vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2025-3-37-43vguit-3704Research ArticleПищевые системыFood systemsИсследование кинетических закономерностей процесса получения белков из шрота подсолнечникаInvestigation of kinetic patterns of the process of obtaining proteins from sunflower mealhttps://orcid.org/0000-0003-2678-2613КопыловМ. В.KopylovM. V.

д.т.н., доцент, кафедра технологии жиров, процессов и аппаратов химических и пищевых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

Dr. Sci. (Engin.), assistant professor, technology of fats, processes and devices of chemical and food production department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

kopylov-maks@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9726-9262ДерканосоваА. А.DerkanosovaA. A.

д.т.н., профессор, кафедра сервиса и ресторанного бизнеса, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

Dr. Sci. (Engin.), professor, service and restaurant business department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

aa-derk@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5113-6096УмархановР. У.UmarkhanovR. U.

к.х.н., доцент, кафедра физической и аналитической химии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

Cand. Sci. (Chem.), assistant professor, Physical and analytical chemistry department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

rus_270487@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2255-9414БерестовойА. А.BerestovoyA. A.

к.т.н., доцент, кафедра информационной безопасности, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

Cand. Sci. (Engin.), assistant professor, information security department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

berestovoy_1991@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3150-8686ТоршинаА. А.TorshinaA. A.

к.т.н., инженер-химик, испытательный центр, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

Cand. Sci. (Engin.), chemical engineer, testing center, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

alislis.tor@yandex.ruВоронежский государственный университет инженерных технологийVoronezh State University of Engineering Technologies2025171220258733743Copyright © Копылов М.В., Дерканосова А.А., Умарханов Р.У., Берестовой А.А., Торшина А.А., 20252025Копылов М.В., Дерканосова А.А., Умарханов Р.У., Берестовой А.А., Торшина А.А.Kopylov M.V., Derkanosova A.A., Umarkhanov R.U., Berestovoy A.A., Torshina A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/3704

Статья посвящена разработке и экспериментальному исследованию технологии комплексной переработки подсолнечного шрота с целью получения ценных белковых концентратов. Актуальность работы обусловлена необходимостью рационального и углубленного использования вторичных продуктов масложировой промышленности для создания пищевых и кормовых добавок с высокой питательной ценностью. В ходе исследования был апробирован многоступенчатый технологический процесс, включающий такие ключевые операции, как измельчение и фракционирование сырья, гидролиз, центрифугирование, баромембранное разделение и заключительное обезвоживание полученных фракций. Центральное место в работе уделено подбору оптимальных параметров баромембранного разделения. Были испытаны керамические и полимерные мембраны с различными размерами пор. Установлено, что полимерная мембрана (200 Да) задерживает весь белок, но не обеспечивает селективности, в то время как керамическая мембрана (1,4 мкм) пропускает свыше 60% целевого продукта. В результате комплексного анализа производительности и селективности оптимальной была признана керамическая мембрана с размером пор 0,14 мкм, 23 каналами и фильтрующей поверхностью 0,35 м². Второй важной частью работы стало исследование процесса сушки жидкого белкового концентрата на распылительной сушилке. Были определены рациональные режимы, обеспечивающие получение сухого сыпучего продукта с заданными качественными показателями. Наибольшая эффективность достигнута при использовании форсунки диаметром 2,0 мм, температуре теплоносителя на входе 384,3–390 К и на выходе 348,0–352,5 К, а также скорости подачи продукта 3,09–3,42 кг/ч. Это позволило получить готовый порошок светло-коричневого цвета с влажностью 6,48–6,83%. В результате работы была научно обоснована и экспериментально подтверждена эффективность предложенной технологии, определены оптимальные параметры ключевых стадий процесса, что позволяет рекомендовать ее для практической реализации в условиях перерабатывающих предприятий.

