способ получения жидкого пектина

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО ПЕКТИНА, включающий гидролиз-экстракцию пектинсодержащего сырья водой путем кавитационной обработки в гидроакустическом экстракторе-дезинтеграторе, обеспечивающим число кавитации 0,4 1,1, разделение полученной пульпы на жидкую и твердую фазы и концентрирование жидкой фазы ультрафильтрацией, отличающийся тем, что гидролиз-экстракцию сырья осуществляют питьевой водой, разделение полученной пульпы на жидкую и твердую фазы проводят на разделительной центрифуге при числе оборотов ротора 96,6 133,3 с^-1 до получения жидкой фазы, содержащей взвеси в количестве не более 0,3% к ее массе, а для ультрафильтрации используют ацетатцеллюлозные мембраны УАМ 300 350 при скорости протока жидкой фазы 0,3 0,4 м/с и давлении 0,4 0,7 МПа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству пектина и может быть использовано в пищевой промышленности.

Известен способ получения пектина, в котором концентрирование яблочно-пектинового гидролизата осуществляют с помощью полимерных ультрафильтрационных мембран УАМ-150 при давлении 0,8-1,4 МПа и скорости протока 0,5-4 м/с [1]

Недостатком данного способа являются: частая регенерация мембран, что снижает производительность процесса, пропускание гидролизата под высоким давлением, что сокращает срок эксплуатации мембран, а также неравномерность фракционного молекулярного состава получаемого пектина, что приводит к снижению его желирующей способности.

Наиболее близким к предложенному способу является способ получения жидкого пектина из пектинсодержащего сырья (яблочных, цитрусовых и свекловичных выжимок), в котором измельчение сырья, гидролиз и экстракцию пектиновых веществ ведут в гидроакустическом экстракторе дезинтеграторе ГК-5 объемом 5 дм³, обеспечивающем число кавитации 0,4-1,1 при гидромодуле 1 3,1 6,1 10 соответственно.

Для разделения полученной после кавитационной обработки пульпы на жидкую и твердую фазы ее пропускают через мембраны Ф-3, после чего пектинсодержащий водный экстракт разделяют на низко- и высокомолекулярные фракции с одновременной концентрацией на половолоконных мембранах ВСА-15 при давлении 0,18 МПа и скорости протока 0,1 м/с [2]

К недостаткам данного способа относится: применение в процессе производства дистиллированной воды, что усложняет широкое использование данного способа в промышленных условиях, использование на первой стадии фильтрации тефлоновых трубчатых мембран Ф-3, что не позволяет получить жидкую фазу, очищенную от белковых веществ, являющихся балластом и засоряющих мембраны, используемые в ультрафильтрации, а также использование половолоконных мембран ВСА-15, что не позволяет интенсифицировать процесс в целом, поскольку данные мембраны работают при давлении не более 0,5 МПа и скорости протока не более 0,5 м/с. Использование мембран ВСА-15 снижает равномерность фракционного молекулярного состава получаемого пектина, что приводит к снижению его качества. Кроме того, данные мембраны не очень надежны в эксплуатации и выход из строя хотя бы одной сильно загрязняет получаемый концентрат. В результате требуется частая периодическая замена мембран, что существенно усложняет процесс.

Целью изобретения является улучшение качества получаемого жидкого пектина и упрощение процесса производства.

Это достигается тем, что в известном способе получения пектина, включающем гидролиз-экстракцию пектинсодержащего сырья водой путем кавитационной обработки в гидроакустическом экстракторе, разделение полученной пульпы на жидкую и твердую фазы и концентрирование ультрафильтрацией с получением пектина, отличием является то, что гидролиз-экстракцию сырья осуществляют питьевой водой, разделение пульпы проводят на разделительной центрифуге с числом оборотов ротора 96,6-133,3 с^-1 до получения жидкой фазы с содержанием взвеси не более 0,3% к ее массе, при этом для ультрафильтрации используют ультрафильтрационные ацетатцеллюлозные мембраны УАМ 300-350, а процесс проводят при давлении 0,4-0,7 МПа и скорости протока 0,3-0,4 м/с.

Осуществление способа поясняется технологической схемой, представленной на чертеже.

Пектинсодержащее сырье по элеватору 1 направляют в бункер 2, где происходит ее накопление перед кавитационным экстрактором 3, в котором сырье подвергается кавитационной обработке с целью гидролиза-экстракции пектиновых веществ. При этом число кавитации составляет 0,4-1,1 в зависимости от вида пектинсодержащего сырья.

Полученную пульпу насосом 4 перекачивают в вертикальный сборник 5 для равномерной ее подачи насосом 6 на разделительную центрифугу 7. В процессе центрифугирования проводят разделение пульпы на твердую и жидкую фазы. Этот процесс ведут по достижении содержания взвеси в жидкой фазе не более 0,3% к ее массе, что достигается числом оборотов ротора центрифуги 96,6-133,3 с^-1. После этого очищенную жидкую фазу направляют насосом 8 в соответствующий сборник 9.

