування водоростей - йшли сильні дощі. Даний факт негативно позначився на якості сировини і, як наслідок, на інгредієнті.

В результаті, пропозиція якісного, найбільш затребуваного агару, з високою силою гелю (900-го агару) стрімко пішла вниз, а ціна на товар зросла.

Сьогодні з'являється багато контрафактного агару. Наприклад, 700-й агар може продаватися під виглядом 900-го, а китайський агар - під виглядом чилійського або європейського.

На ринку є величезна кількість сировини для виробництва 700-го агару, який не затребуваний. І швидше за все, нечесні гравці найближчим часом почнуть збувати 700-й агар під виглядом 900-го.

Агар використовують у всьому світі, але в кожному регіоні є свої особливості.

Найбільші споживачі агару - Японія та інші країни Азії. Хоча сама назва «агар-агар» - малазійського походження, цей інгредієнт, згідно з легендою, був відкритий саме в Японії. Тут він використовується, в основному, для виробництва супоподібного желе і оздоровчих коктейлів.

Друге місце за споживанням агару займає Росія і країни СНД. У нас агар застосовується переважно в кондитерській промисловості.

Трохи менший рівень споживання - в Північній і Південній Америці, де використання агару схоже з нашим.

Наступні у рейтингу - регіони Близького Сходу і Північної Африки. Тут застосування агару пов'язано, перш за все, з мусульманськими традиціями. Інгредієнт продається у вигляді гелю, який розчиняють у воді. Отриманий напій випивають, щоб підготувати організм до прийняття їжі під час мусульманського посту. Так, в Рамадан продаж агару значно збільшується.

Найбільш якісний агар в Україні- чилійський. Переваги даного агару - висока якість і можливість з його допомогою вирішити широке коло завдань. Тому чилійський агар традиційно користується великим попитом на ринку.

Що стосується його ціни, вона почала зростати приблизно з 2010 року, коли в Чилі стався сильний землетрус і зрушились гірські породи в місцях вирощування грацилярії, через що обсяги збору водорості скоротилися. У підсумку - зниження пропозиції. А на тлі загального підвищеного інтересу до агару ціна на чилійський інгредієнт, тим більше, пішла вгору.

Сьогодні обсяги його виробництва, як і раніше обмежені, а попит значно перевищує пропозицію.

У Європі теж є кілька виробників агару, наприклад в Іспанії, які працюють на привізному матеріалі, переважно індонезійському. Крім того, багато європейських торгових фірм поставляють агар з усього світу; деякі з них і стверджують, що це інгредієнт їх власного виробництва, з самостійно вирощених водоростей, хоча в Європі своєї сировини для агару немає.



5. Технологія виробництва агару

5.1 Основні принципи при виготовленні агару

Промислове виробництво агару почалось тоді, коли почали заморожувати екстракти агарофітових водоростів для збільшення концентрації агару. Є багато способів одержання агару. Спільним в них є те що: по-перше, необхідно отримати екстракт з агарофітових водоростей, який містить щонайбільш можливу кількість агару. По-друге агар повинен мати характеристики які відповідають стандартам, очікуваних від цього продукту.

Для досягнення цієї мети необхідно врахувати такі основні моменти:

1. Обробка водоростей. Ця стадія до екстракції дуже важлива, так як вона впливає на характеристики агару. Наприклад, агароза з водорості Gracilaria була колись названа агароїдом, тому що в той час Gracilaria не була належним чином оброблена, в результаті чого продукт був більш м'яким, ніж отриманий з водорості Gelidium. Тепер Gracilaria піддається обробці лугом перед екстракцією. Це викликає гідроліз сульфатних груп і перетворює деяку кількость 6-сульфату L-галактози в 3,6-ангідро-L-галактозу, що значно збільшує міцність гелю отриманого агару. Тагава і Кодзіма (1972) вказують, що в промисловості використовується розчин гідроксиду натрію 0,25-0,5 М при температурі 80-90° С протягом 3-5 годин. Окадзакі (1971) дає дані, що показують, як обробка варіюється в залежності від країни походження Gracilaria. Застосування цих процесів залежить від сировини і являє собою частину виробничого процесу, який повинен адаптуватися відповідно до виду морських водоростей, оскільки неправильні умови можуть знизити вихід продукту.

2. Агар при екстракції не розчиняється в холодній воді, а також практично не розчиняється в помірно гарячій воді. Тому його необхідно екстрагувати з використанням відповідних умов: рН, застосування окисників і відновників, щоб відбувся певний гідроліз, тим самим збільшуючи його розчинність. Під час цього фракціонування або часткового розщеплення необхідно уникнути подальшого відновлення шляхом гідролізу розчинених фрагментів. Оскільки всі методи виробництва основані на розчинені агару в гарячій воді, але нерозчинності в холодній, надмірне зниження молекулярної маси агару може зменшити вихід. Також важливо позбуватися залишків агарофітів, які не розчинилися через недостатній час гідролізу, або через велику їх молекулярну масу, яка обмежує розчинність в умовах екстракції.