The article is devoted to the development and experimental research of the technology of complex processing of sunflower meal in order to obtain valuable protein concentrates. The relevance of the work is due to the need for rational and in-depth use of secondary products of the fat and oil industry to create food and feed additives with high nutritional value. During the research, a multi-stage technological process was tested, including such key operations as crushing and fractionation of raw materials, hydrolysis, centrifugation, baromembrane separation and final dehydration of the obtained fractions. The central place in the work is given to the selection of optimal parameters of baromembrane separation. Ceramic and polymer membranes with different pore sizes were tested. It was found that the polymer membrane (200 Da) retains the entire protein, but does not provide selectivity, while the ceramic membrane (1.4 microns) passes over 60% of the target product. As a result of a comprehensive analysis of performance and selectivity, a ceramic membrane with a pore size of 0.14 microns, 23 channels and a filter surface of 0.35 m2 was found to be optimal. The second important part of the work was the study of the drying process of liquid protein concentrate on a spray dryer. Rational modes have been identified to ensure the production of a dry bulk product with specified quality parameters. The highest efficiency was achieved using a 2.0 mm diameter nozzle, a coolant inlet temperature of 384.3–390 K and an outlet temperature of 348.0–352.5 K, and a product feed rate of 3.09–3.42 kg/h. This made it possible to obtain a ready-made powder of light brown color with a moisture content of 6.48–6.83%. As a result of the work, the effectiveness of the proposed technology was scientifically substantiated and experimentally confirmed, the optimal parameters of the key stages of the process were determined, which makes it possible to recommend it for practical implementation in the conditions of processing enterprises.

