Спосіб виробництва пектину з бурякового жому

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству пектина, широко используемого в кондитерской, консервной, хлебопекарной промышленностях, приготовлении безалкогольных напитков, в медицинской и фармацевтической практике. За прототип принят способ производства пектина из свекловичного жома, который состоит в следующем, Сушеный свекловичный жом замачивают водой температурой 60-65°С. Гидромодуль смеси 1-(6-7), Продолжительность процесса набухания составляет 30-35 мин. После набухания жом отделяют от воды и направляют на измельчение до размеров 2-6 мм, а затем на гидролиз протопектина, который проводится при 72-74°С в течение 70-80 мин. Гидромодуль жомо-кислотной смеси 1:1 по набухшему жому, Концентрация соляной кислоты 1,1-2,3%. Прогидролизованный жом направляют на экстрагирование щелочной водой при 60-65°С в течение 45-50 мин до рН пектинового экстракта 1,4-1,8. Соотношение жома и воды 1:{1,2-2). Затем пектиновый экстракт отстаивают в течение 5-8 ч и фильтруют. Твердую фазу возвращают на повторное экстрагирование, а экстракт подают на осаждение пектина спиртом, затем производят центрифугирование с отделением спиртового раствора, высушивание и расфасовку пектина. Однако такая схема имеет недостатки: сравнительно небольшой выход пектина, повышенный расход химических реагентов -соляной кислоты на гидролиз и спирта на осаждение пектина, многостадийность и сложность технологии, повышенная зольность продукта [1]. В основу изобретения поставлена задача создания способа производства пектина из свекловичного жома путем введения новых параметров гидролиза, экстрагирования и введения ионитной очистки пектинового экстракта, что обеспечит снижение затрат химических реагентов на технологические цели, получение свободного от соляной кислоты пектинового экстракта, снижение его зольности и повышение комплексообразующей способности пектина. Поставленная задача решается тем, что в способе производства пектина из свекловичного жома, содержащем гидролиз протопектина, экстрагирование пектина, отстаивание, фильтрацию пектинового экстракта, осаждение пектиновых веществ спиртов, разделение твердой и жидкой фаз, высушивание и расфасовку пектина, согласно изобретению осуществляется гидролиз протопектина при температуре 78-85°С в течение 90-120 мин, концентрации соляной кислоты 0,8-1,0%, гидромодуле процесса 1:4, экстрагирование осуществляют в течение 25-35 мин при соотношении жома и воды 1:12, после фильтрации осуществляют разбавление пектинового экстракта до содержания сухи х веществ 2,8-3,0%, и направляют его на ионитную очистку путем последовательного пропускания его через сильнокислотный катионит в Н +- форме и сильноосновный анионит в ОН"-форме, Причинно-следственная связь между предлагаемыми признаками и ожидаемым техническим результатом заключается в следующем. Гидролиз протопектина является функцией трех параметров: температуры, продолжительности, концентрации гидролизующего агента (кислоты). Это дает возможность достичь заданного конечного результата путем варьирования значений этих параметров. В условия х гидролиза верхней предел температуры - 85°С обусловлен началом деградации цепочки пектина, В связи с тем, что расход ПСІ на процесс гидролиза снижен, это позволяет повысить температуру процесса до 78-85°С и увеличить его длительность до 90-120 мин, в результате чего достигается полнота гидролиза пектиновых веществ без снижения качественных показателей готового продукта. Необходимость уменьшения расхода кислоты до концентрации 0^8-1,0% требуют условия катионитноанионитной очистки: чем меньше кислоты в пектиновом экстракте, тем больше используется обменная емкость ионообменника, Как показали результаты исследований, при концентрации соляной кислоты 0,8-1,0%, продолжительности процесса 90-120 мин и температуре менее 78°С гидролиз протопектина происходит неполностью, что снижает выход го тового продукта. А