На рис. 3 відображено процес екстракції. На ньому видно, що всі речовини з молекулярною масою меншою PM1 будуть легко екстрагуватись з водоростей, але будуть втрачені через їх розчинність в холодній воді. Навпаки, ті молекули, які залишаються в водоростях з молекулярної масою вище PM2, не будуть екстрагуватися і залишаться з залишками целюлози після екстракції. Виробник агару повинен розробити методи, які дозволять отримати криву молекулярно-масового розподілу, яка дозволить уникнути втрат обох фракцій. Ідеальний результат на рисунку 3 зображений середньою фігурою. Змінити значення PM1 дуже складно, але можна збільшити PM2, підвищивши температуру води під час екстракції. Це робиться шляхом зміни тиску. Різна стійкість агару до гідролізу обмежує підвищення температури.

В промисловості застосовують методи спрямовані на звуження кривої Гауса, показаної на рис 3. Це зменшує втрати і збільшує молекулярну масу суміші до відповідного максимуму на графіку, що супроводжується збільшенням міцності гелю агару. Важливим є також відношення агарози і агаропектину в суміші.

3. Під час процесу екстракції разом з агаром буде отримано багато сторонніх продуктів. Такими продуктами є розчинні солі, пігменти морських водоростей, целюлоза, геміцелюлоза. Для отримання чистих екстрактів в промисловості морські водорості ретельно промивають і піддають попереднім обробкам, в яких усувається велика кількість сторонніх речовин, зокрема червоні пігменти (фікорестин), змінюється колір водоростів на зелений. Застосовується лужна обробка карбонатом натрію; цей спосіб більш м'який, ніж лужна обробка гідроксидом натрію, який використовується для збільшення міцності гелю агару отриманого з Gracilaria.

Фільтрація може очистити екстракт, але це досить складна операція через в'язкість екстракту і високу силу гелеутворення. Фільтрування проводять при високій температурі (85-100°C). Крім того, целюлоза, морські водорості «флоридський крохмаль» роблять фільтрацію складною. Зазвичай використовуються фільтр-преси. Кожна сировина вимагає різних методів обробки.

Агар сьогодні в основному виробляється двома основними способами: заморожування-відтаювання і за допомогою пресу. Перший ділиться на два типи: природний і механічний. Проте, обидва способи слідують одним і тим же фундаментальним принципам: вилучення і очистка.

Основні етапи виділення агару з агарофітів можна поділити в такий спосіб:

Видобуток агару гарячою водою;

Фільтрація для усунення домішок;

Концентрування і очищення (при заморожуванні-відтаванні чи пресуванні);

Сушка.



Рис. 3 крива розподілу Гауса

Одержання агару з водоростей Gelidium

Агар одержаний з Gelidium зазвичай має високу якість. Він дає міцний гель і має низький вміст сульфатів, так що попередня обробка лугом не потрібна, на відміну у випадку з Gracilaria. Основними стадіями виробництва є: (схема 1)



Відбілювання сонцем

Високотемпературна екстракція

фільтрація

утворення гелів

заморожування гідравлічний прес

відтаювання і сушка сушильна камера

агар у вигляді кубиків і полосок помел

агаровий порошок

Схема 1. Технологічна лінія одержання агару з Gelidium

Відбілювання сонцем. Морські водорості промивають і розподіляють на забетонованій площадці під сонцем. На сучасній агаровій фабриці водорості відбілюються в процесі екстракції.

Високотемпературна екстракція. Морські водорості нагрівають в скороварці з надлишковим тиском пари 1 кг/см² (приблизно при температурі 121°C) з кількістю води, що в 15-20 разів перевищує масу сухих морських водоростей протягом 1-1,5 години. При необхідності для відбілювання морських водоростей під час екстракції додають відповідну кількість відбілюючого агента, такого як гіпохлорит натрію або гіпохлорит кальцію.

Фільтрація. Розчин агару вивантажують з екстрактора і піддають гарячій фільтрації через вакуумний фільтр або фільтр-прес. З допомогою фільтра для видалення дрібних залишків з морських водоростей, отримують прозорий фільтрат.

Утворення гелю. Фільтрат поміщають в гелеутворюючі ящики і охолоджують при кімнатній температурі до гелю. Желе розрізають на тонкі палички або квадратні бруски.

