Спосіб виробництва рідкого пектину

1. Спосіб виробництва рідкого пектину, який включає промивання пектиновмісної сировини, пресування, гідроліз протопектину, охолодження, розділення фаз, фільтрування, концентрування, який відрізняється тим, що гідроліз протопектину Корисна модель відноситься до харчової промисловості, а саме до виробництва пектину. Відомий спосіб виробництва пектинового екстракту [Патент України; 14978А, МКИ A23L1/0524 від 04.03.97р. Спосіб виробництва пектинового екстракту. Крапивницька І.О., Клецькова І.О., Карпович М.С., Кушнір О.В., Худайкулова О.О.]. Спосіб включає промивання вторинних відходів рослинної сировини водою при температурі 2545°С протягом 25...30хв., розділення промитої сировини і води стіканням, пресування проводять до вмісту сухих речовин 12... 14%. Гідроліз здійснюють періодично при концентрації соляної кислоти 1,0-2,0%, співвідношення сировина : кислота 1:(1,2-2,0) протягом 72...108хв. При температурі 72...76°С. Потім нейтралізують прогідролізовану масу до рН2,5-3,0 охолоджують до 25...30°С і направляють її на розділення пектинового екстракту і прогідролізованої сировини. Пектиновий екстракт відстоюють протягом 4-5год і фільтрують. Потім концентрують пектиновий екстракт упарюванням до концентрації пектинових речовин в ньому 3,54,0%. Даний спосіб має такі недоліки: застосування мінеральних кислот для проведення процесу гідролізу (соляна кислота призводить до забруднення готового продукту мінеральними кислотами, до деструкції пектинових речовин; в результаті чого знижують якісні показники готового пектину; вима проводять кислотою при рН 1,2-2,7, потім проводять екстрагування при температурі 4О...6О°С у співвідношенні гідролізна суміш : вода 1 : (1,0-2,0), а відділений та відфільтрований пектиновий екстракт направляють на додаткове очищення та нормалізацію його рН до значень 2,8-6,3 шляхом діафільтрування, а концентрування екстракту проводять ультрафільтруванням до вмісту пектинових речовин 2,5-5,8 %. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що концентрування очищеного і нормалізованого за рН пектинового екстракту проводять уварюванням при температурі 45...70°С під вакуумом. гає додаткового очищення пектинового екстракту, який передбачається використовувати безпосередньо як рідкий продукт). За прототип корисної моделі було прийнято спосіб виробництва рідкого яблучного пектину [Деклараційний патент №39038А, МКИ A23L1/0524 вад 15.05.2001, Бюл.№4; Спосіб виробництва рідкого яблучного пектину. Крапивницька І.О., Кушнір О.В., Трачевський О.В. і інш.] Спосіб включає промивання пектиновмісної сировини водою при температурі 25...45°С протягом 25...30хв. і відділяють воду від промитої сировини, пресують до вмісту сухих речовин 12... 14% і направляють на гідроліз. Гідроліз протопектину яблучної сировини проводять під вакуумом із залишковим тиском 40....60кПа кислою електроактивованою водоюпри рН1,8...2,3, температурі 75...80°С, співвідношенні сировина : кислота 1:(1,2...2,0) протягом 80...180хв; а потім проводять нейтралізацію - екстрагування лужною електроактивованою водою при температурі 45...50°С протягом 2О...25хв до рН гідролізної суміші 3,5...4,2. Даний спосіб має такі недоліки : використання вакууму в процесі вилучення пектину ускладнює апаратурне оформлення технологічного процесу; застосування електроактивованої води вимагає спеціальної установки для її отримання, що призводить до додаткових витрат і ускладнення 00 5Г технологічної лінії; використання електроактивованої води у процесі отримання пектину не забезпечує повноту вилучення пектинових речовин з іншої пектиновмісної сировини, зокрема, бурякового жому, корзинок соняшника, що мають більш складний полісахаридний комплекс; відсутність стадії очищення від баласних речовин щодо пектину; не забезпечує високу якість цільового продукту. В основу корисної моделі було покладено задачу створення способу виробництва рідкого пектину шляхом використання нових технологічних операцій і технологічних параметрів, забезпечити отримання рідкого пектину із різної пектиновмісної сировини з високими якісними показниками (молекулярною масою, уронідною складовою), а також з високим ступенем очищення ціцльового продукту від баласних речовин. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виробництва рідкого пектину, який включає промивання пектиновмісної сировини, пресуванння, гідроліз протопектину, охолодження, розділення фаз, фільтруванння, концентрування, який відрізняється тим, що гідроліз протопектину проводять при рН1,2...2,7, потім проводять екстрагування водою при температурі 40-50°С у співвідношення гідролізна суміш : вода 1:(2,0...3,0), а відділений та відфільтрований пектиновий екстракт направляють на додаткове очищення та нормалізацію його рН до значень 2,8...6,3 шляхом діафільтрування, а концентрування екстракту проводять ультрафільтруванням. Причинно - наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і очікуваним технічним результатом полягає в наступному. Для виробництва рідкого пектину як вихідна сировина може використовуватись вторинна сировина - свіжі і висушені яблучні, цитрусові вичавки, буряковий жом, корзинки соняшника. Одержання продукту в рідкому стані має такі переваги: - відсутність стадії охолодження пектину аліфатичними спиртами (етиловим, ізопропіловим), стадії висушування, що скорочує технологічний процес, зменшує витрати енергоносіїв, знижує собівартість цільового продукту; - при використанні пектину виключається стадія його розчинення, яка ускладнена великою гідрофільною здатністю пектину, що супроводжується процесом комкування. Гідроліз протопектину пектиновмісної сировини є основною стадією технологічного циклу, яка визначає фізико-хімічні показники готового продукту, в тому числі його молекулярну масу, уронідну складову, ступінь етерифікації, гелеутворювальну і комплексоутворювальну здатність. Гідроліз є процесом внутрішнім і визначається такими основними факторами: температурою і тривалістю процесу, показником рН середовища, типом гідролізуючого чинника, морфологічною структурою рослинної тканини. Як гідролітичний чинник використовується: соляна, азотна, ортофосфорна, лимонна, сірчиста кислоти. Використовуючи одну із кислот при гідролізі протопектину пектиновмісної сировини, забезпечується повнота вилучення пектинових речовин 10822 і задані фізико-хімічні властивості, що в свою чергу обумовлює широке використання цільового продукту. Гідроліз протопектину пектиновмісної сировини проводять при рН 1,2...2,7. Такий інтервал значень обрано тому, що при рН нижче 1,2 буде проходити декструкція пектину, яка приводить до зменшення молекулярної маси, збільшення низькомолекулярних пектинових фракцій, що підвищують вміст баласних речовин, тобто знизиться вихід пектину. При рН більше 2,7 недостатньо повно пройде процес гідролізу, значно менше пектинових речовин перейде в розчинну форму, знизиться вихід цільового продукту. Після закінчення процесу гідролізу протопектину проводять екстрагування водорозчинного пектину із рослинної сировини водою при температурі 4О...6О°С у співвідношенні гідролізна суміш : вода 1:(1,0...2,0). Температура процесу складає 40... 60°С з тих причин, що при нагріванні гідролізної суміші вище 60°С припиняться процеси температурної деградації пектину, які призводять до зменшення його молекулярної маси та ступеня етерифікації. Температура нижче 40°С є недоцільної в наслідок уповільнення масообмінних процесів і збільшення тривалості проведення процесу. При співвідношенні гідролізна суміш : вода 1:2 не повністю екстрагується водорозчинний пектин із рослинної тканини, що призводить до зменшення виходу цільового продукту; співвідношення гідролізна суміш : вода більше 1:3 є недоцільним, так як збільшуються витрати води, знижується вміст пектину в екстракті, що призводить до додаткових затрат при концентруванні екстракту, збільшення тривалості технологічного процесу. В процесі вилучення пектину із рослинної сировини в технологічне середовище, крім водорозчинного пектину екстрагуються різні баласні речовини (сахара, органічні та амінокислоти, мінеральні елементи тощо). Для отримання рідкого пектину з високими якісними показниками застосовується процес діафільтрації, який здійснюється за допомогою полімерних або керамічних мембранних елементів. Очищення пектинових екстрактів за допомогою діафільтрації має такі переваги: - очищення технологічних пектиновмісних середовищ проходить без фазового переходу, що значно спрощує апаратурне оформлення процесу; - здійснюється видалення низькомолекулярних баласних речовин (сахара, азотисті речовини, органічні кислоти, мінеральні складові), які погіршують товарний вигляд продукту і його споживчі властивості; - видалення низькомолекулярних фракцій пектину підвищує гелеутворювальну здатність пектину, а мінеральних складових - комплексоутворювальну здатність; - дає можливість нормалізації пектинових екстрактів за показником рН, використовуючи воду або слаболужні розчини. Нейтралізація кислотного пектинового екстракту здійснюється шляхом діафільтрації до досягнення