при температуре более 85°С происходит деградация пектиновой молекулы. При указанных технологических параметрах (температуре 78-85°С и продолжительности процесса 90-120 мин) гидролиз пектиновых веществ из свекловичной ткани в присутствии соляной кислоты концентрацией менее 0,8% происходит неполностью, а более 1,0% - происходит деградация пектина. В связи с тем, что процесс гидролиза является внутренним процессом и не зависит от гидромодуля процесса (в отличие от процесса экстрагирования), а зависит только от реакции среды в растительной ткани (рН жидкости в клетке ткани), то поэтому гидролиз будет иметь место уже при естественном содержании влаги в растительной ткани (гидромодуль в расчете на сухое вещество в естественном содержании влаги в свекловичной ткани составляет 1:3). Как показали исследования, минимальным гидромодулем, который обеспечивает проведение гидролиза протопектина в ткани свекловичного жома является 1:4, а на такое количество жидкости необходим значительно меньший расход кислоты. При увеличении гидромодуля качество гидролиза не улучшится, но будет перерасход гидролизующего агента. Для полноты извлечения пектиновых веществ необходимо увеличить соотношение жома и воды в процессе экстрагирования. Общее соотношение ,жома и воды для процесса извлечений пектиновых веществ составляет в традиционных технологиях 1:1 б". Большее соотношение приводит к неоправданным затратам, т.к. экстракт получается менее концентрированным, а меньшее соотношение не позволяет полностью извлечь пектиновые вещества . Поэтому для сохранения требуемого соотношения 1:16 в предлагаемом способе экстрагирование проводится при гидромодуле 1:12 (т.к. гидромодуль гидролиза составляет 1:4). Продолжительность процесса экстрагирования составляет 25-35 мин. При большей длительности процесса увеличивается переход в пектиновый экстракт балластных по отношению к пектину веществ, при меньшей -не достигается полнота извлечения пектиновых веществ из растительной ткани Пропускание пектинового экстракта через слой ионообменника требует минимальной вязкости продукта, т.е. при концентрации пектина в экстракте не более 0,3-0,5%; этому соответствуе т содержания сухи хве ществ не более2,8-3,0%. Последнее обуславливает введение стадии разбавления. После фильтрации полученный пектиновый экстракт разбавляют водой до требуемой плотности. В результате кислотно-термического гидролиза протопектина свекловичного сырья в экстракт переходят растворимые компоненты растительных тканей и продукты их гидролиза, минеральные составляющие (ш том числе тяжелые и токсичные металлы) и др. балластные вещества. Применение ионообменной очистки по схеме Н+-катионит - ОН--анионит в значительной степени освобождает пектиновый экстракт от балластных по отношению к пектиму веществ. Деминерализация благодаря ионообмену и освобождению карбоксильных групп пектиновой молекулы ведут к лучшему связыванию пектином тяжелых и токсичных металл ов - увеличивается комплексообразующая способность пектина. Внедрение ионообменной очистки позволяет исключить из технологического процесса стадию нейтрализации пектинового экстракта и значительно сократить расход спирта на процесс осаждения пектина. Способ осуществляется следующим образом. Сушеный свекловичный жом замачивают раствором соляной кислоты в соотношении 1:4 к сухому жому (или 1:0,8 по набухшему жому). Гидролиз протопектина проводится при температуре 78-85°С, продолжительность процесса составляет 90-120 мин, концентрация соляной кислоты 0,8-1,0%. Для экстрагирования пектина к прогидролизованной массе добавляли воду (соотношение жом:вода составляет 1:12). Экстрагирование проводят в течение 25-35 мин при температуре 60-б5°С, По окончании процесса экстрагирования пектиновый экстракт отстаивают в течение 5-8 ч, а затем фильтруют. Экстракт разбавляют до содержания сухи х веществ 2,8-3,0%, при этом рН экстракта достигает 1,9-2,4, затем подают на ионитную