Спосіб виробництва рідкого яблучного пектину

Спосіб виробництва рідкого яблучного пектину, який включає промивання вторинної яблучної сировини, розділення твердої і рідкої фаз, пресування, гідроліз протопектину, нейтралізацію, охолодження, розділення фаз, відстоювання пектинового екстракту, його фільтр ування і концентрування упарюванням, який відрізняється тим, що гідроліз протопектину проводять кислою електроактивованого водою при рН 1,8-2,3 протягом 80-180 хв. при температурі 75-80°С і залишковому тиску 40-60 кПа, а потім проводять нейтралізаціюекстрагування лужною електроактивованою водою при температурі 45-50°С протягом 20-25 хв. до рН гідролізної суміші 3,5-4,2. (19) (21) 2001010429 (22) 19.01.2001 (24) 15.05.2001 (33) UA (46) 15.05.2001, Бюл. № 4, 2001 р. (72) Крапивницька Ірина Олекcіївна, Кушнір Олена Володимирівна, Трачевський Олександр Володимирович, Свінціцька Анна Іванівна, Купчик Михайло Петрович, Богданов Єгор Серафимович, Стрельбицький Олександр Васильович, Чук Володимир Васильович (73)Український державний університет харчових технологій 39038 трують пектиновий екстракт упарюванням до концентрації пектинових речовин в ньому 3,5-4,0%. Даний спосіб має такі недоліки: застосування мінеральних реагентів для проведення процесів гідролізу і нейтралізації призводить до значного забруднення готового продукту і його низької чистоти; до деструкції пектинових речовин, в результаті чого знижуються якісні показники готового пектину; вимагає використання стійкого до кислотних середовищ антикорозійного обладнання; вимагає додаткового хімічного очищення пектинового екстракту, який передбачається використовувати безпосередньо як рідкий продукт. В основу винаходу було покладено задачу створення способу виробництва рідкого яблучного пектину шляхом використання нових реагентів, технологічних операцій і технологічних параметрів забезпечити отримання рідкого пектинового продукту яблучного пектину з високою гелеутворювальною здатністю, з високими уронидною та метоксильною складовими. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виробництва рідкого яблучного пектину, який включає промивання вторинної яблучної сировини розділення твердої і рідкої фаз, пресування, гідроліз протопектину, нейтралізацію, охолодження, розділення фаз, відстоювання пектинового екстракту, його фільтрування і концентрування упарюванням, згідно винаходу гідроліз протопектину яблучної сировини проводять кислою електроактивованою водою при рН 1,8-2,3 протягом 80180 хв. при температурі 75-80°С і залишковому тиску 40-60 кПа, а потім проводять нейтралізаціюекстрагування лужною електроактивованою водою при температурі 45-50°С протягом 20-25 хв. до рН гідролізної суміші 3,5-4,2. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і очікуваним технічним результатом полягає в наступному. Для виробництва рідкого яблучного пектину як вихідна сировина може використовуватись вторинна яблучна сировина: свіжі яблучні вичавки після отримання соку, сушені і сульфітовані яблучні вичавки. Одержання продукту в рідкому стані має таки переваги: • відсутність у виробництві сушильного обладнання, 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 сировини є основною стадією технологічного циклу, яка визначає фізико-хімічні показники готового продукту, в тому числі його гелеутворювальну здатність, уронідну складову, вміст метоксильних гр уп. Гідроліз є процесом внутрішнім і визначається такими основними факторами: температурою і тривалістю процесу, показником рН середовища, типом гідролізуючого агента, морфологічною структурою рослинної тканини. Як гідролізуючий агент використовується електроактивована вода (ЕАВ), яку отримують в електродиалізній мембранній установці шляхом оброб ки пом'якшеної питної води в камерах, які утворені аніонітовими і біполярними мембранами. Виключення мінеральних кислот дозволяє використати стандартизоване обладнання хімічної і харчової