СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕКТИНА Российский патент 1998 года по МПК C08B37/06 

Изобретение относится к химии и технологии высокомолекулярных природных соединений, в частности - пектина, и может быть использовано для промышленного получения пектина из отходов растительного сырья перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса.

Известен способ получения пектина, включающий экстракцию растительного сырья раствором азотной кислоты, отделение экстракта, концентрирование экстракта выпаркой, осаждение пектина этиловым спиртом и сушку пектина [1].

Использование в этом способе этилового спирта удорожает процесс, а также усложняет его, так как необходимо проводить регенерацию этилового спирта перегонкой, при этом кислый кубовый остаток сливается и загрязняет окружающую среду.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пектина, включающий обработку растительного сырья в экстракторе, отделение экстракта от частиц сырья и разделение на концентрат и фильтрат с помощью ультрафильтрации, сушку целевого продукта [2].

Полученный этим способом фильтрат, содержащий кислоту и балластные вещества (в частности, сахара), сбрасывается в канализацию, что является существенным недостатком, так как он загрязняет окружающую среду и происходит потеря цепных пищевых компонентов.

Задачей изобретения является уменьшение загрязнения окружающей среды, а также экономия реагентов.

Это достигается в результате того, что в способе получения пектина, включающем обработку растительного сырья в экстракторе, отделение экстракта от частиц сырья, разделение экстракта на концентрат и фильтрат с помощью ультрафильтрации, последнюю осуществляют в непрерывном режиме на многоступенчатой установке, причем фильтрат первых ступеней возвращают в экстрактор, а перед подачей концентрата на последние ступени его разбавляют водой. Кроме того, перед возвратом в экстрактор фильтрата первых ступеней ультрафильтрационной установки из него с помощью электродиализа может быть выделен раствор сахаров. Такой же обработке вместе с фильтратом первых ступеней установки может подвергнуться и фильтрат остальных ступеней.

Такое выполнение способа позволяет при сохранении качества готового продукта существенно уменьшить количество сбрасываемых жидкостей и уменьшить расход воды и кислоты на экстракцию за счет того, что основная часть фильтрата, получаемая на первых ступенях ультрафильтрационной установки и содержащая значительное количество кислоты, возвращается в экстрактор для приготовления экстрагента. Дополнительный эффект может быть получен за счет того, что в экстрактор может возвращаться кислый раствор после электродиализа фильтрата со всех ступеней ультрафильтрационной установки. Кроме того, электролиз фильтрата, содержащего помимо кислоты много других балластных веществ типа сахаров, имеющих пищевую и биологическую ценность, позволяет получить раствор этих сахаров, который может в дальнейшем перерабатываться, например сбраживаться, для получения спирта. К тому же малые количества фильтрата на последних ступенях установки позволяют уменьшить затраты на его очистку при сбросе в канализацию.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлена схема осуществления способа.

На фиг. 1 показан вариант с непосредственным направлением фильтрата первых ступеней на экстракцию; на фиг. 2 - вариант с его обработкой в электродиализном аппарате; на фиг. 3 - вариант с обработкой в электродиализном аппарате фильтрата со всех ступеней ультрафильтрационной установки.

Предлагаемый способ получения пектина осуществляется следующим образом.

Растительное сырье обрабатывается в экстракторе 1 кислым раствором, затем экстракт в аппарате 2 отделяется от частиц сырья и последовательно обрабатывается на четырех ступенях 3, 4, 5 и 6 ультрафильтрационной установки. Фильтрат с первых ступеней 3, 4 установки возвращается в экстрактор 1. Перед подачей концентрата в последние ступени 5, 6 установки его разбавляют водой, что позволяет извлечь из концентрата пектина больше балластных веществ. В сушилке 7 из концентрата получают сухой пектин.

Перед возвратом в экстрактор 1 из фильтрата первых ступеней 3, 4 ультрафильтрационной установки с помощью электродиализатора 8 может быть выделен раствор сахаров, который перерабатывается, например сбраживается, для получения спирта. Вместе с фильтратом первых ступеней 3, 4 так же может обрабатываться и фильтрат остальных ступеней 5, 6.

