Спосіб одержання бурякового пектину

Спосіб одержання бурякового пектину шляхом миття коренів цукрового буряку, їх подрібнення, змішування з водою, утилізації цукрів із бурякової тканини цілеспрямованим анаеробним зброджуванням на етиловий спирт, гідролізуекстрагування бурякового жому, розділення гідролізної маси, фільтрування і концентрування пектинового екстракту, осадження і висушування пектину, який відрізняється тим, що після зброджування знецукрений буряковий жом промивають розчином сульфітної кислоти у співвідношенні жом : розчин 1:(1-1,5), відпресовують, гідроліз здійснюють сумішшю лимонної, ортофосфорної, соляної кислот з гідромодулем жом : гідролітичний чинник 1:(2-3), а профільтрований екстракт очищають і концентрують шляхом ультрафільтрації. Винахід відноситься до способів отримання із рослинної сировини пектину, що широко використовується як стабілізатор, структуро-, гелеутворювач, вологоутримуючий агент та комплексоутворювач у різних галузях харчової промисловості, медицині та фармакології. Відомий спосіб отримання пектину із сухого бурякового жому шляхом промивання сировини водою, кислотного гідролізу-екстрагування, відділення гідролізату, осадження пектинових речовин, пресування осаду, очищення та висушування, причому промивання відбувається за температури води 50-90°С до вологості жому 80-90%, а гідролізекстрагування проводять при рН 0,5-2,5 протягом 30-60хв. до вмісту пектинових речовин у гідролізаті 0,3-0,8% [Авт. св. СССР №1136344, 1984]. Недоліки цього способу такі: - сировина (свіжий буряковий жом), що використовується, характеризується відносно нетривалим терміном зберігання і, в зв'язку з цим, потребує висушування, що призводить до додаткових витрат, у тому числі, енергетичних; - значні термічні впливи негативно впливають на якість бурякового жому, що призводить до втрат кінцевого продукту - пектину, а також його якості; - гідролізу підлягає маса жому з реакцією середовища близькою до нейтральної, а гідролізекстрагування проводять при рН 0,5-2,2, що потребує значних витрат кислот, що в свою чергу впливає на вартість кінцевого продукту - пектину та погіршує екологічний стан оточуючого середовища; - для забезпечення технологічного процесу необхідне придбання значних об'ємів етилового спирту (100кг спирту на 1кг пектину), що відбивається на вартості пектину. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається є спосіб отримання пектину із свіжих корене- та бульбоплодів шляхом їхнього миття, подрібнення, змішування з водою, утилізації цукрів із рослинної тканини цілеспрямованим анаеробним зброджуванням їх на етиловий спирт з подальшим його виділенням та укріпленням, після чого знецукрений пектиновмісний жом подають на гідроліз-екстрагування, відділення гідролізату, осадження пектинових речовин, пресування осаду, очи щення і висушування пектину (19) UA (11) 83984 (13) C2 (21) a200714015 (22) 13.12.2007 (24) 26.08.2008 (46) 26.08.2008, Бюл.№ 16, 2008 р. (72) КУШНІР ОЛЕНА ВОЛОДИМИРІВН А, U A, КРАПИВНИЦЬКА ІРИНА ОЛЕКCІЇВН А, UA, УКРАЇНЕЦЬ АН АТОЛІЙ ІВАНОВИЧ, U A (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ, UA (56) Купчик М., Гулий І., Богданов Є., Крапивницька І., Чук В. С ухий пектин // Харчова і переробна промисловість. - 2002. - №12. - С.13-14. UA A 62090, 15.12.2003 UA A39038, 15.02.2001 UA A 62090, 15.12.2003 UA C1 27011, 28.02.2000 UA A 31664, 15.12.2000 UA U 13714, 17.04.2006 US 565700, 23.11.1944 3 83984 або сухого пектинового екстракту [Патент України UA 21542 А, оп убл. 30.04.98, Бюл. №2]. Цей спосіб має такі недоліки: - подрібнені корене- та бульбоплоди в результаті окиснювальних процесів темніють, що впливає на колір кінцевого продукту - пектину; - в процесі анаеробного зброджування збільшується біомаса дріжджів та відбувається адсорбція дріжджових клітин на частинках бурякового жому, що призводить до забруднення білковими речовинами продуктів гідролізу; - при застосуванні якоїсь однієї органічної або мінеральної кислоти як гідролітичного чинника вилучаються пектинові речовини переважно однієї фракції, що зменшує ви хід пектину із-за втрат пектину інши х фракцій. В основу винаходу поставлена задача отримання бурякового пектину із свіжих коренів цукрового буряку з більшим виходом та підвищеної якості, що визначається вмістом ферулових гр уп, шляхом використання нових те хнологічних операцій і технологічних параметрів. Поставлена задача досягається тим, що спосіб отримання бурякового пектину включає миття коренів цукрового буряку, їхнього подрібнення, змішування з водою, утилізації цукрів із бурякової тканини цілеспрямованим анаеробним зброджуванням на етиловий спирт, гідролізуекстрагування бурякового жому, розділення гідролізної маси, фільтрування і концентрування пектинового екстракту, осадження і висушування пектину. Згідно корисної моделі після зброджування знецукрений буряковий жом промивають сульфітвмісним розчином у співвідношенні жом : розчин 1:(1-1,5), відпресовують, гідроліз здійснюють сумішшю лимонної, ортофосфорної, соляної кислот з гідромодулем жом : гідролітичний чинник 1:(2-3), а профільтрований екстракт очищають і концентрують шляхом ультрафільтрації. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і очікуваним технічним результатом полягає у наступному. Після збродження і відділення бражки, знецукрений буряковий жом промивають сульфітвмісним розчином. Така операція призупиняє окиснювальні процеси, буряковий жом набуває білого кольору. Завдяки промиванню видаляється значна кількість дріжджової біомаси. Встановлене оптимальне співвідношення жом : промивний розчин 1:(1-1,5). Кількість розчину менша за 1 частину до маси знецукреного жому ускладнює перемішування маси та не забезпечує рівномірної обробки жому розчином. Збільшення кількості розчину понад 1,5 частини до маси жому недоцільно з точки зору підвищення витрат хімічних реагентів. Для зниження витрат кислотних реагентів, що використовуються в процесі гідролізу, жом відпресовують до вологості 80-88%, що зумовлюється конструкцією пресувального уста ткування. Відомо, що різні кислоти по-різному діють на зв'язки полісахаридно-протеїнового комплексу рослинної тканини. При дії соляної кислоти на бурякову тканину здебільшого руйнуються водневі зв'язки між пектиновими речовинами і целюлозою, геміцелюлозою, білковими речовинами. Лимонна 4 та ортофосфорна кислоти діють переважно на іонні зв'язки між мінеральними складовими (Са2+, Mg2+ та ін.) та пектиновими ланцюгами. Запропоновано гідроліз проводити розчином суміші кислот для вилучення більшої кількості фракцій пектинових речовин. Концентрація кислотних реагентів встановлюється з урахуванням рН жому так, щоб реакція середовища процесу гідролізу становила 1,5-2,2. При рН гідролізу нижче 1,5 відбувається деструкція пектинової молекули і відщеплення ферулових гр уп, що знижує якість кінцевого продукту - пектину. При рН більше 2,5 гідроліз пройде недостатньо повно і знизиться вихід цільового продукту. Як гідролітичний чинник запропоновані суміші лимонної, ортофосфорної та соляної кислот. Гідромодуль жом : гідролітичний чинник у процесі гідролізу становить 1:(2-3). При меншому гідромодулі виникають ускладнення з перекачуванням та перемішуванням технологічної маси. Більший гідромодуль призводить до зайвих витрат кислотних реагентів, що економічно недоцільно. Ультрафільтрування попередньо профільтрованого гідролізату дозволяє: - сумістити операції (процеси) очищення та концентрування екстракту; - зменшити кислотність гідролізату без застосування лугів; - максимально зберегти нативну форму пектинової молекули завдяки "м'яким" температурним режимам; - отримати однорідні фракції пектину за молекулярною масою пектинових молекул. Поєднання запропонованих ознак дозволяє забезпечити отримання бурякового пектину із збільшеним вмістом ферулови х гр уп. Спосіб здійснюється таким чином. Корені цукрових буряків миють, подрібнюють, змішують з водою у співвідношенні бурякова маса : вода 1:1, доводять температур у суміші до 2830°С і направляють у бродильний чан для утилізації цукрів шля хом анаеробного зброджування на етиловий спирт з видаленням диоксиду вуглецю. Від збродженої маси відфільтровується рідка фаза - бражка. Тверда фаза - знецукрений жом заливається розчином сульфітної кислоти при співвідношенні жом : розчин 1:1,25 і маса ретельно перемішується протягом 10хв., після чого промивний розчин відфільтровується та з'єднується з бражкою. Суміш бражки та промивного розчину направляється на перегонку та укріплення спирту до концентрації 96% об. Тверда фаза (знецукрений жом), яка має рН (4,0-4,2) підлягає кислотно-термічному гідролізу, де гідролітичним чинником є суміш лимонної, ортофосфорної та соляної кислот, що забезпечує рН 1,5. Температура процесу гідролізу становить 7585°С, рН 1,5, тривалість - 2 години, гідромодуль жом : гідролітичний чинник - 1:2. Екстрагування пектинових речовин проводять водою. Маса розділяється шляхом на рідку фазу (пектиновий екстракт) та тверду фаз у, яка може бути використана на приготування кормів для худоби. 5 83984 Профільтрований пектиновий екстракт направляється на ультрафільтраційну установку, де доочищується, концентрується до вмісту пектинових речовин 3%. Осадження пектину здійснюється етиловим спиртом. Коагулят відфільтровується, додатково промивається етанолом, відпресовується та висушується. Вихід пектину становить 12,2-13%, вміст ферулових гр уп - 0,5%. 6 Інші приклади наведені в таблиці. Висновки. Як видно з наведених даних (таблиця), коливання виходу пектину та вмісту фер улових груп з умовлені умовами процесу гідролізу відпресованого жому, колір пектину залежить від режимів промивання знецукреного жому. Оптимальними є параметри процесів отримання бурякового пектину у прикладах №2, 3, 4. Таблиця Спосіб отримання бурякового пектину № Промивання знецукреного Пресування жому q1 τ хв. W, % Ультра фільтруВміст Вихід вання ферулопектину, Вміст вих груп, % пектину, % % Гідроліз рН τ хв. Т, °С q2 1 1:1 10 80 2,2 120 85 1:3 2,8 11,2 0,51 2 1:1,2 10 85 1,7 120 80 1:2,5 2,85 12,4 0,48 3 1:1,5 10 88 1,5 120 75 1:2 3,0 13,2 0,42 4 1:1,25 10 82 2,0 120 80 1:2,5 2,9 11,6 0,47 Технічний результат винаходу полягає в забезпеченні отримання бурякового пектину із свіжих коренів цукрового буряку з більшим виходом Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін Висновки Пектин кремового кольору з великим вмістом ферулови х груп з невеликим виходом Пектин світло сірого кольору з великим вмістом ферулови х груп з середнім виходом Пектин білого кольору з достатнім вмістом ферулови х груп з великим виходом Пектин світло сірого кольору з достатнім вмістом ферулови х груп з невеликим виходом та підвищеної якості, що визначається вмістом ферулови х груп. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601