способ производства пектинового концентрата из свекловичного жома

Формула изобретения

1. Способ производства пектинового концентрата из свекловичного жома, предусматривающий гидролиз последнего, экстракцию пектиновых веществ из гидролизованных волокон жома, отделение экстракта и его сгущение вакуум-выпариванием до получения концентрата, отличающийся тем, что жом перед гидролизом обрабатывают острым паром с температурой 125-130^oС в течение 15-20 мин, при этом его гидролиз проводят 2,0-2,5%-ным раствором перекиси водорода в течение 15-20 мин с последующим отделением раствора от гидролизованного жома, причем его экстракцию осуществляют водой с рН 5,5-6,0 при 70-75^oС.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрат высушивают до порошкообразного состояния.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к переработке отходов свеклосахарного производства - жома - с целью получения продукта пищевого назначения - пектинового концентрата.

Известен способ получения пищевого пектина из сухого свекловичного жома (SU 1650064 А1, 23.05.91 г.), предусматривающий промывку сырья водой с температурой 15-25^oС в течение 10-20 минут. Кислотный гидролиз проводят при непрерывном отборе гидролизата с нагревом его до 73-78^oС и повторным пропуском через слой жома кратностью 3-6 раз до получения конечного гидролизата с содержанием пектиновых веществ 0,9-1,4%, экстрагирование проводят водой при непрерывном отборе экстракта с нагревом его до 65-70^oС с повторным пропуском через слой жома кратностью 3-6 раз, отбирают экстракт с содержанием пектиновых веществ не менее 0,2%, полученный экстракт смешивают с гидролизатом, пектиновые вещества осаждают спиртом, прессуют и сушат. После осаждения пектина спиртово-кислотную смесь очищают фильтроперлитом, известковым молоком, отделяют спирт и возвращают на повторный гидролиз.

К недостаткам этого способа следует отнести сложность и многостадийность процессов, использование дорогостоящих химических реагентов (спирта), большое количество промышленных стоков, вредных для окружающей среды.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ производства пектинового концентрата (RU 2000713 С1, 15.10.93 г.), предусматривающий измельчение корнеплодов сахарной свеклы, обработку острым паром при температуре 103-105^oС в течение 7-8 минут, отделение сока от жома, его гидролиз и экстракцию пектиновых веществ из волокон жома пищевой органической кислотой, например лимонной или молочной, при рН 2,0-3,0 и температуре 38-42^oС в течение 12-15 минут, отделение полученного экстракта, смешивание сока и экстракта, сгущение смеси путем вакуум-выпаривания при температуре 50-60^oС до достижения содержания сухих веществ в полученном концентрате 58-60% и добавление в него пищевой органической кислоты до рН 3,0-4,0.

Недостатком этого способа является недостаточно высокое содержание пектиновых веществ в готовом концентрате. Кроме того, распад сахарозы в результате кислотного гидролиза приводит к образованию большого количества красящих веществ, которые повышают цветность получаемого концентрата и ухудшают его чистоту. Все водорастворимые вещества сахарной свеклы переходят в готовый продукт, в том числе вредные для человека (сапонины, соли тяжелых металлов, пестициды, нитраты и др. ), и придают концентрату специфический свекловичный запах, привкус и темный цвет. Использование дорогостоящих пищевых органических кислот (лимонной, молочной) в значительной степени повышает себестоимость концентрата.

Технический результат изобретения заключается в увеличении содержания пектиновых веществ в готовом продукте, снижении его цветности и улучшении, таким образом, качества концентрата.

Для достижения этого технического результата в предложенном способе производства пектинового концентрата из свекловичного жома, предусматривающем гидролиз последнего, экстракцию пектиновых веществ из гидролизованных волокон жома, отделение экстракта и его сгущение вакуум-выпариванием до получения концентрата, жом перед гидролизом обрабатывают острым паром с температурой 125-130^oС в течение 15-20 минут. Гидролиз жома проводят 2,0-2,5%-ным раствором перекиси водорода в течение 15-20 минут с последующим отделением раствора от гидролизованного жома. Его экстракцию осуществляют водой с рН 5,5-6,0 при температуре 70-75^oС. Концентрат можно высушивать до порошкообразного состояния.