Пример 1. В экстрактор 1 в виде емкости из нержавеющей стали с водяной рубашкой засыпали 10 кг сухой яблочной выжимки, полученной в процессе производства сока, затем заливали 100 л воды при температуре 50^oC. Через 30 мин воду сливали для удаления мусора и части сахаров. В емкость после этого заливали еще 100 л воды при 80^oC и добавляли в нее соляную кислоту, доводя значение pH до 2,0. Процесс экстракции вели в течение 50 мин, после чего экстракт слили, пропустив через сетку с размером ячеек 20 мкм. Более тонкую очистку экстракта от остатков растительного сырья вели на узле 2 в виде центробежного сепаратора.

Полученный экстракт - прозрачную жидкости направили на первую ступень 3 ультрафильтрационной установки, где произошло удаление части воды из экстракта в виде фильтрата. Затем экстракт последовательно переходил во вторую 4, а далее - в третью 5 и четвертую 6 ступени ультрафильтрационной установки. Количество экстракта после первой и второй ступени уменьшилось в 5 раз, однако на третьей и четвертой ступени в экстракт добавили чистую воду в количестве трех объемов экстракта. На выходе из последней ступени объем экстракта составлял 15% от первоначального. Экстракт с содержанием пектина 3-3,5% направили на сушилку 7, откуда вышел готовый сухой порошкообразный продукт.

Фильтрат с первой и второй ступени в количестве 80 л возвращали на обработку следующей партии выжимок, соответственно добавив кислоты до pH 2.

Фильтрат после третьей и четвертой ступени в количестве 60 л содержал в 3,5 раза меньше кислоты и других веществ и давал гораздо меньшую нагрузку на очистные сооружения.

Пример 2. То же, что в примере 1, но фильтрат с первой 3 и второй 4 ступени направили в электродиализный аппарат 8, где его делили на два потока - первый, содержащий 90% кислоты в количестве 80% от входящего потока, и второй, слабокислый, содержащий менее 10% кислоты. Второй поток, слабокислый и сладкий на вкус, содержащий основное количество сахаров и других низкомолекулярных веществ, направили на сбраживание. Первый поток с кислотой возвратили в экстрактор 1.

Пример 3. То же, что и в примере 2, но через электродиализный аппарат 8 пропускали фильтрат со всех ступеней. При этом получали более разбавленный раствор сахаров (примерно в 1,5 раза) и более слабый раствор кислоты, но общее количество всех возвращаемых веществ было на 10% больше. Общее время проведения электродиализа и соответственно энергозатраты увеличились на 50%.

Использование: промышленное получение пектина из отходов растительного сырья перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса. Сущность изобретения: способ получения пектина включает обработку растительного сырья в экстракторе 1, отделение экстракта от частиц сырья в аппарате 2, разделение экстракта на концентрат и фильтрат с помощью ультрафильтрации в непрерывном режиме на установке со ступенями 3, 4, 5, 6. Фильтрат с первых ступеней 3, 4 возвращают в экстрактор 1, а перед подачей экстракта на остальные ступени 5, 6 его разбавляют водой. Перед возвратом в экстрактор фильтрата с первых ступеней ультрафильтрационной установки из него с помощью электродиализатора 8 может быть выделен раствор сахаров. Вместе с фильтратом первых ступеней 3, 4 ультрафильтрационной установки может обрабатываться в электродиализаторе 8 и фильтрат остальных ступеней 5, 6. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ получения пектина, включающий обработку растительного сырья в экстракторе, отделение экстракта от частиц сырья, разделение экстракта на концентрат и фильтрат с помощью ультрафильтрации с последующей сушкой целевого продукта, отличающийся тем, что ультрафильтрацию осуществляют в непрерывном режиме на многоступенчатой установке, причем фильтрат первых ступеней возвращают в экстрактор, а перед подачей концентрата на остальные ступени его разбавляют водой. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед возвратом в экстрактор фильтрата с первых ступеней ультрафильтрационной установки из него с помощью электродиализа выделяют раствор сахаров. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вместе с фильтратом первых ступеней ультрафильтрационной установки обрабатывается фильтрат остальных ступеней.