промисловості, виключити стадію спиртового очищення пектину, забезпечити можливість вироблення рідкого пектину без додаткового хімічного очищення. Цей реагент дозволений для використання у харчовій промисловості. Гідроліз протопектину яблучної сировини проводять при рН 1,8-2,3. Такий інтервал значень обрано тому, що при рН нижче 1,8 буде проходити кислотна деетерифікація пектину, яка приводитьдо зменшення метоксильних груп пектину, а значить, погіршується його гелеутворювальна здатність. При рН вище 2,3 недостатньо повно пройде процес гідролізу, значно менше пектинових речовин перейде в розчинну форму, тобто знизиться вихід пектину. З ти х самих причин обрано інтервали значень температури 75-80°С і тривалості гідролізу 80-180 хв. Досягнення високого ступеня гідролізу протопектину сировини і екстрагування пектинових речовин можливе при рН гідролізуючого агента 1,01,2. Оскільки отримання ЕАВ з таким рН пов'язано з високими енерговитратами, а при рН вище 2,3 гідроліз протопектину не є досить ефективним, збільшення концентрації іонів водню у гідролізній суміші може бути досягнуте при кипінні гідролізної суміші під вакуумом. Використання вакууму при проведенні гідролізу яблучних вичавок дозволяє інтенсифікувати процес (знизити рН, температуру, скоротити тривалість), що впливає на фізико-хімічні показники готового продукту - метоксильну складову і гелеутворювальну здатність, які залежать від рН. Інтервал значень залишкового тиску при проведенні гідролізу під вакуумом складає 40-60 кПа. Залишковий тиск менше 40 кПа значно ускладнює апаратурне оформлення процесу. При залишковому тиску більше 60 кПа зростає тривалість гідролізу внаслідок того, що не досягається необхідне значення рН. Інтенсифікація процесу не проходить за рахунок низької швидкості гідролізу, яка, в свою чергу, визначається дифузією гідролізуючого агента у клітини рослинної сировини. Одразу ж по закінченні процесу гідролізу протопектину проводять нейтралізацію екстрагування гідролізної суміші лужною ЕАВ при атмосферному тиску. Це дає можливість скоротити час перебування пектинових речовин у сильнокислому розчині, запобігаючи зниження їх молекулярної маси і вмісту метоксильних груп. Для нейтралізації в реактор з гарячою гідролізною сумішшю додається лужна ЕАВ до досягнення значення рН суміші 3,5-4,2. Екстрагування пектинових речовин відбувається протягом 20-25 хв. при температурі 45-50°С. Такий інтервал рН 3,5-4,2 обрано тому, що це є область стабільності пектинових речовин в розчині. При рН менше 3,8 та рН більше 4,5 змінюється ступінь етерифікації пектину, що, відповідно, впливає негативно на його уронідну складову і метоксильну складову, а це, в свою чергу, погіршує гелеутворювальну здатність готового пектину. 2 39038 Тривалість нейтралізації-екстрагування в інтервалі 20-25 хв. обрано тому, що за менший час проходить неповне вилучення пектинових речовин з рослинної сировини в рідку фазу, внаслідок чого зменшується вихід готово го продукту. Тривалість більше 25 хв. є недоцільною внаслідок подовження технологічного процесу. Температура процесу складає 45-50°С з тих причин, що при охолодженні гідролізної суміші до 50°С припиняються процеси температурної деградації та деетерифікації пектину, які призводять до зменшення його молекулярної маси та ступеня етерифікації. Температура нижче 45°С є недоцільною внаслідок уповільнення масообмінних процесів і збільшення тривалості проведення процесу. Поєднання запропонованих ознак дозволяє забезпечити очікуваний технічний результат отримання рідкого пектинового продукту з високою гелеутворювальною здатністю, високими уронідною та метоксильною складовими. Спосіб здійснюється таким чином. Пектиновмісну сировину (свіжовіджаті, сушені або сульфітовані яблучні вичавки) промивають водою при температурі 25-45°С протягом 25-30 хв. і відділяють воду від промитої сировини. Промиту сировину пресують до вмісту сухи х речовин 1214% і направляють на