способ получения пектина из яблочных выжимок

Формула изобретения

Способ получения пектина из яблочных выжимок, включающий промывку измельченных яблочных выжимок, кислотно-термический гидролиз промытого сырья, водную экстракцию жома, полученного после гидролиза для более полного извлечения пектина, отделение полученных гидролизата и экстракта, осаждение и очистку пектина этиловым спиртом и сушку, отличающийся тем, что перед промывкой исходное сырье подвергают предварительному пропариванию в течение 15 мин для интенсификации отделения балластных веществ, промывку сырья проводят водой при гидромодуле 1 : 6 и температуре 50 - 60^oС, кислотно-термический гидролиз промытого сырья осуществляют 1 : 1,5%-ным раствором лимонной кислоты при гидромодуле 1 : 6, рН 2 - 2,5 и температуре 60 - 70^oС, экстракцию жома проводят водой при 70 - 75^oС, а концентрирование гидролизата-экстракта осуществляют вакуум-выпаркой до содержания пектиновых веществ 10 - 12% к АСВ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам получения студнеобразователей, и может быть использовано в консервной промышленности для производства высоко- и низкосахаристых джемов, конфитюров, в кондитерской промышленности для изготовления пастило-мармеладной продукции, как стабилизатор соков, мороженного, фруктово-молочных напитков и др.

Известен способ получения пектина, включающий обработку пектинсодержащего сырья ферментными препаратами, экстракцию пектина этиловым спиртом и сушку. С целью упрощения способа и сокращения длительности процесса обработку ведут мацерирующими ферментами (авт. св. N 1791455, кл. A 23 L 1/05, 22.04.91). Недостатком данного способа является применение дорогостоящих ферментных препаратов при обработке пектинсодержащего сырья, что значительно удорожает стоимость конечного продукта.

Известен способ получения пектина, включающий приготовление купажной смеси из свекловичного жома и яблочных выжимок, набухание смеси в водном растворе уксусной кислоты, промывку водой, гидролиз смесью, содержащей водные растворы соляной и уксусной кислот, отделение гидролизата, его охлаждение и нейтрализацию. Осаждение пектина ведут 96%-ным этиловым спиртом, а также его очистку, затем пектин сушат. В гидролизующую смесь соляной и уксусной кислот вводят предварительно нагретую и выдержанную при 90-95^oC в течение 15-20 мин молочную сыворотку с кислотностью 290-300^o, при этом массовые соотношения соляной, уксусной и молочной кислот, содержащихся в сыворотке, составляют 1: 9,220-0,660: 0,374-0,943(авт. св. N 2010540, кл. A 23 L 1/0524 от 23.05.90). Из-за остаточного количества используемых реагентов в конечном продукте не достигается такой чистоты пектина, который может быть использован для детского питания, питания больных людей диабетом и др.

Известен способ получения пектина из растительного сырья, включающий подготовку пектинсодержащего сырья к гидролизу, гидролиз протопектина, отделение твердой фазы, концентрирование и охлаждение гидролизата, осаждение пектина, его прессование, измельчение и сушку. Сушку осуществляют в две стадии: предварительно - в потоке теплоносителя с температурой 60-70^oC, а основную - в вихревом потоке с температурой теплоносителя 110-150^oC (авт.св. N 1839086, кл. A 23 L 1/0524, опублик. 03.05.90). Использование высоких температур процесса сушки не обеспечивает получение продукта высокого качества. Кроме того, введение в процесс дополнительных операций на стадии сушки ведет к удорожанию конечного продукта.