значення рН2,8...6,3. Такий інтервал рН2,8...6,3 обранотому, що це є область стабільності пектинових речовин у розчині. При рН менше 10822 2,8 та рН більше 6,3 змінюється молекулярна структура: молекулярна маса, ступінь етерифікації, уронідна складова, а це, в свою чергу, погіршує споживчі властивості цільового продукту. Концентрування екстракту проводять ультрафільтруванням до вмісту пектинових речовин 2,5...5,8%. При вмісті пектину менше 2,5% отримують рідкий пектин з низьким вмістом цільового продукту, при вмісті більше 5,8% технологічне середовище має високу в'язкість і є не технологічним. За п.2 концентрування пектинового екстракту здійснюють уварюванням під вакуумом при температурі 45...70°С. При температурі нижче 45°С концентрування недоцільно, так як збільшується тривалість технологічного процесу, при температурі вище 70°С проходить потемніння цільового продукту, в наслідок реакцій утворення барвних речовин, змінюються фізико-хімічні властивості пектину (зменшується молекулярна маса, ступінь етерифікації, знижується гелеутворювальна здатність). Поєднання запропонованих ознак дозволяє забезпечити технічний результат отримання рідкого пектинового екстракту з високою молекулярною масою, високою уронідною складовою. Спосіб здійснюється таким чином. Пектиновмісну сировину (свіжі або сушені яблучні, цитрусові вичавки, буряковий жом, корзинки соняшника) промивають водою при температурі 25...45°С протягом 25...30хв і відділяють воду від промитої сировини. Промиту сировину пресують до вмісту сухих речовин 12... 14% і направляють на гідроліз. Гідроліз протопектину пектиновмісної сировини проводять кислотою при рН 1,2...2,7, температурі 75...80°С протягом 80...180хв і співвідношенні сировина: розчин кислоти 1:(1,2...2,0). Потім проводять екстрагування водорозчинного пектину водою при температурі 40... 60 °С у співвідношенні гідролізна суміш: вода 1:(1,0...2,0). Потім суміш розділяють на рідку фазу (пектиновий екстракт) та тверду фазу. Пектиновий екстракт фільтрують і направляють на додаткове очищення та нормалізацію його рН до значень 2,8...6,3 шляхом діафільтрування, а концентрування екстракту до вмісту пектину 2,5...5,8% проводять ультрафільтруванням або уварюванням при температурі 45... 70°С під вакуумом. Приклади здійснення способу. Приклад 1. Свіжі яблучні вичавки промивають водою при температурі 25°С протягом 20хв і відділяють воду, відпресовують до вмісту сухих речовин 13%. Проводять гідроліз вичавок кислотою при таких умовах: рН2,6,тривалість (т) 10Охв, температура (Т)75°С, співвідношення сировина:розчин кислоти (q1)1:1,4. Потім до гідролізної суміші додають воду у співвідношенні суміпгвода (q2)1:1,5 і проводять екстрагування водорозчинного пектину при температурі 50°С. Після розділення суміші пектиновий екстракт фільтрують, очищають і нормалізують до рН 3,2 шляхом діафільтрування. Потім концентрують екстракт до вмісту пектину 3% ультрафільтруванням. У готовому рідкому пектині визначають уронідну, метоксильну складові, молекулярну масу. В даному прикладі отриманий пектин за цими показниками характеризується як продукт високої якості при його застосуванні як гелеутворювача і стабілізатора. Інші приклади наведені в таблиці. 10822 Таблиця Спосіб виробництва рідкого пектину Промивання яблучних вичавок № Т, °С хв Гідроліз РН Екстрагування х j Т, Т, °С q2 хв °С q1 Нормалізація діафільтруванням КонцПоказники рідкого ябенрувлучного пектину ання рН Вміст МолУров- Метокс. екул, пектискл склад. маса ну,% 1 25 25 2,5 90 7,5 1:2 50 1:2 2,8 3,0 65,1 7,6 70000 2 25 25 2,5 90 7,5 1:2 50 1:2 3,7 3,0 64,7 8,2 72000 3 25 25 2,5 90 7,5 1:2 50 1:2 4,6 3,0 63,8 9,5 68000 4 25 25 2,5 90 7,5 1:2 50 1:2 5,5 3,0 60,2 8,1 66000 5 25 25 2,5 90 7,5 1:2 50 1:2 6,3 3,0 56,3 7,2 60000 Висновки. Як видно з вищенаведених даних (таблиця), оптимальними параметрами проведення процесів отримання рідкого пектину є приклади №1, 2, 3. При більшому значенні рН проце Комп'ютерна верстка В. Мацело Висновки Пектин з високими якісними показниками, використовують як стабілізатор Пектин з високими якісними показниками, використовують як стабілізатор і гелеутворювач Пектин з високими якісними показниками, використовують як стабілізатор і гелеутворювач Пектин має невисокі показники, що впливає на його споживчу якість Пектин має низькі показники, що обмежує його застосування як гелеутворювача су нормалізації діафільтруванням пектинового екстракту, якісні показники готового пектину є низькими (приклади №4, 5). Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601