Заморожування. Желеподібні палички або квадратні бруски розташовують на очеретяних матах і заморожують на повітрі взимку при температурі близько -10 ° C. На сучасному переробному заводі желе поміщають в морозильну камеру для заморожування.

Відтаювання і сушка. Заморожені желе розморожують і висушують на сонці близько двох тижнів. Якщо використовуєть морозильну камеру, заморожені желе розморожують водою, центрифугують для зневоднення і поміщають в сушильну камеру або висушують під сонцем, перетворюючи желе в сухий щільний шар.

Гідравлічний прес. Желеподібні палички промиваються водою, щоб видалити розчинні речовини. Іноді в додають відповідну кількість відбілюючого агента для відбілювання желе. Потім вони піддаються гідравлічному пресуванню для зневоднення.

Агаровий порошок. Зневоднені желе висушують в сушильній камері, а потім подрібнюють за допомогою фрезерної машини для отримання порошку агару.

Виробництво агару з водорості Грацилярія

Виробництво агару з Gracilaria в цілому аналогічно виробництву з Gelidium. Однак, оскільки Gracilaria містить значну кількість сульфатованого галактану (попередника агарози), розрізняється за видом, вегетаційним сезоном і розташуванням, лужна обробка для Gracilaria надзвичайно важлива для поліпшення якості агару. Виробництво представлено схемою 2.



Відбілювання сонцем

Лужна обробка

Миття

Високотемпературна екстракція

фільтрація

утворення гелів

заморожування гідравлічний прес

відтаювання і сушка на сонці сушильна камера

агар у вигляді полосок помел

агаровий порошок

Схема 2 Технологічна лінія одержання агару з Gracilaria

Лужна обробка. Щоб розробити оптимальні умови лужної обробки для отримання якісного агару з Gracilaria робиться випробування в лабораторії до промислового одержання. Очевидно, що умови обробки лугом залежать від якості зібраних водоростей. Як правило, морські водорості Gracilaria обробляють 6-7% розчином NaOH протягом 1-2 годин при 70-90 ° C. Для деяких видів, які містять більш високосульфатовані галактани, потрібна більш висока концентрація лугу (10-20%).

Миття. Водорості, оброблені лугом, ретельно промивають прісною водою для видалення лугу. Для прискорення нейтралізації можна додати відповідну кількість кислоти.

Відбілювання. Водорості поміщають в металеву корзину і суспендують в баку з водою, в який додають розчин гіпохлориту натрію з активним хлором концентрацією 0,05% протягом 15 хв. При рН 5-6. Після цього додають близько 2% (по масі сухих морських водоростей) тіосульфату натрію для зменшення надлишку гіпохлориту. Морські водорості потім промивають водою.

Високотемпературна екстракція. Водорості кип'ятять з водою ( води є більше у 15-20 разів за масою від сухих водоростів), нагрівають протягом 1-1,5 годин. Концентрація екстракту варіюється від 0.8 до 1.5% як максимум.

Фільтрація. Гарячий розчин спрямовується на грубу фільтрацію за допомогою нейлонової тканини і тонку фільтрацію за допомогою фільтр-преса або вакуумного фільтра.

Утворення гелю. Фільтрат охолоджують в ящиках при кімнатній температурі і желе нарізають паличками так само, як гелі гелідіума.

Заморожування. Желеподібні палички поміщають в морозильну камеру при температурі від -15 ° C до -18 ° C протягом 24 годин.

Розморожування і очистка на сонці. Заморожені желе розморожують з прісною водою і центрифугують для зневоднення і висушують на сонці

Гідравлічний прес. Нарізані желеподібні палички або желейні плівки упаковуються в нейлонові мішки і піддаються пресуванню близько 10-12 годин. Зневоднення проводять при тиску в діапазоні від 0,1 до 6-10 кг/см².

Виробництво агару з  Ahnfeltia

Лінія виробництва агару з далекосхідної Ahnfeltia тепловим методом встановлюється на берегових підприємствах. При тепловому методі обробки далекосхідної анфельції сухий агар отримують варінням водоростей під тиском і сушінням агарових розчинів.

Сировина яка поступає на обробку - суха Ahnfeltia- ретельно звільняється від механічних домішок: піску, черепашок, вапняних відкладень. Потім Ahnfeltia замочують в водній суспензії гідрату окису кальцію в бетонних чанах протягом 18-20 годин для руйнування забарвлених пігментних клітин. Завантаження в чани кошиків з Ahnfeltia, вивантаження і передача на подальшу обробку (миття) здійснюються тельфером.