Способ поясняется технологической схемой, изображенной на чертеже.

Способ производства пектинового концентрата из свекловичного жома заключается в следующем.

В качестве сырья используют сырой прессованный жом. Возможно также использование сухого жома, который предварительно промывают и замачивают для набухания и удаления нежелательных примесей. Жом обрабатывают острым паром с температурой 125-130^oС в течение 15-20 минут в шнековом аппарате непрерывного действия. Конденсат, содержащий вымытые из жома растворимые вещества (остатки сахарозы, несахара), удаляется из аппарата. Обработка жома паром с указанными параметрами позволяет в большей степени увеличить клеточную проницаемость растительной ткани, провести глубокую стерилизацию и дезодорацию сырья, практически полностью разложить и удалить вещества, которые обусловливают специфический свекловичный запах и привкус готового продукта.

После паровой обработки проводят гидролиз растительной массы 2,0-2,5%-ным раствором перекиси водорода для перевода водонерастворимого протопектина в растворимый пектин. Процесс гидролиза проводят при рН среды 4,2-4,4, температуре 50-55^oС в течение 15-20 минут в непрерывнодействующем шнековом аппарате. Под действием перекиси водорода в водорастворимый пектин переходит до 30% протопектина. В указанных условиях перекись водорода в отличие от минеральных и органических пищевых кислот действует на пектиновые вещества мягко, без изменения их молекулярной массы, с меньшим образованием побочных веществ, ухудшающих качество продукта при последующих технологических операциях. В мягких условиях гидролиза практически не разрушается нативная структура макромолекул пектина, благодаря чему сохраняется его комплексообразующая способность (связывание тяжелых металлов) и другие полезные свойства. В результате реакции перекиси водорода с феруловой кислотой, входящей в состав пектиновых веществ, образуются поперечные связи между молекулами пектина через феруловые кислые остатки, что увеличивает молекулярную массу пектиновых веществ. Восстановление кратных связей повышает стойкость концентрата к деполимеризации пектина при хранении, увеличивает его термоустойчивость при последующем сгущении. Кроме того, одновременно происходит обесцвечивание растительной массы.

По окончании процесса гидролиза твердую фазу отделяют от раствора прессованием на шнековом прессе до содержания сухих веществ 16-18%. Раствор с остаточным содержанием перекиси водорода 0,5-0,6% из пресса направляют в сборник для приготовления 2,0-2,5%-ного рабочего раствора из более концентрированного раствора Н₂О₂.

Осветленную и отпрессованную гидролизованную массу, содержащую 20-29% пектиновых веществ, в том числе 8-10% водорастворимых, направляют в противоточный экстрактор для извлечения водорастворимого пектина. Процесс экстракции проводят водой с рН 5,5-6,0, гидромодуль 1:5, при температуре 70-75^oС в течение 60-70 минут. Возможно использование деминерализованной воды в качестве экстрагента, что позволит снизить концентрацию солей и зольность готового продукта.

После экстракции массу прессуют в шнековом прессе до содержания сухих веществ 16-18%. Отпрессованные растительные волокна с остаточным содержанием 10-12% протопектина и 3,0-3,5% водорастворимого пектина направляют на производство пищевых свекловичных волокон.

Полученный экстракт пектиновых веществ, содержащий 0,8-1,0% сухих веществ, в том числе 0,4-0,5% водорастворимого пектина, сгущают вакуум-выпариванием до содержания пектиновых веществ 5,0-5,5%. Процесс сгущения проводят в вакуум-аппарате при остаточном давлении 0,78-0,80 атм, что соответствует температуре кипения 62-64^oС.

Готовый пектиновый концентрат расфасовывают и направляют потребителям. Продукт имеет светло-желтый цвет без свекловичного запаха и привкуса. Концентрат содержит 5,0-5,5% пектиновых веществ при общем содержании сухих веществ 8,0-10,0%.

Возможно также высушивание концентрата до порошкообразного состояния в распылительной сушилке или сушилке с фонтанирующим слоем до содержания сухих веществ 86-90%, что значительно снижает объем готового продукта и повышает его срок годности.