комплексная переработкаподсолнечный шротбелковые фракциибаромембранное разделениекинетические закономерности.complex processingsunflower mealprotein fractionsbaromembrane separationkinetic patternsReferencesМельникова Е.И., Станиславская Е.Б., Копылов М.В. и др. Получение и применение сухого микропартикулята сывороточных белков в технологии вареных колбас // Вестник ВГУИТ. 2024. Т. 86. № 1. С. 137–143.Melnikova E.I., Stanislavskaya E.B., Kopylov M.V. et al. Production and application of dry whey protein microparticulate in cooked sausage technology. Bulletin of VSUET. 2024. vol. 86. no. 1. pp. 137–143. (in Russian)Василенко Л.И., Мещерякова О.Л., Берестовой А.А. и др. Ферментативный гидролиз балластных полимеров с последующим получением концентратов белков методом ультрафильтрации // Технология органических веществ: мат. 87-й науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (с междунар. участием). Минск, 2023. С. 441–444.Vasilenko L.I., Meshcheryakova O.L., Berestovoy A.A. et al. Enzymatic hydrolysis of ballast polymers with subsequent production of protein concentrates by ultrafiltration. Technology of organic substances: materials of the 87th scientific and technical conference of teaching staff, researchers and postgraduates (with international participation). Minsk, 2023. pp. 441–444. (in Russian)Доморощенкова М.Л., Иванова Т.Н., Петрова О.А. и др. Белковый потенциал семян подсолнечника. Исследования процессов получения пищевых белков из подсолнечного шрота // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института жиров. 2020. № 1-2. С. 24–29.Domoroshchenkova M.L., Ivanova T.N., Petrova O.A. et al. Protein potential of sunflower seeds. Studies of the processes of obtaining food proteins from sunflower meal. Bulletin of the All-Russian Research Institute of Fats. 2020. no. 1-2. pp. 24–29. (in Russian)Щеколдина Т.В. Технологии получения белоксодержащего сырья из продуктов переработки семян подсолнечника // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 109. С. 360–378.Shchekoldina T.V. Technologies for obtaining protein-containing raw materials from sunflower seed processing products. Polythematic network electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University. 2015. no. 109. pp. 360–378.(in Russian)Романова А.Б., Самарина Е.А., Баурин Д.В. Получение белковых ферментолизатов шрота подсолнечника // Успехи в химии и химической технологии. 2013. Т. 27. № 9 (149). С. 11–14.Romanova A.B., Samarina E.A., Baurin D.V. Production of protein enzymatic hydrolysates from sunflower meal. Advances in chemistry and chemical technology. 2013. vol. 27. no. 9(149). pp. 11–14. (in Russian)Шагинова Л.О., Семенова А.А., Козлова О.В. и др. Исследование процесса получения белкового препарата из семян подсолнечника для использования в пищевой промышленности // Новые технологии. 2021. № 3. С. 41–50.Shaginova L.O., Semenova A.A., Kozlova O.V. et al. Study of the process of obtaining protein preparation from sunflower seeds for use in the food industry. New technologies. 2021. no. 3. pp. 41–50. (in Russian)Ivanova P., Petkov K., Koleva M. et al. Optimization of protein extraction from sunflower meal produced in Bulgaria // Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2012. Vol. 18. № 2. P. 153–160.Ivanova P., Petkov K., Koleva M. et al. Optimization of protein extraction from sunflower meal produced in Bulgaria. Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2012. vol. 18. no. 2. pp. 153–160.Dabbour M., He R., Ma H. et al. Optimization of ultrasound assisted extraction of protein from sunflower meal and its physicochemical and functional properties // Journal of Food Process Engineering. 2018. Vol. 41. № 5. e12799. doi: 10.1111/jfpe.12799Dabbour M., He R., Ma H. et al. Optimization of ultrasound assisted extraction of protein from sunflower meal and its physicochemical and functional properties. Journal of Food Process Engineering. 2018. vol. 41. no. 5. p. e12799. doi: 10.1111/jfpe.12799Dabbour M., He R., Ma H. et al. Ultrasonic-assisted protein extraction from sunflower meal: Kinetic modeling, functional, and structural traits // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2021. Vol. 74. 102824. doi: 10.1016/j.ifset.2021.102824Dabbour M., He R., Ma H. et al. Ultrasonic-assisted protein extraction from sunflower meal: Kinetic modeling, functional, and structural traits. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2021. vol. 74. p. 102824. doi: 10.1016/j.ifset.2021.102824Yust M.M., Pedroche J., Girón-Calle J. et al. Improvement of protein extraction from sunflower meal by hydrolysis with alcalase // Grasas y Aceites. 2003. Vol. 54. № 4. P. 419–423. doi: 10.3989/gya.2003.v54.i4.224Yust M.M., Pedroche J., Girón-Calle J. et al. Improvement of protein extraction from sunflower meal by hydrolysis with alcalase. Grasas y Aceites. 2003. vol. 54. no. 4. pp. 419–423. doi: 10.3989/gya.2003.v54.i4.224Richardson C.R., Hsu J.T., Hatfield E.E. et al. Sunflower meal as a protein supplement for growing ruminants // Journal of Animal Science. 