Спосіб отримання пектиновмісного порошку і пектину із рослинної сировини

Спосіб отримання пектиновмісного порошку і пектину з рослинної сировини, який включає промивку сировини, обробку сировини кислотним реагентом, відділення продукту від розчину, пресування і сушіння, який відрізняється тим, що рос 31332 відділення продукту від розчину, пресування і сушіння, рослинну сировину піддають подрібненню, потім промивають водою при співвідношенні сировина : вода 1:(3...7), після віджимають сировину, пресують, піддають обробці кислотним реагентом з рН 2,0...2,4 при температурі 16...28°C і співвідношенні сировина : кислотний реагент 1:(3...10) протягом 1...3 год., віджимають сировину, пресують, сушать при температурі 70...85°С, подрібнюють, а для отримання пектину додають воду до подрібненого пектиновмісного порошку у співвідношенні пектиновмісний порошок : вода 1:(24...30), екстрагують протягом 1...2 год. при температурі 70...85°С, відділяють тверду фазу від пектинового розчину, пектиновий розчин охолоджують, фільтрують і упарюють, потім проводять осадження пектинових речовин етиловим спиртом, відділяють пектиновий коагулят від спиртоводної суміші, пресують, сушать, подрібнюють. Причинно-наслідковий зв'язок між пропонованими ознаками і очікуваним технічним результатом полягає в наступному. Для отримання пектиновмісного порошку і пектину як вихідна сировина використовується вторинна рослинна сировина (жом цукрового, столового і кормового буряку, морквяні, гарбузові, яблучні вичавки, вичавки чорноплідної горобини і топінамбура, відходи сокового виробництва). При отримання пектиновмісних порошків промивка є необхідним технологічним етапом. В процесі промивки сировини з нього видаляються цукри, білкові, забарвлюючі речовини та інші розчинні речовини, проходить дезодорація сировини і вимивання соку при використання плодів та ягід. Необхідно використовувати при промивці свіжого бурякового жому співвідношення жом : вода 1:3...1:5. Можна використовувати при промивці свіжих вичавок топінамбура співвідношення вичавки : вода 1:5...1:6. Обов'язково використовувати при промивці свіжих вичавок моркви і топінамбура співвідношення вичавки : вода 1:4...1:5. Доцільно використовувати при промивці свіжих яблучних вичавок співвідношення вичавки : вода 1:6...1:7. Допустимо використовувати при промивці свіжих вичавок чорноплідної горобини співвідношення вичавки : вода 1:3...1:4. Можливе центрифугування пектинового розчину перед упарюванням. Допустиме іонообмінне очищення пектинового розчину перед упарюванням. Можна сепарувати пектиновий розчин перед упарюванням. Дозволено мембранне очищення пектинового розчину перед упарюванням. Для отримання пектиновмісних порошків використовують вторинну рослинну сировину, яка пролежала не більше 2...2,5 год. після основного технологічного циклу. В процесі промивки для кожного виду сировини своє об'ємне співвідношення сировина : вода. Це об'ємне співвідношення визначається видом сировини і структурою рослинної тканини. Загальний інтервал об'ємних співвідношень сировина : вода 1:(3...7). При співвідношеннях, менших цього значення не повністю занурюється тверда фаза в рідку, внаслідок чого неповністю проходить промивка сировини. При більших значеннях співвідношення проходить перевитрата води. Потім пресують сировину для максимального видалення води і водорозчинних речовин. Після пресування вторинну рослинну сировину піддають обробці кислотним реагентом з рН 2,0...2,4. В якості кислотного реагенту використовують : лимонну кислоту, ортофосфорну кислоту і електроактивовану водну систему (ЕАВС). Лимонна кислота, ортофосфорна кислота та ЕАВС дозволені для використання в харчовій промисловості. Для сировини для отримання пектину використовують мінеральні кислоти: соляну, сірчисту, сірчану, азотну. Кислотний реагент, який використовують в якості гідролізуючого агента, має реакцію середовища рН 2,0...2,4. Такий інтервал рН обраний тому, що у пропонованому способі не передбачається зміна рН сировини після обробки кислотним реагентом. Пектиновмісний порошок повинен мати реакцію середовища, при якій не буде проходити руйнування структури пектинових речовин. При рН нижче 2,0 буде проходити деградація пектину. При рН вище 2,4 недостатньо повно пройде процес гідролізу протопектину і значно менше пектинових речовин буде переведено в розчинну форму. Сушіння підкисленої сировини проводять при температурі 70...85°С. Такий температурний інтервал обрано тому, що при цих же температурах проводять гідроліз пектиновмісної сировини. По пропонованому способу в процесі сушіння підкисленої сировини проходить гідроліз протопектину. Це дозволяє отримувати кінцевий продукт у висушеному вигляді з водорозчинним пектином усередині сировини. При температурах вище 85°С можлива деполімеризація пектинових молекул і підгоряння сировини. При температурах нижче 70°С недостатньо пройде процес гідролізу. Для отримання пектину висушену підкислену сировину подрібнюють в порошок. Потім до подрібненого пектиновмісного порошку додають воду при співвідношенні порошок : вода 1:(24...30) і екстрагують при температурі 70...85°С протягом 1... 