Известен способ производства пектина, заключающийся в гидролизе протопектина из свежих выжимок яблок, айвы, груш ферментными препаратами целлюлолического комплекса в количестве 0,1-0,3% от массы сырья, при этом для увеличения выхода пектина сырье замораживают в течение 25-30 мин при -(30-40)^oC с последующей дефростацией горячей водой (соотношение сырье: вода 1: 1). Гидролиз осуществляют при 45-50^oC в течение 2-3 ч. Недостатком данного способа является то, что гидролиз проводится ферментными дорогостоящими препаратами, кроме того, эффект данного способа достигается за счет введения в технологический процесс дополнительной операции, что приводит к усложнению технологической схемы и удорожанию конечного продукта (авт. св. N 467732, кл. A 23 L 1/0524, опублик. 25.04.75).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пектина из растительного сырья, предусматривающий промывку исходного сырья, кислотный гидролиз-экстрагирование промытого сырья, отделение полученного экстракта, его концентрирование, очистку и сушку (патент РФ N2051594, кл. A 23 L 1/0524, опублик. 10.01.96). Согласно этому способу промывку растительного сырья - отходов переработки плодов - выжимок яблок, цитрусовых, айвы проводят водным раствором соляной кислоты с pH 5,6-6,0, кислотный гидролиз-экстрагирование промытого сырья осуществляют путем внесения в него 0,1-0,15%-ного раствора соляной и азотной кислот до pH смеси 4, после чего смесь выдерживают в течение 10-15 мин и вносят 0,2-0,3%-ный раствор фосфорной кислоты до pH смеси 2,0-2,5, концентрирование и очистку полученного экстракта ведут путем ультрафильтрации до получения 5-6%-ного пектинового концентрата с чистотой пектина не менее 90% и мол. м. не менее 20000 и сушку проводят распылением. К недостаткам данного способа относится громоздкость, сложность, энергоемкость. Из-за остаточного количества используемых реагентов в конечном продукте не достигается качество пектина, необходимое для использования в детском питании. Кроме того, использование на стадии концентрирования и очистки гидролизата-экстракта метода ультрафильтрации значительно удорожает процесс. По нашим опытным данным процесс ультрафильтрации не дает необходимой чистоты пектина, промывка пектина спиртом необходима.

Технический результат предлагаемого способа заключается в увеличении выхода пектиновых веществ, повышении качества пектина.

Технический результат предлагаемого способа заключается в увеличении выхода пектиновых веществ, повышении качества пектина за счет того, что на стадии подготовки исходное сырье подвергают предварительному 15-минутному пропариванию для интенсификации отделения балластных веществ, кислотно-термический гидролиз проводят 1-1,5%-ным раствором лимонной кислоты, а также в снижении энергозатрат по воде и электроэнергии за счет уменьшения гидромодулей на стадиях гидролиза, экстракции и регулирования температур на стадиях получения пектина.

Данный технический результат достигается за счет того, что измельченное растительное сырье (яблочные выжимки) с размером частиц 0,6-4,0 мм пропаривают в течение 15 мин для улучшения процесса отделения балластных веществ, промывку сырья проводят водой при гидромодуле 1:6 и температуре 59-60^oC, кислотно-термический гидролиз промытого сырья осуществляют 1-1,5%-ным раствором лимонной кислоты при гидромодуле 1:6, pH 2-2,5 и температуре 60-70^oC, экстракцию жома проводят водой при 70^oC и гидромодуле 1:5, а концентрирование гидролизата-экстракта осуществляют вакуум-выпаркой до содержания пектиновых веществ 10-12% к ABC . Концентрат осаждают и промывают этиловым спиртом и сушат распылением или вакуум-сушкой и измельчают.

Сущность способа заключается в следующем.

Измельченное растительное сырье - яблочные выжимки со степенью измельчения 0,6-4,0 мм (влажные или сульфитированные) подвергают перед промывкой предварительному пропариванию в течение 15 мин, промывают водой при гидромодуле 1: 6 и температуре 50-60^oC, далее отделяют жом (твердый остаток) от экстрагента, экстагент удаляют, а твердый остаток подвергают кислотно-термическому гидролизу 1-1,5%-ным раствором лимонной кислоты (pH гидролизата 2,0-2,5), гидромодуль 1:6, далее фильтрацией отделяют гидролизат, а жом подвергают эксракции водой при соотношении фаз жом:вода 1:5 для более полного извлечения пектиновых веществ, жом отделяют и удаляют, а смесь гидролизата-экстракта упаривают в вакуум-выпарном аппарате до содержания пектиновых веществ 10-12% к ABC. Полученный пектиновый концентрат осаждают, промывают этиловым спиртом, высушивают распылением или на вакуум-сушильной установке, после чего измельчают.

