ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ МЕТОДИ У ВИРОБНИЦТВІ ПЕКТИНОВМІСНИХ ПРОДУКТІВ З РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.31073/foodresources2025-25-16

Ключові слова:

пектин, метод дискретно-імпульсного введення енергії, роторно-пульсаційний апарат, кавітація, рослинна сировина, гідроліз, екстрагування, радіопротекторні властивості

Анотація

Предмет. Тепломасообмінні процеси та фізико-механічні методи обробки рослинної сировини для отримання пектиновмісних продуктів. Мета. Дослідити ефективність вилучення пектинових речовин із рослинної сировини шляхом застосування гідродинамічного оброблення з використанням роторно-пульсаційних апаратів та методу дискретно-імпульсного введення енергії (ДІВЕ), а також оцінити вплив режимів обробки на якість і функціональні властивості кінцевого продукту. Методи. Рослинну сировину (яблучні вичавки, буряковий жом, морква) піддавали попередній підготовці, після чого обробляли у замкненій циркуляційній системі з роторно-пульсаційним апаратом, що забезпечував реалізацію методу ДІВЕ. Оброблення здійснювалося в умовах змінного гідродинамічного навантаження, що створювало локальні імпульсні зони високого тиску. Параметри процесу (тривалість, інтенсивність, кратність рециркуляції) варіювалися для досягнення оптимальної глибини гідролізу протопектину та екстрагування водорозчинного пектину. Результати. Встановлено, що застосування методу дискретно-імпульсного введення енергії та роторно-пульсаційного апарата дозволяє інтенсифікувати процеси масообміну, зменшити тривалість гідролізу на 30–40%, знизити температуру обробки до 45–50°C та забезпечити високий вихід пектину без втрати його функціональних властивостей. Доведено, що імпульсна дія сприяє руйнуванню клітинних оболонок сировини, збереженню нативної структури целюлозного каркасу та покращенню органолептичних показників кінцевого продукту. Сфера застосування результатів. Результати дослідження можуть бути використані для розробки промислових технологій виробництва пектинових концентратів і функціональних харчових продуктів з радіопротекторними властивостями, а також для модернізації обладнання харчової та фармацевтичної промисловості.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Evaluation of the use of pectin of children living in regions contaminated by caesium. Report. 2005. https://en.irsn.fr/sites/en/files/2023-10/IRSN_Report-DRPH-2005-008_Pectin.pdf (date of access: 15.10.2025).

Wang, R., Liang, R., Dai, T., Chen, J., Shuai, X., Liu, C. (2019). Pectin-based adsorbents for heavy metal ions: A review. Trends in food science & technology, 91, 319–329. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.07.033.

Nesterenko, V., Nesterenko, A., Babenko, V., Yerkovich, T., Babenko, I. (2004). Reducing the 137Cs-load in the organism of “Chernobyl” children with apple-pectin. Swiss Med Wееkly, 10; 134(1-2):24-7, 24–28. https://doi.org/10.4414/smw.2004.10223.

Pectin market size, share, trends and forecast by raw material, end use, and region, 2025-2033. (2024). https://www.imarcgroup.com/pectin-technical-material-market-report.

Yapo, B., Robert, C., Etienne, I., Wathelet, B., Paquot, M. (2007). Effect of extraction conditions on the yield, purity and surface properties of sugar beet pulp pectin extracts. Food Chemistry, 100(4), 1356–1364. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.12.012.

Chen, H., Fu, X., Luo, Z. (2015). Properties and extraction of pectin-enriched materials from sugar beet pulp by ultrasonic-assisted treatment combined with subcritical water. Food Chemistry, 168 (1), 302–310. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.07.078.

Peighambardoust, S., Jafarzadeh-Moghaddam, M., Pateiro, M., Lorenzo, J., Domínguez, R. (2021). Physicochemical, thermal and rheological properties of pectin extracted from sugar beet pulp using subcritical water extraction process. Molecules, 26 (5), 1413. https://doi.org/10.3390/molecules26051413.

Martyniuk, A., Pastukh, H. (2019). Current trends in sugar production waste disposal. Environmental sciences, 2(25), 187–190. https://doi.org/10.32846/2306-9716-2019-2-25-31. [in Ukrainian].

Litvynenko, O. A., Nekoz, O. I., Horbach, O. M. (2011). Sposib vyrobnytstva pektinvmisnykh produktiv z roslynnoi syrovyny [Method for producing pectin-containing products from plant raw materials]: Ukrainian Patent № 65942. Natsionalnyi universytet kharchovykh tekhnolohii [National University of Food Technologies]. Filed March 9, 2011. Published December 26, 2011, Bulletin No. 24. [in Ukrainian].