2 год. Таке об'ємне співвідношення між порошком і водою пояснюється високою водоутримуючою здатністю пектиновмісних порошків. При співвідношеннях менше 1:(24...30) вода майже повністю поглинається і в процесі екстрагування неможливий перехід водорозчинних пектинових речовин з твердої фази в рідку. При більших співвідношеннях проходить перевитрата води в процесі екстрагування. Температура екстрагування пектиновмісних порошків в інтервалі 70...85°С обрана тому, що при цій температурі проходить практично повний перехід водорозчинних пектинових речовин з твердої фази в рідку. Крім того, проходить гідроліз частини протопектину, який не перейшов у водорозчинну форму в процесі гідролізу та під час сушіння сировини. Тривалість екстрагування 1...2 год. Такий інтервал часу забезпечує процес переходу водороз 2 31332 чинних пектинових речовин в рідку фазу, а також гідроліз частини протопектину, не переведеного у водорозчинну форму в процесі сушіння. При інтервалі часу менше 1 години не повністю проходить екстрагування водорозчинних пектинових речовин і гідроліз протопектину. При інтервалі часу більше 2 год. збільшується тривалість процесу підвищення концентрації баластних по відношенню до пектину речовин. Сукупність всіх пропонованих ознак дозволяє забезпечити очікуваний технічних результат: гідроліз протопектину усередині сировини і збільшення за рахунок цього концентрації розчинних пектинових речовин в пектиновмісних порошках, повне використання комплексу поліцукридів вторинної рослинної сировини (целюлози, геміцелюлози, пектинових речовин), збільшення комплексоутворювальної здатності пектиновмісних порошків за рахунок розчинних пектинових речовин, можливість отримання пектину з пектиновмісних порошків з використанням як харчових так і не харчових кислотних реагентів, скорочення операцій технологічного процесу. Спосіб здійснюється таким чином. Рослинну сировину піддають подрібненню, потім промивають водою при співвідношенні сировина : вода 1:(3...7), віджимають сировину, пресують, піддають обробці кислотним реагентом з рН 2,0...2,4 при температурі 16...28°С і співвідношенні сировина : кислотний реагент 1:(3...10) протягом 1...З год., віджимають сировину, пресують, сушать при температурі 70...85°С і подрібнюють. Для отримання пектину додають воду до подрібненого пектиновмісного порошку у співвідношенні пектиновмісний порошок : вода 1:(24...30), екстрагують протягом 1...2 год при температурі 70...85°С, відділяють тверду фазу від пектинового розчину, пектиновий розчин охолоджують, фільтрують і упарюють, потім проводять осадження пектинових речовин етиловим спиртом, відділяють пектиновий коагулят від спирто-водної суміші, пресують, сушать, подрібнюють. Приклади здійснення способу. Розглянемо здійснення способу, коли в якості вихідної сировини для отримання пектиновмісного порошку і пектину використовують сирий буряковий жом. Приклад 1. Спосіб здійснюється таким чином. Сирий буряковий жом піддають промиванню при співвідношенні жом : вода 1:3, віджимають жом, пресують, обробляють кислотним реагентом з використанням лимонної кислоти при рН 2,0, температурі 22°С і співвідношенні жом : кислотний реагент 1:3 протягом 3 год, віджимають жом, пресують, сушать при температурі 85°С, подрібнюють, а для отримання пектину додають воду до подрібненого бурякового пектиновмісного порошку у співвідношенні пектиновмісний порошок : вода 1:24, екстрагують протягом 2 годин при температурі 85°С, відділяють тверду фазу від пектинового розчину, пектиновий розчин охолоджують, фільтрують і упарюють, потім проводять осадження пектинових речовин етиловим спиртом, відділяють пектиновий коагулят від спирто-водної суміші, пресують, сушать, подрібнюють. Внаслідок отримали буряковий пектиновмісний порошок з вмістом водорозчинних пектинових речовин 5%. В процесі екстрагування бурякового порошку отримуємо пектиновмісний розчин. Фізико-хімічні характеристики бурякового пектину, виділеного з цього розчину, відповідають нормам. Детальні приклади проведення сушіння свіжого бурякового жому наведені в таблиці. З таблиці видно, що на концентрацію розчинних пектинових речовин в буряковому пектиновмісному порошку впливає рН кислотного