Спосіб отримання низькоетерифікованого пектину

Спосіб отримання низькоетерифікованого пектину, який включає пдроліз-екстрагування пектиновмісної сировини, що містить високоетерифікований пектин, розділення фаз, осадження, про мивання і висушування пектинового коагуляту, деетерифікацію пектину підкисленим ізопропіловим спиртом, витримування у суміші, промивання, остаточне промивання 95%-ним ізопропіловим спиртом, висушування, який відрізняється тим, що як сировина використовується вологий пектиновий коагулят, деетерифікацію якого проводять ізопропіловим спиртом, підкисленим азотною кислотою до рН 0,5 - 0,6 і витримуванням у суміші 23 25 годин при температурі 39 - 41 °С, а промивання деетерифікованого пектину проводять 65 - 75%ним ізопропіловим спиртом Винахід відноситься до харчової промисловості, а саме до виробництва пектину Відомий спосіб деетерифікацм високоетерифікованого яблучного пектину кислотою [Фан-Юнг А Ф , Балакирева Б Н , Каминская Ф И , Давыдов Е В Об условиях получения низкоэтерифицированного яблочного пектина // Известия высших учебных заведений Пищевая технология -1975 №5 -С 139-141] Згідно З ЦИМ способом готовий яблучний пектин витримують тривалий час (0 400год ) у суміші з різним співвідношенням етилового спирту (96%), води і концентрованої соляної кислоти при температурі 40°С Для отримання необхідного ступеня етерифікації яблучного пектину найкращій результат досягається при обробці препарату сумішшю етиловий спирт вода концентрована соляна кислота у співвідношенні ЗО 50 20 за температури 40°С За таких умов вихід препарату з ступенем етерифікації 50% (умовно прийнята границя між високоетерифікованим і низькоетерифікованим пектином) складає 14 год - значна тривалість процесу Для досягнення ступеня етерифікації пектину 40% необхідно витримувати суміш протягом 50год , для 30% 230год Що призводить разом з низьким рН і високою температурою до деградації полімерного ланцюгу пектину і зниження його молекулярної маси, - при використанні соляної кислоти необхідне встановлення специфічного кислотостійкого обладнання та інсталяції на стадії проведення процесу та при очистці компонентів реакційної суміші (ректифікаційне обладнання) За прототип винаходу нами було прийнято спосіб отримання низькометоксильованого пектину викладеного в [Kim W J , Smit С J В , Rao V N М Demethylation of pectin using acid and ammonia // J FoodSci -1978 - Vol 43 -P 74-78] Отримання пектину з низьким вмістом метоксильної складової проводять наступним чином Об'єм ЗОООмл 60% ізопропанолу, що містить 3,5н НСІ і 4,5н НСІ, а в другому випадку 2н H2SO4 і 4 н H2SO4) охолоджують до 3°С і додають до готового пектину Пектинові розчини перемішують при 3°С під час деетерифікацм Модифікований подібним чином пектин промивають 60% ізопропанолом для звільнення від хлоридів Після кінцевого промивання і фільтрування проби промивають 95% ізопропанолом і остаточно ацетоном Промиті ацетоном проби висушують протягом ночі при 40°С перед закриванням їх у контейнерах із збереженням при 3°С Недоліками способу є - велика витрата реагентів для реакції деетерифікацм, що суттєвим чином підвищує його вартість, - застосування в якості вихідної сировини готового препарату пектину веде до додаткових витрат для отримання його у висушеному вигляді і ускладнення технологічного процесу, ю 54240 Даний спосіб має такі недоліки велика витрата реагентів для реакції деетерифікацн, призводить до низьких рН суміші і веде до значного зниження молекулярної маси готового пектину внаслідок деградації ланцюгу пектину, застосування в якості вихідної сировини готового препарату пектину веде до додаткових витрат і ускладнення технологічного процесу, значна тривалість процесу - для досягнення ступеня етерифікації пектину 40% необхідно витримувати суміш протягом 100 год , для 30% - 260 год , що призводить до значної витрати електроенергії внаслідок охолодження суміші до температури 3°С, застосування соляної і сірчаної кислот вимагає використання стійкого до кислотних середовищ антикорозійного обладнання В основу винаходу було покладено задачу створення способу виробництва низькоетерифікованого пектину шляхом використання нових реагентів, технологічних операцій при оптимальних параметрах процесу із забезпеченням отримання низькоетерифікованого пектину з ступенем етерифікації 35 40% і високим виходом пектину з високою уронідною складовою та молекулярною масою, що практично не відрізняється від аналогічної у високоетерифікованого пектину з цієї ж сировини Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання низькоетерифікованого пектину, який включає пдроліз-екстрагування пектиновмісної сировини, що містить високоетерифікований пектин, розділення фаз, осадження, промивання і висушування пектинового коагуляту, деетерифікацію пектину підкисленим ізопропіловим спиртом, витримування у суміші, промивання, остаточне промивання 95%-ним ізопропіловим спиртом, висушування Згідно винаходу, в якості сировини використовується вологий пектиновий коагулят, деетерифікацію якого проводять ізопропіловим спиртом, підкисленим азотною кислотою до рН 0,5 0,6 і витримуванням у суміші 23 25 годин при температурі 39 41 °С, а промивання деетерифікованого пектину проводять 65 75%ним ізопропіловим спиртом Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і очікуваним технічним результатом полягає в наступному Для виробництва низькоетерифікованого пектину як вихідну сировину можна використовувати висушену або свіжу цитрусову та яблучну вичавку Процес деетерифікацм на стадії промивання вологого пектину має такі переваги - використовується напівпродукт пектинового виробництва - вологий коагулят пектину, що спрощує технологічний процес, зменшує матеріальні і енергетичні затрати, знижує собівартість продукції, - скорочує час процесу деетерифікацм, що супроводжується зменшенням витрат енергоносіїв, - застосування азотної кислоти дозволяє уникнути використання специфічного кислотостійкого обладнання та інсталяції, що знижує собівартість цільового продукту, - підвищується уронідна складова пектину при одночасному зменшенні баластних речовин, що сприяє підвищенню якості пектину Деетерифікація є процесом внутрішнім і визначається такими основними факторами температурою, показником рН середовища, тривалістю процесу, станом пектину (висушений порошок пектину, вологий коагулят) Процес деетерифікацм, який полягає у відщепленні від карбоксильної групи ефірних залишків, проводиться у вологому пектині Це сприяє більш швидкій і повній заміні ефірних залишків на водень з утворенням вільної карбоксильної групи Такий більш швидкий процес стає можливим і зумовлений станом пектинового полімерного ланцюга, спіраль якого в коагуляті є витягнутою (не згорнутою у клубок), що дозволяє іонам водню швидко наближатись до карбоксильної групи галактуронової кислоти Проведення процесу в середовищі з 60%-ним ізопропіловим спиртом зумовлене необхідністю як запобігання повторному розчиненню пектину, так і додаткового переходу баластних по відношенню до пектину речовин у спиртоводяний розчин Деетерифікацію пектину проводять при рН 0,5 0,6 Такий інтервал значень обрано тому, що досягнення показника рН нижче за 0,5 потребує витрат кислоти, які зростають експоненціально, крім того значення рН нижче за 0,5 призводить до прискореної деградації полімерного ланцюга пектину При рН вище за 0,6 значно зростає тривалість процесу деетерифікацм З тих самих причин обрано і оптимальну температуру процесу деетерифікаші 39 41 °С При температурах, нижчих за вказаний оптимальний інтервал, значно, в 5 10 разів зростає тривалість процесу При температурах вище за 39°С зменшується вихід пектину і його молекулярна маса При тривалості процесу менше 23 годин реакція деетерифікацм проходить не повністю і ступінь етерифікації не досягає обраного значення Збільшення часу процесу понад 25 годин призводить до деградації молекули пектину, зменшення молекулярної маси і виходу пектину Промивання коагуляту пектину проводять спиртом МІЦНІСТЮ 65 75% При МІЦНОСТІ спирту нижче