Пример 1.

Две пробы яблочных выжимок по 50 г каждая измельчают до размеров частиц 0,6-4,0 мм. Первую пробу предварительно подвергают 15-минутному пропариванию, а затем проводят промывку пропаренного сырья водой при соотношении фаз - исходное сырье:вода 1:6 и температуре 50-60^oC. Вторую пробу измельченных яблочных выжимок промывают водой при гидромодуле 1:6 и температуре 50-60^oC без предварительного пропаривания. В каждой пробе через каждые 0,2 ч определяют концентрацию извлекаемых (экстрактивных) балластных веществ. Количество выделенных балластных веществ определяют весовым методом. По полученным данным построены графические зависимости концентрации экстрактивных веществ от времени процесса (фиг.1). По полученным данным можно сделать вывод, что при проведении на стадии подготовки предварительного 15-минутного пропаривания быстрее достигается максимум извлечения экстрактивных, балластных веществ.

Пример 2.

Измельченные яблочные выжимки с величиной частиц 0,6-4,0 мм в количестве 200 г пропаривают в течение 15 мин, затем промывают водой при гидромодуле 1: 6 и температуре 50-60^oC. Разделяют 200 г яблочных выжимок на 4 равных пробы по 50 г каждая. Кислотно-термический гидролиз проводят водными растворами минеральных кислот - соляной, азотной, серной и органической кислотой (лимонной) при гидромодуле 1:6 и температуре 60-70^oC, pH 2,0-2,5. Через каждые 0,2 ч определяют содержание (концентрацию) пектиновых веществ в гидролизате кальций-пектатным методом. По полученным данным построены графические зависимости концентрации пектиновых веществ от времени гидролиза (фиг.2). Характер изменения концентрации пектиновых веществ в водном растворе одинаков для минеральных и органических кислот, а концентрация пектиновых веществ выше в растворе, где в качестве гидролизующего агента применялась лимонная кислота.

Пример 3.

300 г измельченных свежих яблочных выжимок со степенью измельчения 0,6-4,0 мм пропаривают в течение 15 мин, затем промывают водой при гидромодуле 1: 6 и температуре 60-70^oC. Далее жидкую фазу отфильтровывают, а жом разделяют на 6 равных частей и проводят кислотно-термический гидролиз экстрагентами с различным процентным содержанием лимонной кислоты в растворе (от 0,5 до 2,5%) при остальных одинаковых условиях (температура процесса 60-70^oC, гидромодуль 1: 6). В каждом случае определяли количество извлеченных пектиновых веществ в растворе гидролизата кальций-пектатным методом. Данные приведены в таблице 1.

Наиболее оптимальным можно считать 1-1,5%-ое содержание лимонной кислоты в гидролизате.

Пример 4.

300 г измельченных яблочных выжимок пропаривают в течение 15 мин, затем промывают водой при температуре 50-60^oC и гидромодуле 1:6. Жидкую фазу удаляют. Жом подвергают кислотно-термическому гидролизу при температуре 60-70^oC, pH 2-2,5, 1-1,5%-ным раствором лимонной кислоты в течение 2 ч при гидромодуле 1:6, жидкую фазу (гидролизат) отделяют, сливают в промежуточную емкость. Жом подвергают экстракции водой для более полного извлечения пектина. Температура процесса 70^oC, гидромодуль 1:5, время экстракции 1,5 ч. Экстракт сливают и объединяют с гидролизатом, в вакуумвыпарном аппарате концентрируют до содержания пектиновых веществ до 10-12% к ABC. Жом удаляют, нейтрализуют и используют по назначению. Пектиновый концентрат осаждают и промывают этиловым спиртом, сушат его распылением или вакуум-сушкой и измельчают. Полученный пектин исследуют по всем основным показателям по ГОСТу 29186-91.

Качественные показатели полученного пектина даны в табл. 2.

Таким образом с помощью данного способа можно получить сухой порошкообразный пектин высокого качества, который удовлетворяет всем основным показателям ГОСТа.