1981. Vol. 53. № 3. P. 557–563. doi: 10.2527/jas1981.533557xRichardson C.R., Hsu J.T., Hatfield E.E. et al. Sunflower meal as a protein supplement for growing ruminants. Journal of Animal Science. 1981. vol. 53. no. 3. pp. 557–563. doi: 10.2527/jas1981.533557xNedelkov K.V. A new approach for processing and use of sunflower meal // Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2023. Vol. 29. № 2. P. 245–252.Nedelkov K.V. A new approach for processing and use of sunflower meal. Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2023. vol. 29. no. 2. pp. 245–252.Wongsirichot P., Gonzalez-Miquel M., Winterburn J. Recent advances in rapeseed meal as alternative feedstock for industrial biotechnology // Biochemical Engineering Journal. 2022. Vol. 180. 108373. doi: 10.1016/j.bej.2022.108373Wongsirichot P., Gonzalez-Miquel M., Winterburn J. Recent advances in rapeseed meal as alternative feedstock for industrial biotechnology. Biochemical Engineering Journal. 2022. vol. 180. p. 108373. doi: 10.1016/j.bej.2022.108373Gültekin Subaşı B., Casanova F., Capanoglu E. et al. A review on protein extracts from sunflower cake: Techno-functional properties and promising modification methods // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2022. Vol. 62. № 24. P. 6682–6697. doi: 10.1080/10408398.2021.1904823Gültekin Subaşı B., Casanova F., Capanoglu E. et al. A review on protein extracts from sunflower cake: Techno-functional properties and promising modification methods. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2022. vol. 62. no. 24. pp. 6682–6697. doi: 10.1080/10408398.2021.1904823Iegorov B., Kananykhina O., Turpurova T. Development of production technology of high-protein feed additive from by-products of sunflower oil production // Grain Products and Mixed Fodder's. 2022. Vol. 22. № 2. P. 17–23.Iegorov B., Kananykhina O., Turpurova T. Development of production technology of high-protein feed additive from by-products of sunflower oil production. Grain Products and Mixed Fodder's. 2022. vol. 22. no. 2. pp. 17–23.Тарасов В.Е., Коробко С.С. Использование вторичных ресурсов переработки семян подсолнечника для создания новых ПАВ натурального происхождения // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2021. Т. 83. № 2. С. 108–115. doi: 10.20914/2310-1202-2021-2-108-115Tarasov V.E., Korobko S.S. Use of secondary resources of sunflower seed processing for the creation of new natural surfactants. Bulletin of Voronezh State University of Engineering Technologies. 2021. vol. 83. no. 2. pp. 108–115. doi:10.20914/2310-1202-2021-2-108-115 (in Russian)Гапонова Л.В., Гаврилова В.А., Демьяненко Т.Ф. и др. Подсолнечник и использование его в безотходной технологии переработки с целью производства продуктов лечебно-профилактического и детского питания // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2021. Т. 83. № 4. С. 181–189. doi: 10.20914/2310-1202-2021-4-181-189Gaponova L.V., Gavrilova V.A., Demyanenko T.F. et al. Sunflower and its use in waste-free processing technology for the production of therapeutic, prophylactic and baby food products. Bulletin of Voronezh State University of Engineering Technologies. 2021. vol. 83. no. 4. pp. 181–189. doi: 10.20914/2310-1202-2021-4-181-189 (in Russian)Huang X., Li Z., Wang Y. et al. Structural, functional properties, and in vitro digestibility of sunflower protein concentrate as affected by extraction method: Isoelectric precipitation vs ultrafiltration // Food Chemistry. 2024. Vol. 439. 138090. doi: 10.1016/j.foodchem.2023.138090Huang X., Li Z., Wang Y. et al. Structural, functional properties, and in vitro digestibility of sunflower protein concentrate as affected by extraction method: Isoelectric precipitation vs ultrafiltration. Food Chemistry. 2024. vol. 439. p. 138090. doi: 10.1016/j.foodchem.2023.138090Sentís-Moré P., Ortega-Olivé N., Mas-Capdevila A. et al. Impact of centrifugation and vacuum filtration step on the yield and molecular weight distribution of protein hydrolysates from rapeseed and sunflower meals // LWT - Food Science and Technology. 2022. Vol. 165. 113741. doi: 10.1016/j.lwt.2022.113741Sentís-Moré P., Ortega-Olivé N., Mas-Capdevila A. et al. Impact of centrifugation and vacuum filtration step on the yield and molecular weight distribution of protein hydrolysates from rapeseed and sunflower meals. LWT - Food Science and Technology. 2022. vol. 165. p. 113741. doi: 10.1016/j.lwt.2022.113741Domorochshenkova M.L., Ivanova T.N., Petrova O.A. et al. Influence of the composition of sunflower meal on the efficiency of separating the protein part of the raw material from fiber by mechanical fractionation // Food Systems. 2024. Vol. 17. № 1. P. 3–13. doi: 10.21323/2618-9771-2024-17-1-3-13Domorochshenkova M.L., Ivanova T.N., Petrova O.A. et al. Influence of the composition of sunflower meal on the efficiency of separating the protein part of the raw material from fiber by mechanical fractionation. Food Systems. 2024. vol. 17. no. 1. pp. 3–13. doi: 10.21323/2618-9771-2024-17-1-3-13

The authors declare that there are no conflicts of interest present.