СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕКТИНА Российский патент 2006 года по МПК C08B37/06 

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности, может быть использовано для получения пектина или пектиносодержащих продуктов из растительного сырья (например, свекловичного жома).

Известен способ получения пектина, включающий в себя процессы набухания (гидратации), гидролиза в растворе кислоты, экстракции противотоком и нейтрализации полученного экстракта, отличающийся тем, что указанные операции проводятся раздельно (см. Донченко Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов. М.: ДеЛи, 2000, с.126).

Недостатком этого способа является низкая производительность, недостаточная степень извлечения целевого продукта, большой расход реагентов.

Известен способ получения пектина, включающий в себя операции гидролиза и экстракции пектиновых веществ из растительного сырья с применением полигармонического вибрационного воздействия в диапазоне частот 15-50 Гц (см. патент РФ №22011938, БИ №10, 2003).

Недостатком указанного способа является большой расход реагентов и необходимость проведения отдельно операций набухания и нейтрализации, что увеличивает суммарное время процесса выделения пектина из растительного сырья.

Задача изобретения - ускорение суммарного процесса выделения пектина из растительного сырья и уменьшение расхода реагентов.

Поставленная задача достигается тем, что в существующем способе получения пектина, включающем операции набухания растительного сырья, гидролиза и экстракции с применением полигармонического вибрационного воздействия с частотой 15-50 Гц, процессы набухания и гидролиза проводят в одну стадию раствором соляной кислоты с последующим разделением твердой и жидкой фазы и возвратом последней для повторного проведения процессов набухания и гидролиза растительного сырья, а отделенную твердую фазу разбавляют водой и используют для экстракции пектиновых веществ при вибрационном воздействии, затем полученный экстракт концентрируют и очищают на ультрафильтрационной установке до получения пектинового концентрата, который высушивают на вакуумной сушке.

Сравнение заявляемого способа с прототипом показывает, что он отличается от него тем, что процессы набухания и гидролиза проводят в одной операции, причем используемый раствор после разделения фаз возвращают для повторного применения, а отделенную твердую фазу разбавляют водой, используют для экстракции пектиновых веществ при вибрационном воздействии, затем полученный экстракт концентрируют и высушивают.

Это соответствует критерию изобретения «новизна». Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники, что соответствует критерию изобретения «технический уровень».

Совокупность заявляемых признаков обеспечивает достижение задачи изобретения - ускорение суммарного процесса выделения пектина из растительного сырья и уменьшение расхода реагентов.

Сущность способа заключается в следующем.

Процессы набухания (гидратации, т.е. насыщения водой и гидролиза, при котором нерастворимый в воде протопектин растительного сырья в присутствии катализаторов - ионов водорода переходит в растворимый в воде пектин) в применяемых условиях протекают достаточно быстро и слабо зависят от гидромодуля раствора (соотношения масс твердой и жидкой фаз) и перемешивания (вибрационного воздействия). В связи с этим они могут быть объединены в одной операции. Процесс экстракции - переход растворимого пектина из твердой фазы в жидкую фазу (воду) под действием градиента концентрации практически не зависит от концентрации ионов водорода (кислая среда). Поэтому кислый раствор, используемый для операции гидролиза, может быть отделен от твердой фазы для повторного использования па стадии набухания - гидролиза.

Твердая фаза, содержащая искомый продукт (пектин), разбавленная водой до оптимального гидромодуля, направляется на экстракцию с вибрационным воздействием. При этом pH получаемого экстракта достаточно высокое (>4), не требующее дополнительной нейтрализации. Таким образом, уменьшается суммарное время проведения процесса выделения пектина из растительного сырья и расход используемых реагентов, что существенно сокращает технологический процесс.

Пример 1 осуществления изобретения.

Для проведения операции набухания - гидролиза 120 г сушеного свекловичного жома смешивали с 800 г раствора соляной кислоты (pH 0,6, температура 85°C, гидромодуль 1:7) и выдерживали в течение 4 мин. Зачем на фильтре из синтетической ткани отделяли твердую фазу, разбавляли дистиллированной водой (гидромодуль 1:25) и проводили экстракцию при температуре 80°С, при вибрационном воздействии с частотой 15-50 Гц в течение 25 мин. Степень экстракции достигала 93%. Далее пектиносодержащая пульпа поступала на центрифугу, где отделялся пектиносодержащий экстракт (pH экстракта 4,5). Затем полученный экстракт концентрировался и очищался (диафильтрация) на ультрафильтрационной установке до получения пектинового концентрата (содержание пектиновых веществ 4,5-5%). При необходимости получения порошкообразного пектина концентрат высушивался на вакуумной сушке до влажности 10-14%.