Далее осуществляют концентрирование жидкой фазы ультрафильтрацией, пропуская ее через мембранную установку 10, снабженную ультрафильтрационными ацетатцеллюлозными мембранами УАМ 300-350. Процесс ведут при давлении 0,4-0,7 МПа и скорости протока жидкой фазы 0,3-0,4 м/с, что обеспечивает интенсификацию процесса и улучшение его качества.

На выходе из мембранной установки получают жидкий пектин, который направляют в подогреватель 11 и направляют в сборник 12. Готовый жидкий пектин отводят из сборника насосом 13.

Использование питьевой воды вместо дистиллированной значительно упрощает процесс производства пектина, так как не требуется дополнительной обработки воды перед гидролизом-экстракцией сырья.

Диапазон роторов разделительной центрифуги подобран таким образом, чтобы максимально удалить из жидкой фазы белковые вещества и получить пектинсодержащий раствор с содержанием взвесей не более 0,3% к ее массе. Именно такая предварительная обработка обеспечивает возможность использования на ультрафильтрации ацетатцеллюлозных мембран УАМ 300-350.

Использование данных мембран обеспечивает получение более чистого концентрата с более равномерным фракционным молекулярным составом, что в конечном итоге приводит к повышению его желирующей способности.

В результате достигается длительный срок службы мембран УАМ 300-350.

Одновременно указанные параметры обеспечивают возможность интенсификации процесса мембранного разделения за счет повышения давления на ультрафильтры УАМ 300-350 до 0,4-0,7 МПа при скорости протока жидкой фазы 0,3-0,4 м/с. Конкретные значения давления и скорости протока выбираются с учетом используемого сырья и определяют выход пектина и его желирующую способность.

П р и м е р 1. 30 кг свежих выжимок цитрусовых плодов, полученных при производстве сока, помещают в экстрактор, заливают 180 л водопроводной воды (гидромодуль 1 6) и проводят гидролиз-экстракцию путем кавитационной обработки в гидроакустическом экстракторе с числом кавитации 0,4 в течение 20 мин. Полученную пульпу подают центробежным насосом в промежуточную емкость, откуда она самотеком поступает на разделительную центрифугу со скоростью вращения ротора 96,6 с^-1. Получают пектинсодержащую жидкую фракцию, которую направляют на концентрирование. Его проводят путем ультрафильтрации с использованием мембран УАМ 300-350 при давлении 0,4 МПа, скорости протока 0,3 м/с и температуре 35^оС.

В результате получают жидкий пектинсодержащий концентрат с содержанием 4,5% сухих веществ, имеющий средний молекулярный вес 106000 усл. ед. прочность желе из полученного пектина составляет 412% по Тарр-Бейкеру, выход пектина составляет 97%

Одновременно осуществляют способ получения пектина по прототипу. 30 кг выжимок цитрусовых плодов (мандариновых) того же качества помещают в гидроакустический экстрактор ГК-5 и проводят гидролиз-экстракцию при числе кавитации 0,4 в течение 20 мин при гидромодуле 1 6. Затем пульпу разделяют на твердую и жидкую фазы на тефлоновых мембранах Ф-3, а полученную жидкую фазу концентрируют на половолоконных мембранах ВСА-15 при давлении 0,18 МПа, скорости протока 0,1 м/с и температуре 25^оС.

Получают жидкий пектин с содержанием сухих веществ 3,7% имеющий средний молекулярный вес 47200 усл. ед. Прочность желе из полученного пектина составляет 400% по Тарр-Бейкеру, выход 94%

П р и м е р 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1.

50 кг свежих яблочных выжимок помещают в экстрактор, заливают 250 л водопроводной воды и проводят гидролиз-экстракцию путем кавитационной обработки в гидроакустическом экстракторе с числом кавитации 1,1 в течение 15 мин. При этом число оборотов ротора в центрифуге устанавливают равным 110 с^-1, а режим ультрафильтрации устанавливают следующим: давление 0,6 МПа, скорость протока 0,35 м-с и температура 40^оС.

Получают жидкий пектин с содержанием сухих веществ 4,5% имеющий молекулярную массу 82000. Прочность желе из полученного пектина составляет 402% по Тарр-Бейкеру, выход пектина 98%

П р и м е р 3. 20 кг измельченных хлопковых створок помещают в экстрактор того же типа, заливают 200 л водопроводной воды. Проводят процесс гидролиза-экстракции с числом кавитации 1,1 в течение 10 мин. Далее все операции осуществляют по примеру 1. При этом число оборотов ротора центрифуги устанавливают равным 133,3 с^-1, а ультрафильтрацию проводят при давлении 0,7 МПа, температуре фракции 45^оС и скорости протока 0,4 м/с.

Полученный пектиновый экстракт имеет содержание сухих веществ 4,5% молекулярную массу 45000, прочность желе из полученного пектина 382% по Тарр-Бейкеру, выход 78%

Таким образом, применение данного способа по сравнению с прототипом позволяет получить пектин с улучшенными качественными показателями при общем упрощении процесса.