Спосіб одержання низькоетерифікованого пектину

Спосіб одержання низькоетерифікованого пектину, який включає пдроліз-екстрагування пектиновмісної сировини з використанням соляної кислоти, розділення фаз, осадження, промивання і висушування пектинового коагуляту, деетерифікацію у суспензії в суміші органічного розчинника і кислоти, промивання ізопропіловим спиртом, висушування, який відрізняється тим, що процес пдролізу-екстрагування проводять з використанням води, отриманої електродіалізом та під вакуумом, а процес деетерифікацм, проводять в пектиновому концентраті при ВМІСТІ сухих речовин 6 7 і рН 1,3 1,4, концентрат витримують при температурі 75 80°С протягом 20 25 годин, а промивання пектинового коагуляту, проводять 65 70%-ним ізопропіловим спиртом Винахід відноситься до харчової промисловості, а саме до виробництва пектину Відомий спосіб деетерифікацм високоетерифікованого яблучного пектину кислотою [ФанЮнг 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 50 год , для 30% - 230 год Що призводить разом з низьким рН і високою температурою до деградації полімерного ланцюгу пектину і зниження його молекулярної маси, За прототип винаходу нами було прийнято спосіб отримання низькометоксильованого пектину викладеного в [S A B-Nawawi, YA NeikaL Production of a low ester pectin by de-estenfication of high ester citrus pectin // Carbohydrate Polymers -1995 -Vol 27 -191-195] Пектин екстрагували з лимонної шкоринки при t° м'якого екстрагування 70°С з водним розчином НСІ при рН 2,5, щоб запобігти деполімеризації пектинових ланцюгів Потім пектин осаджували 70% підкисленим спиртом (об/об), щоб вимити електроліти та розчинні непектинові матеріали Осад, що залишився потім промили 60% ізопропанолом (об/об), щоб усунути іони хлору, профільтрували, подрібнили, висушили при 60°С та перемололи до розміру для сита з вічками № 60 Кислотне ДМ проводили у суспензії в суміші органічного розчинника і кислоти Проби пектину, що мали розмір часток менше 60 були спочатку перед деметоксилюванням пропдратовані у дистильованій воді протягом ночі Потім видалили зайву воду пресуванням, серн пектинових проб, що зберігалися при 5°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, CO 1 о (О 60743 розчинили до концентрації 6% у 60%-них ізопропанолових сумішах, охолоджених до 5°С, і що містять 1,3,5 і 4,5 н НСІ, ВІДПОВІДНО, РОЗЧИНИ пек тину довго перемішували при 5°С під час ДМ Щоб дослідити вплив температури на процес ДМ, 1 пектиновий розчин, що містить 1 н НСІ, перемішували тривалий час при 30°С Порції реакційної суміші відбирали з інтервалом, осаджували спиртом, фільтрували та промивали 60% ізопропанолом (об/об) до звільнення від хлоридів, віджимали, висушували при 60°С, перемелювали до розмірів вічок сита №60, аналізували карбоксильну складову, метоксильну складову, дійсну мол масу, вміст вологи Даний спосіб має такі недоліки, велика витрата реагентів для реакції деетерифікацм, 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 , що призводить до значної витрати електроенергії внаслідок витримування суміші до температури 5°С В основу винаходу 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 47 50% з високим виходом, уронідною складовою та молекулярною масою Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання низькоетерифікованого пектину, який включає пдроліз-екстрагування пектиновмісної сировини з використанням соляної кислоти, розділення фаз, осадження, промивання і висушування пектинового коагуляту, деетерифікацію у суспензії в суміші органічного розчинника і кислоти, промивання ізопропіловим спиртом, висушування Згідно винаходу процес пдролізуекстрагування проводять з використанням води, отриманої електродіалізом та під вакуумом, а процес деетерифікацм, проводять в пектиновому концентраті при ВМІСТІ сухих речовин 6 7 і рН 1,3 1,4, концентрат витримують при температурі 75, 80°С протягом 20 25 годин, а промивання пектинового коагуляту, проводять 65 70%-ним ізопропіловим спиртом Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і очікуваним технічним результатом полягає в наступному Для виробництва низькоетерифікованого пектину як вихідну можна використовувати висушену або свіжу пектиновмісну сировину Процес пдролізу-екстрагування з використанням електроактивованої води і вакууму та деетерифікація в пектиновому концентраті має такі переваги процес вилучення пектину відбувається без застосування мінеральних кислот, що дозволяє використовувати проміжні і кінцеві продукти & якості лікувально-профілактичних засобів без додаткової очистки, застосування вакууму в процесі пдролізуекстрагування дозволяє більш повно і швидше провести процес вилучення пектину і отримувати екстракт з високим вмістом сухих речовин і низьким рН Що в свою чергу дає можливість проводити деетерифікацію пектину вже на стадії вилучення пектину, високі сухі речовини дозволяють до мінімуму знизити витрати палива на згущення екстратку процес виробництва модифікованого пектину відбувається без застосування реагентів та допоміжних операцій, що спрощує технологічний процес, при виділенні пектину із згущеного екстракту суттєво (в 2 ,2,5 рази) скорочуються витрати спирту на осадження, 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 (розчин, вологий коагулят, висушений