Пример 2 осуществления изобретения.

120 г сушеного жома смешивали с 800 мл раствора соляной кислоты (pH - 1.0, температура 90°C, гидромодуль 1-7) и выдерживали в течение 7 мин.

Затем отфильтровывали твердую фазу, смешивали ее с дистиллированной водой (гидромодуль 1:25) и при температуре 80°С проводили экстракцию с вибрационным воздействием с частотой 15-50 Гц в течение 25 мин. Степень экстракции достигала 92%. Далее пектиносодержащая пульпа поступала на центрифугу, где отделялся пектиновый экстракт (рН 4,9). Затем полученный экстракт направлялся на ультрафильтрационное концентрирование и очистку. Концентрат содержал 4,5-5,0% водорастворимого пектина. Для получения порошкообразного пектина проводили вакуумную сушку.

В таблице 1 приведены сравнительные данные по известному и предлагаемому способам получения пектинового экстракта.

Таблица 1СпособВремя получения экстракта, минРасход реагентовобъем к-ты, %вес нейтрал. агента, %Прототип:Набухание водой - 30100100Гидролиз-экстракц. - 25Нейтрализация - 5Центрифугирование - 15Всего: 75Предлагаемый способ: 5 Пример 1Набухание-гидролиз - 4Фильтрация - 5Экстракция - 25Центрифугирование - 15Всего: 49Пример 2Набухание-гидролиз - 83,3 Фильтрация - 5Экстракция - 25Центрифугирование - 15Всего - 52

Как видно из таблицы 1, по предлагаемому способу существенно уменьшаемся время получения пектинового экстракта и расход используемых реагентов.

Для подтверждения природы и качества целевого продукта, полученного на экспериментальной установке, приводим результаты анализа, выполненного по известным (стандартным) методикам (см. Л.В.Донченко. Технология пектина и пектинопродуктов. М:. ДеЛи, 2000, с.209) (таблица 2).

Таблица 2
Качественные и количественные характеристики пектина, полученного из свекловичного жома по предлагаемой технологии№ п/пПоказательРезультат анализаМетодика определения12341Внешний видПорошок бежевого цветаВизуально2Содержание пектина в концентрате45-48 г/лКальций-пектатный метод3Степень этерификации порошкообразного продукта44%Объемное титрование4Массовая доля галактуроновой кислоты в целевом продукте69%Весовой метод5Комплексообразующие свойства целевого продукта280 мг Рв/гТригонометрическое титрование

Описан способ получения пектина, включающий операции набухания растительного сырья, гидролиза и экстракции с применением полигармонического вибрационного воздействия с частотой 15-50 Гц, причем процессы набухания и гидролиза проводят в одну стадию раствором соляной кислоты с последующим разделением твердой и жидкой фазы и возвратом последней для повторного проведения процессов набухания и гидролиза растительного сырья, а отделенную твердую фазу разбавляют водой и используют для экстракции пектиновых веществ при вибрационном воздействии, затем полученный экстракт концентрируют и очищают на ультрафильтрационной установке до получения пектинового концентрата, который высушивают на вакуумной сушке. Способ позволяет уменьшить затраты времени на проведение процесса получения пектина и уменьшить расходы реагентов. 2 табл.

Способ получения пектина, включающий операции набухания растительного сырья, гидролиза и экстракции с применением полигармонического вибрационного воздействия с частотой 15-50 Гц, отличающийся тем, что процессы набухания и гидролиза проводят в одну стадию раствором соляной кислоты с последующим разделением твердой и жидкой фаз и возвратом последней для повторного проведения процессов набухания и гидролиза растительного сырья, а отделенную твердую фазу разбавляют водой и используют для экстракции пектиновых веществ при вибрационном воздействии, затем полученный экстракт концентрируют и очищают на ультрафильтрационной установке до получения пектинового концентрата, который высушивают на вакуумной сушке.