СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПЕКТИНА Российский патент 2005 года по МПК C08B37/06 A23L1/524 

Изобретение относится к технологии производства пектина из растительного сырья.

Известен способ производства пектина, предусматривающий смешивание пектинсодержащего сырья с водой, обработку смеси в роторно-кавитационном экстракторе, разделение фаз и выделение пектина из жидкой фазы (Поджуев А.В., Совершенствование технологии производства пектина из сульфитированных яблочных выжимок. Автореферат дис. к.т.н. - М.: МГЗИПП, 1999).

Способ предусматривает обработку смеси в единственном роторно-кавитационном экстракторе при постоянных параметрах гидромодуля и индекса кавитации, в зависимости от которых изменяется выход пектиновых веществ и их концентрация в жидкой фазе. Автор работы показывает, что максимальный выход пектина из сырья, приблизительно соответствующий равновесной концентрации в жидкой и твердой фазах, достигается при гидромодуле от 1:7 до 1:11 для различных видов сырья. Это обусловливает низкую концентрацию пектина в жидкой фазе и высокие энергозатраты на его выделение любыми известными методами.

Техническим результатом изобретения является сокращение удельных энергозатрат за счет обеспечения повышения концентрации пектина в жидкой фазе при одновременном повышении эффективности его выделения из исходного сырья.

Этот результат достигается тем, что в способе производства пектина, предусматривающем смешивание пектинсодержащего сырья с водой, обработку смеси в роторно-кавитационном экстракторе, разделение фаз и выделение пектина из жидкой фазы, согласно изобретению используют несколько последовательно установленных роторно-кавитационных экстракторов, перемещение через которые пектинсодержащего сырья и воды осуществляют в противоположных направлениях, а обработку в них осуществляют при индексах кавитации, увеличивающихся в каждом последующем роторно-кавитационном экстракторе в направлении перемещения воды, которые определяют по формуле:

где P_ki - индекс кавитации в i-м роторно-кавитационном экстракторе;

i - порядковый номер роторно-кавитационного экстрактора в направлении перемещения воды;

n - количество последовательно установленных роторно-кавитационных экстракторов.

Способ реализуется следующим образом.

Пектинсодержащее растительное сырье и воду загружают в батарею последовательно установленных роторно-кавитационных экстракторов и перемещают их последовательно через роторно-кавитационные экстракторы в противоположных направлениях по замкнутому контуру до выхода на установившийся режим. Далее начинают отводить жидкую и твердую фазу с противоположных сторон батареи роторно-кавитационных экстракторов и подпитывать ее пектинсодержащим сырьем и водой. Как и в любом другом противоточном массообменном процессе в данном случае содержание экстрактивных веществ, в том числе и пектина, в жидкой фазе нарастает, а в твердой фазе убывает в направлении их перемещения. Соотношение твердой и жидкой фаз в роторно-кавитационных экстракторах задают в пределах от 1:7 до 1:11 в зависимости от вида используемого сырья по известным зависимостям, описанным, в том числе, в наиболее близком аналоге. Поскольку повышение содержания в жидкой фазе пектина приводит к повышению ее вязкости, индекс кавитации увеличивают в каждом роторно-кавитационном экстракторе по направлению перемещения воды в соответствии с уравнением (1), что обеспечивает ступенчатое возрастание индекса кавитации от 0,7 в первом по направлению перемещения воды роторно-кавитационном экстракторе до 1,4 в последнем с постоянным шагом. Помимо обеспечения необходимых условий гидролиза протопектина это позволяет обеспечить размер частиц твердой фазы на выходе таковым, который позволяет отделить ее от жидкой фазы посредством простой или центробежной фильтрации, и сокращает потери воды.

При реализации описанной технологии концентрация пектиновых веществ в жидкой фазе на выходе в любом случае выше, чем в наиболее близком аналоге, и асимптотически приближается к концентрации пектиновых веществ в исходном сырье по мере увеличения количества последовательно установленных в батарее роторно-кавитационных экстракторов. Это обеспечивает сокращение энергозатрат на выделение пектина из жидкой фазы при любом известном методе проведения этого процесса, а при использовании химических осадителей пектина дополнительно - сокращение расхода последних.

Помимо того, следует отметить, что остаточное количество пектина в сырье на выходе твердой фазы при реализации данной технологии всегда заведомо ниже, чем в наиболее близком аналоге, и асимптотически приближается к нулю по мере увеличения количества последовательно установленных в батарее роторно-кавитационных экстракторов. Это позволяет сделать вывод о повышении эффективности выделения пектиновых веществ и сокращении их необратимых потерь.

Однако следует отметить, что увеличение количества последовательно установленных в батарее роторно-кавитационных экстракторов при сохранении неизменным общего времени кавитационной обработки сырья по сравнению с наиболее близким аналогом неизбежно ведет к увеличению общего времени технологического цикла за счет времени, необходимого на разделение фаз между каждыми двумя последовательно установленными роторно-кавитационными экстракторами. Исходя из этого, при существующем уровне развития техники с учетом стоимости соответствующего оборудования, труда, энергии и целевого продукта, увеличение количества последовательно установленных роторно-кавитационных экстракторов более 8 представляется экономически нецелесообразным.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет сократить удельные энергозатраты и увеличить удельный выход пектиновых веществ из растительного сырья.

Общепринятыми методами установлено соответствие полученного по изобретению продукта понятию «пектин» по ГОСТ Р 51806 - 2001.

Описан способ производства пектина, предусматривающий смешивание пектинсодержащего сырья с водой, обработку смеси в роторно-кавитационном экстракторе, разделение фаз и выделение пектина из жидкой фазы, отличающийся тем, что используют несколько последовательно установленных роторно-кавитационных экстракторов, перемещение через которые пектинсодержащего сырья и воды осуществляют в противоположных направлениях, а обработку в них осуществляют при индексах кавитации, увеличивающихся в каждом последующем роторно-кавитационном экстракторе в направлении перемещения воды, которые определяют по формуле: Р_ki=0,7·[1+(i-1):(n-1)], где P_ki - индекс кавитации в i-м роторно-кавитационном экстракторе; i - порядковый номер роторно-кавитационного экстрактора в направлении перемещения воды; n - количество последовательно установленных роторно-кавитационных экстракторов, при соотношении твердой и жидкой фаз в роторно-кавитационных экстракторах в пределах от 1:7 до 1:11. Способ позволяет сократить удельные энергозатраты и увеличить удельный выход пектина.

Способ производства пектина, предусматривающий смешивание пектинсодержащего сырья с водой, обработку смеси в роторно-кавитационном экстракторе, разделение фаз и выделение пектина из жидкой фазы, отличающийся тем, что используют несколько последовательно установленных роторно-кавитационных экстракторов, перемещение через которые пектинсодержащего сырья и воды осуществляют в противоположных направлениях, а обработку в них осуществляют при индексах кавитации, увеличивающихся в каждом последующем роторно-кавитационном экстракторе в направлении перемещения воды, которые определяют по формуле

где P_ki - индекс кавитации в i-м роторно-кавитационном экстракторе; i - порядковый номер роторно-кавитационного экстрактора в направлении перемещения воды; n - количество последовательно установленных роторно-кавитационных экстракторов,

при соотношении твердой и жидкой фаз в роторно-кавитационных экстракторах в пределах от 1:7 до 1:11.