Ahnfeltia миється в мийній машині безперервної дії при інтенсивному перемішуванні і великій подачі води для видалення сторонніх домішок і розриву клубкових утворень. На виході водоростей з машини вода віджимається гумовими валиками. Основний процес обробки водоростей - варіння - проводиться в батареї з трьох дифузорів за протиточним методом. Кожна порція анфельції піддається п'ятикратному варінні. Після варіння протягом 3 годин навар перекачується з першого апарату в другий з водоростями, менш вивареними, тобто з більшою концентрацією агару. У процесі варіння в дифузори додається розчин вапна. Гаряча вода подається тільки на п'яте варіння, в дифузор з найбільш вивареної Ahnfeltia, збіднену агаром в результаті чотирьох попередніх варок. Варка ведеться протягом 24 годин . Одержуваний навар має темно-бурий колір, каламутний від суспензії механічних домішок. Відстоювання найбільш забрудненої частини навару відбувається в відстійниках при температурі 85-90 0С, куди він перекачується з дифузора. Виварена анфельція видаляється з дифузора через нижню горловину.

З відстійників навар подається на фільтрпресами для фільтрування через пухкий шар фільтрувальної маси, яка періодично промивається. Прозорий профільтрований навар темно-бурого кольору подається для попереднього охолодження до 50 ⁰С в реактор, забезпечений водяною сорочкою і мішалкою.

Охолоджений навар з реактора подається в желюючий апарат безперервної дії для освітлення холодцю. З апарату холодець виходить у вигляді пластин товщиною 5-6 мм. Очищення і знебарвлення холодцю роблять в проточній воді. Співвідношення маси холодцю і маси води має становити 1:2 або 1: 3. Інтенсивне перемішування пластин холодцю в воді досягається барботуванням стисненим повітрям.

Пластини безколірного агарового холодцю з водою надходять в спеціальну ємність, звідки стисненим повітрям перекачується в баки-відціджувачі для відділення вологи через капронове сито. Зневоднений холодець перекачується в реактори для плавлення. Отриманий з холодцю розчин агару направляється на упарювання в вакуум-випарний апарат для підвищення концентрації агару до 3-4%. Концентрований розчин агару через щілинний фільтр нагнітається в напірний бак розпилювальної сушарки. У сушарці розчин розпилюється диском, що обертається з частотою 8000 об / хв, до туманоподібного стану і висушується гарячим повітрям, що подається в сушарку від калориферної установки. Висушений порошкоподібний агар затарюється в хлорвінілові мішки і крафт-тару.



Висновки

За хімічною природою агар є сумішшю сульфатованих полісахаридів: лінійного полісахариду - агарози  і гетерогенної суміші молекул меншого розміру - агаропектину. Він продається у вигляді стрічок, порошку, кубиків чи полосок. Технологічне застосування агару засноване на його здатності утворювати студні

Агар використовують у кондитерській промисловості при виробництві мармеладу, желе, при отриманні м'ясних і рибних холодців, при виготовленні морозива, де він запобігає утворенню кристалів льоду, а також при освітленні соків. Також застосовується в мікробіології як культуральне середовище , а також медицині, косметології.

Агар одержують з таких водоростів:  Gracilaria, Gelidium, Ahnfeltia. Принципово процеси, які застосовують при виробництві агару з цих водоростей майже не відрізняються, хоча його одержання з різної сировини має свої особливості. Так Gracilaria мусить пройти попередню обробку лугом тому що містить велику к-сть сульфатних груп, чого не має у виробництві агару з відорості Gelidium. Агар з водорості Ahnfeltia одержують тепловим методом. Агар добувають з водоростей в основному застосовуючи процеси заморожування і відтавання.

Хоча в Україні вирощення водоростей з яких виготовляють агар є можливим цей продукт всеж таки закупається з-за кордону (хоча на території України працюють підприємства що виготовляють агар але його якість є дуже низькою ). Індонезія є найбільшим в світі виробником водорості Gracilaria. Основними постачальниками агару являються Китай, Індонезія, Чилі. Найбільшим експортером агару є Китай з потужністю виробництва понад 1000 тонн на рік, проте якість китайського агару є низькою. Чилійський агар має найкращу якість. Ціна за кілограм агару становить від 25 $.



Список використаної літератури

http://www.fao.org/docrep/x5822e/x5822e03.htm#TopOfPage

http://cyberleninka.ru/article/n/sezonnye-izmeneniya-fizicheskih-svoystv-agara-i-biomassy-gracilaria-tenuistipitata-iz-zaliva-nyachang-tsentralnyy-vietnam

http://dia-m.ru/page.php?pageid=33684

http://vsegdazdorov.net/poleznye-svoystva/agar-agar

http://mycol-algol.ru/lesson/2kurs/2015-09-28-ChB_09.pdf

http://studopedia.org/4-85202.html

Размещено на Allbest.ru

...