порошок пектину) Процес деетерифікащі, який полягає у відщепленні від карбоксильної групи ефірних залишків, проводиться у згущеному екстракті при підвищеній температурі Це сприяє більш швидкій заміні ефірних залишків на водень з утворенням вільної карбоксильної групи Такий швидкий процес стає можливим і зумовлений станом пектинового полімерного ланцюга, спіраль якого в екстракті є витягнутою (не згорнутою у клубок), що дозволяє іонам водню швидко наближатись до карбоксильної групи галактуронової кислоти Деетерифікація пектину проходить в сконцентрованому екстракті при рН 1,3 1,4 Такий інтервал значень обрано тому, що досягнення показника рН нижче за 1,2 потребує витрат енергії при отримані електроактивованої води з підвищеним вмістом ІОНІВ водню При рН вище за 1,4 швидкість процесу мала деетерифікація пектину проходить не повно і не досягає необхідного значення Пектиновий екстракт концентрують до вмісту сухих речовин 6 7% При ВМІСТІ сухих речовин менше 6% рН екстракту не досягає необхідного для процесу деетерифікацм значення Згущення концентрату більше 7% не доцільно з огляду на наростаючу в'язкість продукту, що призводить до погіршеної роботи випарної' установки і значних витрат енергії З тих самих причин обрано і оптимальну температуру процесу деетерифікацм 75, 80°С При температурах, нижчих за вказаний оптимальний інтервал, зростає тривалість процесу При температурах вище за 80аС зменшується уронідна складова пектину (знижується чистота), а також проходить часткова деградація пектину - зменшується молекулярна маса полімеру При тривалості процесу менше 20 годин процес вилучення пектину проходить не повністю і ступінь етерифікації не досягає обраного значення Збільшення часу процесу понад 25 годин призводить до деградації молекули пектину, змен 60743 процесу деетерифікацм виділений з концентрату осадженням коагулят пектину відокремлюють від рідини Отриманий коагулят промивають 65 70% спиртом, проводять закріплення вологого коагуляту пектину, висушують і подрібнюють Приклад 2 Пектиновий екстракт з рН -1,58 отриманий після пдролізу-екстрагування з використанням води отриманої' електродіалізом і вакууму концентрують на випарювально-ротаційній установці до сухих речовин 7%, рН концентрату становить 1,3 Концентрат закладають у ексикатор і встановлюють у сушильну шафу з температурою 78°С Концентрат за постійної температури витримують протягом 24 годин Вологий пектин отриманий після коагуляції з концентрату промивають ізопропіловим спиртом Процес промивання здійснюють 70% ізопропіловим спиртом два рази Відокремлений вологий пектин висушують і подрібнюють шення молекулярної маси і виходу пектину Промивання коагуляту пектину проводять спиртом МІЦНІСТЮ 65 70% 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 70% погіршується очищення пектину від баластних речовин, основу яких складають поліцукриди арабан та галактан, які найбільш повно розчиняються при зазначених оптимальних параметрах Поєднання запропонованих ознак дозволяє забезпечити очікуваний технічний результат отримання низькоетерифікованого пектину з ступенем етерифікації 47 50% і високим виходом пектину з високою уронідною складовою та молекулярною масою Спосіб здійснюється таким чином Екстракт з якісними показниками СР 3.2 3,8, рН - 1,7 1,5 отриманий в процесі пдролізу-екстрагування із застосуванням води отриманої електродіалізом і вакууму згущують до сухих речовин 6 7%, в КІНЦІ В готовому пектині визначають КІЛЬКІСТЬ ВІЛЬ НИХ карбоксильних груп, етерифікованих карбоксильних груп, уронідну складову, ступінь етерифікації, вихід пектину Отримані результати разом з іншими прикладами здійснення способу наведено в таблиці процесу концентрування рН концентрату зменшується до 1.3 1,4, концентрат витримують протягом 20 25 годин за температури 75 80°С По закінченні Таблиця № Препарат п/п пектину Деетерифікація в пектиновому екстракті Промивання, СР, Ступінь ете% % рифікації, % Тривалість, Температура, РН години °С 1,00 24 78 70 7 45,1 Уронідна Вихід пектискладова ну (віднос(відносна), ний), % % 79,7 75,8 1 Сухий пектин 2 Сухий пектин 1,30 24 78 70 7 47,2 84,5 82,8 3 Сухий пектин 1,35 24 78 70 7 48,6 84,2 81,7 4 Сухий пектин 1,4 24 78 70 7 49,5 82,3 79,5 5 Сухий пектин 1,7 24 78 70 7 55,6 76,8 78,9 Примітки Вихід І молекулярна маса пектину понижені при більш ніж достатньому зменшенні ступеня етерифікації Досягнуто необхідне значення ступеня етерифікації Пектин має високий вихід, підвищується також чистота продукту Досягнуто необхідне значення ступеня етерифікації Пектин має високий вихід, підвищується також чистота продукту Досягнуто необхідне значення ступеня етерифікації Пектин має високий вихід, підвищується також чистота продукту Підвищення ступеня етерифікації при одночасному зниженні чистоти та виходу цільового продукту 7 60743 Висновки Як видно з вищенаведених у таблиці прикладів, оптимальними параметрами проведення процесу отримання пектину з пониженим вмістом етерифікованих карбоксильних груп в Комп'ютерна верстка Т Чепелєва 8 пектині є приклади №2,3,4 При меншому (приклад 1) або більшому (приклад 5) значеннях рН процесу деетерифікації ЯКІСНІ показники готового продукту є незадовільними Підписне ТиражЗЭприм Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119