Luhovskyi, O. F., Bernyk, I. M. (2008). Vykorystannia fizychnykh poliv dlia hidrolizu-ekstraktsii protopektynu roslynnoi syrovyny [Use of physical fields for hydrolysis-extraction of protopectin from plant raw materials]. Vibratsii v tekhnitsi ta tekhnolohiiakh [Vibrations in engineering and technology], 3 (52), 92–100. [in Ukrainian].

Bernyk, I. M. (2009). Vstanovlennia optymalnykh parametriv tekhnolohichnoho protsesu vyluchennia pektinu z yabluchnykh vychavok v ultrazvukovomu poli [Determination of optimal parameters of the technological process of pectin extraction from apple pomace in an ultrasonic field]. Visnyk Natsionalʹnoho tekhnichnoho universytetu “Kharkivskyi politekhnichnyi instytut”. Tematychnyi vypusk “Khimia, khimichna tekhnolohiia ta ekolohiia” [Bulletin of the National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”. Thematic issue “Chemistry, Chemical Technology and Ecology”], 45, 21–27. [in Ukrainian].

Bernyk, I. M., Luhovskyi, O. F., Krapyvnytska, I. O. (2010). Osoblyvosti vyluchennia pektinu v ultrazvukovomu kavitatsiinomu poli ta yoho vlastyvosti [Features of pectin extraction in an ultrasonic cavitation field and its properties]. Naukovi pratsi Natsionalʹnoho universytetu kharchovykh tekhnolohii [Scientific Works of the National University of Food Technologies], (32), 59–63. [in Ukrainian].

Luhovskyi, O. F., Bernyk, I. M. (2010). Fizychna modelʹ ultrazvukovoho kavitatsiinoho vyluchennia pektinu z vtorynnoi roslynnoi syrovyny [Physical model of ultrasonic cavitation extraction of pectin from secondary plant raw materials]. Visnyk Natsionalʹnoho tekhnichnoho universytetu Ukrainy “Kyivskyi politekhnichnyi instytut”, seriia “Khimichna inzheneriia, ekolohiia ta resursozberezhennia” [Bulletin of the National Technical University of Ukraine“Kyiv Polytechnic Institute”, Series “Chemical Engineering, Ecology and Resource Saving”], 1 (5), 25–30. [in Ukrainian].

Lytvynenko, O. A., Nekoz, O. I., Nemyrovych, P.M., Kondrat, Z. (1999). Kavitatsiini prystroi v kharchovii, pererobnii ta farmatsevtychnii promyslovosti [Cavitation devices in food, processing and pharmaceutical industries]. Kyiv: RVC UDUKhT. 87 р. ISBN 966-612-004-6. [in Ukrainian].

Luhovskyi, O. F., Bernyk, I. M. (2001). Vyrobnytstvo pektynovoho kontsentratu z vykorystanniam ultrazvukovykh kavitatsiinykh tekhnolohii [Production of pectin concentrate using ultrasonic cavitation technologies]. Zbirnyk naukovykh prats Vinnytskoho natsionalʹnoho ahrarnoho universytetu [Collected Scientific Works of Vinnytsia National Agrarian University], 9, 159–163. [in Ukrainian].

Dolinskiy, A. A. (2015). Pryntsyp dyskretno-impul'snoho vvodu enerhiyi ta yoho vykorystannya u tekhnolohichnykh protsesakh [The principle of discrete-pulse energy input and its use in technological processes]. Mikro- i nanourovnevyye protsessy v tekhnologiyakh DIVE: Tematicheskiy sbornik statey; Institut tekhnicheskoy teplofiziki NAN Ukrainy. [Micro- and nanoscale processes in DPEI technologies: Thematic collection of articles] – К. Akademperiodika. 464 р. [in Ukrainian].

Obodovych, O. M., Khomenko, V. O., Sydorenko, V. V., Stepanova, O. Ye. (2024). Dyskretno-impulʹsnyi vvod enerhii (DIVE) ta yoho realizatsiia shliakhom zastosuvannia rotorno-pulsatsiinykh aparativ [Discrete-pulse energy input (DPEI) and its implementation using rotor-pulsation devices]. Teplofizyka ta teploenerhetyka [Thermophysics and Thermal Power Engineering], 46(1), 29–38. https://doi.org/10.31472/ttpe.1.2024.4.