очистку. Процесс очистки пектинового экстракта осуществляется путем последовательного пропускания его через ка-тионитный фильтр, заполненный сильнокислотным катионитом в Н +-форме и энионитный фильтр, заполненный сильноосновным анионитом в ОН -форме. Очищенный пектиновый экстракт содержит 1,5-2,5% сухи х веществ, его рН составляет 2,8-3,8. Далее очищенный пектиновый экстракт подают на осаждение пектиновых веществ спиртом крепостью 80 об %. После разделения твердой и жидкой фаз спиртовый раствор направляют на ректификацию, а пектиновый коагулят поступает на сушку и расфасовку. Примеры осуществления способа. Пример 1. Сушеный свекловичный жом замачивают раствором соляной кислоты в соотношении 1:4 по сухому жому. Гидролиз протопектина проводится при температуре 80°С в течение 120 мин, концентрации соляной кислоты 0,7%. По окончании процесса исследовали полученный пектиновый экстракт на содержание пектина и сухих веществ. Гидролиз пектиновых веществ прошел не полностью (содержание пектина 0,18%). При указанных параметрах способ неосуществим Пример 2. Проводят гидролиз жома в присутствии 0,8% НСІ. Остальные параметры процесса такие же, как в примере 1. Для экстрагирования пектиновых веществ к прогидролизованной массе добавляют воду (соотношение жом:вода составляет 1:12). Экстрагирование проводят при 60q £ в течение 30 мин до содержания сухи х веществ не менее 3,5-4,0%. По окончании процесса пектиновый экстракт отстаивают в течение 5-8 ч, а затем фильтруют и разбавляют до содержания сухих ве ществ 2,8-3,0%. Полученный пектиновый экстракт имеет следующие показатели· содержание сухи х веществ 3,0%, пектиновых веществ 0,43%, доброкачественность 14,3%, содержание общей золы 1,30%, рН 2,00. Экстракт подают на ионитную очистку. Процесс очистки состоит из стадий: последовательное пропускание экстракта через катионитный и анионитный фильтры, регенерация и промывка фильтров Пектиновый экстракт пропускают через катионит, в качестве которого используют смолу марки КУ-2-8 в Ηформе и анионит -смола марки АВ-17-8 в ОН-форме Средняя проба очищенного экстракта содержит 2,3% сухих ве ществ, 0,65% золы, его доброкачественность 20%, рН 3,4 Очищенный пектиновый экстракт визуально более прозрачен и менее окрашен по сравнению с неочищенным Очищенный пектиновый Экстракт подают на осаждение пектиновых веществ спиртом (этиловым) крепостью 80 об.%. После разделения фаз спиртовый раствор направляют на ректификацию, а пектиновый коагулят поступает на сушк у пектина до влажности 14% и расфасовку. Полученный при таких условиях пектин обладает высокими качественными показателями: комллексообразующая способность составляет 4,1 мг Fe2+/мл, содержание золы значительно ниже по сравнению с прототипом. Пример 3. Параметры проведения всех процессов получения пектина те же, что в примере 2, за исключением гидролиза, Гидролиз проводят в течение 100 мин при концентрации соляной кислоты 0,9%. Показатели неочищенного и очищенного экстрактов представлены в таблице. Полученный пектин имеет высокие показатели (комплексообразующая способность 3,9 мг Рв2+/мл, 0,67% золы). Пример 4. Гидролиз протопектина проводят в течение 90 мин при концентрации кислоты 1,0%, остальные параметры технологических стадий те же, что в примере 2. Показатели пектинового экстракта представлены в таблице. Полученный продукт имеет высокие качественные показатели в сравнении с прототипом (комплексообразующая способность 3,8 мг Рв2+/мл, содержание золы 0,68%). Но увеличивается расход анионообменной смолы, т.к. увеличен расход соляной кислоты на проведение гидролиза. Пример 5. Параметры проведения процесса гидролиза те же, что в примере 3, за исключением концентрации кислоты - 1,1% и продолжительности -90 мин, Полученный экстракт содержит 0,21% пектиновых веществ. В данных условиях процесс нецелесообразен. Из представленных примеров в таблице видно, что примеры 2 и 3 являются оптимальными для процесса получения пектина.