за 65% структура пектину стає "м'якою" втрачається жорсткість каркасу полімера пектину і може відбувається частковий синерезис При збільшені концентрації спирту понад 75% погіршується очищення пектину від баластних речовин, основу яких складають поліцукриди арабан та галактан, а також солі азотної кислоти, які найбільш повно розчиняються при оптимальних зазначених параметрах Поєднання запропонованих ознак дозволяє забезпечити очікуваний технічний результат отримання низькоетерифікованого пектину з ступенем етерифікації 35 40% і високим виходом пектину з високою уронідною складовою та молекулярною масою, що практично не відрізняється від аналогічної у високоетерифікованого пектину з цієї ж сировини Спосіб здійснюється таким чином Вологий коагулят пектину отриманий після коагуляції з екстракту закладають у герметичну ємність і запивають сумішшю 60% ізопропілового спирту з азотною кислотою щоб рН суміші становило 0,5 0,6 Герметично закриту ємність закла 54240 дають на зберігання при температурі 39 4ГС протягом 23 25 годин По закінченні процесу деетерифікації коагулят пектину відокремлюють від рідини Отриманий коагулят заливають 65 75%ним ізопропіловим спиртом Процес промивання здійснюють два рази Після промивки коагулят заливають 95% ізопропіловим спиртом і витримують ЗО 40хв, періодично перемішуючи Відокремлений вологий коагулят пектину висушують і подрібнюють Приклад 2 Вологий коагулят пектину отриманий після коагуляції з екстракту закладають у ексикатор і заливають сумішшю 60% ізопропілового спирту з азотною кислотою в такій КІЛЬКОСТІ, щоб рідина повністю покривала пектин Перед закладанням у сушильну шафу суміш ретельно перемішують Для приготування деетерифікуючої суміші використовують заздалегідь приготовлений 60% розчин ізопропілового спирту у воді із додаванням азотної кислоти до рН 0,54 Приготовлений таким чином розчин підігрівають до 40°С Ексикатор закладають в сушильну шафу з температурою 40°С і витримують протягом 24 год По закінченні процесу деетерифікації коагулят пектину відокремлюють від рідини Отриманий коагулят заливають 70% ізопропіловим спиртом і витримують протягом 10 15хв, періодично перемішуючи Процес промивання здійснюють два рази Після промивки коагулят заливають 95% ізопропіловим спиртом і витримують ЗО 40хв, періодично перемішуючи Відокремлений вологий коагулят пектину висушують і подрібнюють В готовому пектині визначають КІЛЬКІСТЬ ВІЛЬНИХ карбоксильних груп, етерифікованих карбоксильних груп, уронідну складову, ступінь етерифікації, молекулярну масу і вихід пектину Отримані результати разом з іншими прикладами здійснення способу наведено в таблиці Висновки Як видно з вищенаведених у таблиці прикладів, оптимальними параметрами проведення процесу отримання пектину з пониженим вмістом етерифікованих карбоксильних груп в пектині є приклади №2, 3, 4 При меншому (приклад 1) або більшому (приклад 5) значеннях рН процесу деетерифікації вологого коагуляту ЯКІСНІ показники готового продукту є незадовільними Таблиця Деетерифікація Чистота Три№ ПрепаМолекулярна Тем- Проми- Ступінь (уронідна Вихід пеквап/ рат пекмаса (відноспера- вання, етерифі- складоРН лість, тину, % п тину % кації, % на), % тура, ва), % годи°С ни Вологий 1 коагу0,30 лят 24 40 70 34,8 72,3 74,8 87,0 Вологий 2 коагу0,54 лят 24 40 70 36,7 74,2 82,8 92,0 Вологий 3 коагу0,58 лят 24 40 70 36,9 74,3 83,0 92,2 Вологий 4 коагу0,60 лят 24 40 70 36,8 74,7 83,2 92,3 Вологий 5 коагу0,80 лят 24 40 70 44,3 71,5 84 93,0 Примітки Вихід І молекулярна маса пектину понижені при незначному зменшенні ступеня етерифікації Пектин має високий вихід і молекулярну масу підвищується також чистота продукту Пектин має високий вихід і молекулярну масу підвищується також чистота продукту Пектин має високий вихід і молекулярну масу підвищується також чистота продукту Вихід І молекулярна маса пектину мають високі значення при одночасному підвищенні ступеня етерифікації та зниженні чистоти продукту 54240 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24