Obodovych, A. N., Khibina, M. A., Boryak, L. A., Obodovych, A. A., Teslia, A. I. (2006). Intensifikatsiia proizvodstva hliukozo-fruktoznykh syropov za schet mekhanokhimicheskoi destruktsii [Intensification of glucose-fructose syrup production through mechanochemical destruction]. Promyshlennaia teplotekhnika [Industrial Heat Engineering], 28(3), 44–49. [in russian].

Obodovych, A. N., Lymar, A. Yu. (2013). Diskretno-impulʹsnyi vvod enerhii (DIVE) – intensyfikuiushchyi metod hydroliza vysokomolekuliarnykh soedinenii [Discrete-pulse energy input (DPEI) – an intensifying method of hydrolysis of high-molecular compounds]. Promyshlennaia teplotekhnika [Industrial Heat Engineering], 35(6), 23–30. [in russian].

Dolinskiy, A. A., Ivanitskiy, G. K. (2008). Teplomassoobmen i gidrodinamika v paro-zhidkostnykh dispersnykh sredakh. Teplofizicheskie osnovy diskretno-impulʹsnogo vvoda energii [Heat and mass transfer and hydrodynamics in vapor-liquid dispersed media. Thermophysical foundations of discrete-impulse energy input]. Kyiv: Naukova Dumka, 304 р. [in russian].

Chemat, F., Khan, M. K. (2011). Applications of ultrasound in food technology: Processing, preservation and extraction. Ultrason. Sonochem, 18, 813–835. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2010.11.023.

Lijun Wang, Curtis L.Weller. (2006). Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science & Technology. 17, 300–312. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2005.12.004.

Roctagno, M. and Prado, J. (Ed.). (2013). Natural product extraction: Principles and applications. Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK. 516 р. https://doi.org/10.1039/9781849737579.

Sensoy, I., Sastry, S. K. (2004). Extraction using moderate electric fields. Journal of Food Science, 69(1), 7-13. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2004.tb17861.x.

Roohinejad, Sh., Koubaa, M., Greiner, R., Orlien, V., Lebovka, N. (2016). Negative pressure cavitation extraction: A novel method for extraction of food bioactive compounds from plant materials. Trends in Food Science & Technology. 52, 98–108. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2016.04.008.

Parag, R., Gogate, P. R. (2011). Hydrodynamic cavitation for food and water processing. Food and Bioprocess Technology, 4(6), 996–1011. https://doi.org/10.1007/s11947-010-0418-1.

Shirsath, S. R., Sonawane, S. H., Gogate, P. R. (2012). Intensification of extraction of natural products using ultrasonic irradiations: A review of current status. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 53, 10–23. https://doi.org/10.1016/j.cep.2012.01.003.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-22

Як цитувати

Ободович , О. М., Гусятинська, Н. А., Степанова, О. Є., Шейко, Т. В., Резакова, Т. А., & Чернявський, К. Є. (2025). ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ МЕТОДИ У ВИРОБНИЦТВІ ПЕКТИНОВМІСНИХ ПРОДУКТІВ З РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ. ПРОДОВОЛЬЧІ РЕСУРСИ, 13(25), 141–153. https://doi.org/10.31073/foodresources2025-25-16

Номер

Том 13 № 25 (2025): Продовольчі ресурси

Розділ

Технічні науки

Ліцензія

Автори залишаються повноправними власниками своїх робіт без будь-яких обмежень. Редакція отримує лише невиключне право на оприлюднення, розповсюдження та індексацію матеріалів.

Журнал суворо дотримується етичних норм і запобігає плагіату для захисту інтелектуальної власності.

Публікації у збірнику здійснюються на умовах міжнародної ліцензії Creative Commons CC BY-NC-ND 4.0.

Згідно з цією ліцензією, користувачі мають право вільно копіювати та розповсюджувати матеріали (у будь-якому форматі чи на будь-яких носіях) для навчання та наукових досліджень. При цьому обов’язковим є дотримання таких вимог:

  • Атрибуція: належне посилання на авторів, першоджерело та саму ліцензію.
  • Некомерційність: заборона використання матеріалів з метою отримання прибутку.
  • Без похідних творів: забороняється поширення змінених або перероблених версій оригінального тексту.

Збірник підтримує право авторів на самоархівування всіх версій статей (препринтів, постпринтів або опублікованих версій) в інституційних чи персональних репозитаріях. Доступ до таких матеріалів може бути відкритий негайно, за умови належної атрибуції статті у збірнику «Продовольчі ресурси» та дотримання умов ліцензії CC BY-NC-ND 4.0.