гідроліз. Гідроліз протопектину яблучної сировини проводять під вакуумом з залишковим тиском 40-60 кПа кислою електроактивованою водою. Параметри процесу: рН 1,8-2,3, тривалість 80-180 хв., температура 75-80°С, співвідношення сировина:кислота 1:(1,2-2,0). По закінченні процесу гідролізу до гідролізної суміші додають лужну електроактивовану воду для проведення нейтралізації-екстрагування, яке проводять при таких параметрах: температура 45 50°С, тривалість 20-25 хв., рН суміші 3,5-4,2 в кінці процесу. Нейтралізовану прогідролізовану масу охолоджують до 25-30°С і направляють її на розділення пектинового екстракту і прогідролізованої сировини. Отриманий яблучний пектиновий екстракт відстоюють 4-5 год., а потім фільтрують і концентрують до концентрації пектинових речовин в рідкому пектині 3,5-4,0%. Приклад 1. Сушені яблучні вичавки промивають водою температурою 30°С 30 хв., відділяють воду, а промиті вичавки відпресовують до вмісту сухи х речовин 13%. Проводять гідроліз вичавок кислою ЕАВ при таких умовах: залишковий тиск (Рзал) 50 кПа, рН 1,7, тривалість (t) 120 хв., температура (Т) 78°С. Потім до прогідролізованої суміші додають лужну ЕАВ і проводять нейтралізаціюекстрагування пектину при таких параметрах процесу: рН 3,2, тривалість (t) 22 хв., температура (Т) 47°С. Нейтралізовану прогідролізовану масу охолоджують до 25°С і відділяють пектиновий екстракт. Екстракт відстоюють 4,5 год., фільтрують і концентрують до вмісту пектину в ньому 3,7%. У готовому рідкому пектині визначають гелеутворювальну здатність, метоксильну і уронідну складові. В даному прикладі при низькому рН процесу нейтралізації-екстрагування пектину (рН 3,2) готовий продукт має дуже низьку метоксильну складову (Мет.скл.=7,8%), внаслідок чого рідкий пектин має незадовільну гелеутворювальну здатність (Гел.зд.=47,61 кПа). Отриманий з нього гель неміцний, консистенція гелю непружна, злам нерівний. Інші приклади здійснення способу наведено у таблиці (сировина - сушені яблучні вичавки). 3 30 30 2 4 30 30 3 30 1 4 5 30 30 30 30 30 t, хв. чавок кла Т, °С яблучних ви при ду Промивання № 50 50 50 50 50 , кПа Рзал 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 рН 120 120 120 120 120 t, хв. Гідроліз ЕАВ 78 78 78 78 78 Т, °С 47 47 47 47 47 Т, °С 22 22 22 22 22 t, хв. 4,5 4,2 3,9 3,5 3,2 рН екстрагування ЕАВ Нейтралізація Таблиця. Спосіб виробництва рідкого яблучного пектину. 52,1 59,9 63,7 66,3 66,5 л., % Ур.ск 8,0 9,8 10,2 46,95 54,50 56,90 53,20 кПа 47,61 % 7,8 8,0 д., Гел.з скл., Мет. лучного пектину Показники рідкого яб В цьому прикладі рідкий пектин має низькі значення уронидної і метоксильної складових, а також незадовільну гелеутворювальну здатність. Гель з нього має незадовільні якісні показники. Продукт має високу уронідну складову, високу метоксильну складову, а також високу гелеутворювальну здатність. Отриманий гель міцний, пружний, має рівний злам і тому може використовуватись як гелеутворювач. Продукт має високу уронідну складову, високу метоксильну складову, а також високу гелеутворювальну здатність. Отриманий гель міцний, пружний, має рівний злам і тому може використовуватись як гелеутворювач. Продукт має високу уронідну складову, високу метоксильну складову, а також високу гелеутворювальну здатність. Отриманий гель міцний, пружний, має рівний злам і тому може використовуватись як гелеутворювач. Рідкий пектин має низьку метоксильну складову і внаслідок цього низьку гелеутворювальну здатність. Отриманий гель має неміцну і непружну структуру, злам нерівний. Висновки 39038 39038 Висновки. Як видно з вищенаведених у таблиці прикладів, оптимальними параметрами проведення процесів виробництва рідкого яблучного пектину є приклади № 2, 3, 4. При меншому (при клад 1) або більшому (приклад 5) значеннях рН процесу нейтралізації-екстрагування гідролізної суміші якісні показники готового продукту є незадовільними. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5