Пектиновый концентрат характеризуется следующими показателями: содержание сухих веществ 8,0-10,0%, в том числе пектина 5,0-5,5%; рН концентрата 4,0-4,1; зольность 0,05-0,06%; углеводы 2,9-3,0%; протеины, аминокислоты, органические кислоты 0,8-0,9%; комплексообразующая способность 7,0-7,2 мг свинца на 1 мл концентрата. Цвет концентрата - светло-желтый, запах и привкус отсутствуют.

Пектиновые вещества концентрата в своем составе имеют: свободные карбоксильные группы 8,8-8,9%; метоксильные группы 7,5-7,6%; ацетильные группы 0,46-0,50%; полиурониды 55,0-55,5%; нейтральные углеводы 23-24%.

В пектиновом концентрате, полученном по описанному способу, содержание пектиновых веществ 5,0-5,5%, что почти в 1,5 раза больше, чем в известном, содержащем 2,8-3,7% этих веществ. Его чистота выше, а цветность ниже, чем у концентрата, полученного по известному способу.

Концентрат может быть использован как биологически активная пектинсодержащая добавка к пищевым продуктам, например напиткам, кондитерским и хлебобулочным изделиям.

Пример

100 кг свежего прессованного жома с содержанием сухих веществ 16% подвергают паровой обработке острым паром с температурой 128^oС в течение 20 минут в шнековом аппарате непрерывного действия с удалением получаемого конденсата.

По окончании паровой обработки проводят гидролиз жома 2,0% раствором перекиси водорода в течение 20 минут при температуре 50^oС в шнековом аппарате непрерывного действия. Под действием Н₂О₂ до 30% протопектина переходит в водорастворимый пектин при одновременном обесцвечивании, стерилизации и дезодорации массы. Гидролизованную массу прессуют в шнековом прессе до содержания сухих веществ 16%. Жидкую фракцию - раствор с остаточным содержанием 0,5% перекиси водорода - возвращают в сборник для приготовления 2,0% рабочего раствора из 35%-ного исходного раствора Н₂О₂.

Отпрессованную массу направляют в противоточный шнековый экстрактор, в котором проводят процесс экстрагирования водой с рН 5,5, гидромодуль 1:5, при температуре 75^oС в течение 65 минут. Полученный экстракт отделяют от волокон в шнековом прессе. Отпрессованные, осветленные волокна с содержанием сухих веществ 16%, в том числе 3,2% пектиновых веществ, направляют на производство пищевых свекловичных волокон. Экстракт с содержанием сухих веществ 0,9%, в том числе 0,4% пектина, направляют в вакуум-аппарат для сгущения при остаточном давлении 0,78 атм, что соответствует температуре кипения 63^oС. Длительность сгущения составляет 90 минут до достижения концентрации сухих веществ 9%, в том числе пектиновых веществ 5,0%.

Выход концентрата составляет 33% к массе прессованного жома.

Полученный пектиновый концентрат имеет следующие физико-химические показатели: содержание сухих веществ 9,0%, в том числе пектина 5,2%; углеводы 3,0%; протеины, аминокислоты, органические кислоты 0,8%; зольность 0,05%; рН концентрата 4,05; комплексообразующая способность 7,1 мг свинца на 1 мл концентрата. Цвет концентрата светло-желтый, запах и привкус отсутствуют.

Пектиновые вещества в своем составе имеют свободные карбоксильные группы 8,8%, метоксильные группы 7,5%, ацетильные группы 0,46%, полиурониды 55,3%, нейтральные углеводы 23,5%.

Способ получения пектинового концентрата позволяет получить готовый продукт повышенной чистоты с большим содержанием пектиновых веществ (5,0-5,5%) по сравнению с известным (2,8-3,7%) и с пониженной цветностью благодаря использованию мягких условий при гидролизе и экстракции.

Полученный пектиновый концентрат применим в пищевой промышленности в качестве добавки при производстве различных пищевых продуктов с целью увеличения их пищевой и биологической ценности.