реагенту. Концентрація розчинних пектинових речовин зростає зі зменшенням рН кислотного реагенту. В буряковому пектиновмісному порошку концентрації розчинних пектинових речовин 3,0%, 4,4%, 6,0% будуть при рН кислотного реагента відповідно 2,4, 2,2, 2,0. Ці значення рН кислотного реагенту знаходяться в інтервалі рН, який використовується в процесі підкислення бурякової сировини. При рН 2,6 концентрація розчинних пектинових речовин 2,2%, що вище у 2,2 рази технологічно необхідної мінімальної концентрації розчинних пектинових речовин в розчині, але така низька концентрація економічно невигідна. При рН 1,8 концентрація розчинних пектинових речовин 6,2%, що вище у 6,2 рази необхідної мінімальної концентрації пектинових речовин в розчині, але в процесі вилучення пектинових речовин з бурякового пектиновмісного порошку буде необхідна нейтралізація пектинового розчину. Мінімальна концентрація розчинних пектинових речовин в пектиновому розчині повинна бути 1%. Використання пропонованого способу дає можливість отримувати буряковий порошок з вмістом розчинних пектинових речовин 3,0...6,0%. Тому для технологічного процесу ми обираємо значення рН кислотного реагента 2,00, при якому концентрація розчинних пектинових речовин в буряковому пектиновому порошку буде 6,0%. В таблиці представлено отримання пектиновісного порошку з моркви з використанням кислотного реагента з рН 2,00. Як видно з прикладу, концентрація водорозчинного пектину в пектиновмісному порошку з моркви вище і складає 6,4%. Таким чином, концентрація розчинного пектину в пектиновмісних порошках залежить при однакових умовах отримання від вмісту протопектину в рослинній сировині і морфології сировини. Пектиновмісні порошки можуть використовуватись: 1) в різних галузях харчової промисловості; 2) з медичною метою; 3) для отримання пектину. 3 31332 Таблиця Сировина А 1. Жом буряковий свіжовіджатий 2. -"3. -"4. -"5. -"6. Вичавки моркви свіжовіджаті Сировина А 1. Жом буряковий свіжовіджатий 2. -" 3. -" 4. -" 5. -" 6. Вичавки моркви свіжовіджаті Тривалість об- СпіввідношенСпіввідноКонцентрація робки кислот- ня сировина : рН кислотно- Температушення сиропектинових рера, °С ним реагентом, кислотний реа- го реагента вина : вода човин, % год. гент 1 2 3 4 5 6 1:3 3 1:3 2,60 85 2,2 1:3 1:3 1:3 1:3 3 3 3 3 1:3 1:3 1:3 1:3 2,40 2,20 2,00 1,80 85 85 85 85 3,0 4,4 6,0 6,2 1:4 3 1:4 2,00 85 6,4 Висновки 7 Після обробки сировини кислотним реагентом з рН 2,6 значення рН сировини підвищується до 3,5. Під час сушіння сировини з цим значенням реакції середовища проходить процес гідролізу протопектину і концентрація розчинних пектинових речовин складає 2,2%. Така концентрація не забезпечує економічність даного технологічного процесу, якість кінцевого продукту Після обробки сировини кислотним реагентом з рН 2,4 значення рН сировини підвищується до 3,1. Під час сушіння сировини з цим значенням реакції середовища проходить процес гідролізу протопектину і концентрація розчинних пектинових речовин складає 3,0%. Така концентрація не забезпечує економічність даного технологічного процесу, якість кінцевого продукту Після обробки сировини кислотним реагентом з рН 2,2 значення рН сировини підвищується до 2,9. Під час сушіння сировини з цим значенням реакції середовища проходить процес гідролізу протопектину і концентрація розчинних пектинових речовин складає 4,4%. Така концентрація забезпечує економічність даного технологічного процесу, але не забезпечує якість кінцевого продукту Після обробки сировини кислотним реагентом з рН 2,0 значення рН сировини підвищується до 2,7. Під час сушіння сировини з цим значенням реакції середовища проходить процес гідролізу протопектину і концентрація розчинних пектинових речовин складає 6,0%. Така концентрація забезпечує економічність даного технологічного процесу і якість кінцевого продукту Після обробки сировини кислотним реагентом з рН 1,8 значення рН сировини підвищується до 2,5. Під час сушіння сировини з цим значенням реакції середовища проходить процес гідролізу протопектину і концентрація розчинних пектинових речовин досягне 6,2%. Така концентрація забезпечує економічність даного технологічного процесу і якість кінцевого продукту, але значно збільшує витрату кислотного реагента Після обробки сировини кислотним реагентом з рН 2,0 значення рН сировини підвищується до 2,7. Під час сушіння сировини з цим значенням реакції середовища проходить процес гідролізу протопектину і концентрація розчинних пектинових речовин складає 6,4%. Така концентрація забезпечує економічність даного технологічного процесу і якість кінцевого продукту __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4