Способ получения жидкого пектина Российский патент 2024 года по МПК C08B37/06 

Изобретение относится к пищевой и перерабатывающей промышленности, а именно получение жидкого пектина из яблочных выжимок. Пектин используется при производстве кондитерских изделий, молочных продуктов и продуктов профилактических радиопротекторных диет.

Пектин представляет собой крайне полезный для человека вид растворимой клетчатки. Вещество способствует снижению массы тела, уменьшает риск смертности от заболеваний онкологического и кардиологического профиля (за счёт комплексного воздействия на метаболический синдром), нормализует работу желудочно-кишечного тракта. Следует обязательно включать пектиносодержащие продукты в ежедневный рацион питания.

Данный способ позволяет получить жидкий пектин с заданной степенью этерификации с последующим использованием при изготовлении фруктовых и ягодных начинок, зефира, мармелада, пастилы, молочных начинок, кондитерских гелей, сметанных и творожных продуктов, соусов, сиропов и напитков.

К показателю степени этерификации пектина потребителями предъявляются определенные требования, так как от нее зависит время садки (застывания пектинового студня). Для производства пастило-мармеладных кондитерских изделий используют пектин со степенью этерификации 60-70% (быстрой садки) для быстрого желирования отформованного мармелада и зефира. Изготовители фруктовых начинок используют пектины разных видов:

- быстрой садки (в гетерогенных начинках с кусочками фруктов или ягод, чтобы кусочки были равномерно распределены по всей массе) со степенью этерификации 60-70%;

- средней садки (в гомогенных начинках) со степенью этерификации 50-60%.

В молочной промышленности, как правило, используют пектин со степенью этерификации меньше 50%, что связано с вступлением пектина в реакцию с белками молока и кальция.

Получение яблочного пектина с наилучшими свойствами (высокой степенью этерификации) обусловлено наличием свежего сырья - яблочный жом в свежем виде необходимо использовать не позднее трех суток с момента переработки яблок, так как свойства и качество содержащегося в нем пектина начинает ухудшаться. Для стабильного качества пектина и сохранения сырья, яблочные выжимки необходимо своевременно высушивать при температуре не выше 60-65°С. Высушенные яблочные выжимки можно хранить без изменения качества содержащегося пектина до года.

Также на степень этерификации влияет температура экстракции яблочного жома. Наиболее высокая степень этерификации получается при температуре экстракции 18-35°С в течение 5 часов. Гидромодуль - соотношение жидкости и яблочного жома - 1:8. Наиболее высокий выход пектина получается при рН раствора 1,8. Степень этерификации полученного пектина составляет 65-68%.

Известные способы получения пектина предполагают:

- обработку растительного сырья для разрушения клеточных мембран путем его замораживания и последующей дефростацией, его экстрагирование, разделение фаз и выделение целевого продукта из жидкой фазы (авт. св. СССР №1052510, кл. C 08 B 37/06, 1983). Недостатком данного метода является невозможность регулирования степени этерификации пектина.

- использование для гидролиза-экстракции пектиносодержащего сырья кавитационной обработки в гидроакустическом экстракторе-дезинтеграторе, концентрацию фильтрата на ультрафильтрационных мембранах на твердой подложке с диаметром пор (1-10) 10^-9м, сгущение в вертикальном двухкорпусном прямоточном циркуляционно-пленочном вакуум-выпарном аппарате и сушку при температуре 75-92°C (патент RU 2066962 C1, опубл. 27.09.1996). Недостатком данного метода является невозможность регулирования степени этерификации пектина.

- применение электроактивированной воды для гидролиза-экстракции пектиновых веществ, сушку пектинового экстракта путем распыления при температуре сушильного агента 80-180°C и обработку высушенного экстракта смесью этанола и электроактивированной воды с последующей дополнительной обработкой этанолом (патент RU 2080081 C1, опубл. 27.05.1997). Данный способ является энергозатратным процессом, увеличивает себестоимость продукта.

- проведение гидролиза бализом-2 или бализом-В при кислотности 0,2-1,2 с осуществлением предварительного набухания пектинсодержащего сырья, промывки дистиллированной водой не менее 4 раз, с последующим отжимом. Гидромодуль 1:10-12 при первой экстракции и 1:10-14 при второй экстракции выжимок. Фильтрацию гидролизата, его пропускание через ионообменные смолы, концентрацию, осаждение пектина, промывку спиртом, сушку (патент RU 2114122 С1, опубл. 27.06.1998). Недостатком способа является длительность процесса, прохождение фильтрата через колонны занимает достаточно много времени.

Наиболее близким аналогом является способ получения пектина, предусматривающий гидролиз-экстрагирование растительного сырья в кислой среде, выделение экстракта из гидролизной смеси, отличающийся тем, что сырье используют в свежем, свежеотжатом или сушеном виде. Гидролиз-экстрагирование пектиновых веществ, осуществляют водой в присутствии 0,05-0,15% органических пищевых кислот при температуре 85-90°С и соотношении твердой и жидкой фаз 1:5-12 с последующим концентрированием выделенного гидратопектина для обеспечения его содержания в конечном продукте не менее 2,5% (патент WO2011077172 A1, опубл. 30.06.2011). Недостатком метода является невозможность регулировать степень этерефикации жидкого пектина. Также данный метод подразумевает получение жидкого пектина с достаточно малым процентным содержанием самого пектина.

Приведенные выше способы являются энерго- и трудозатратными процессами, что приводит в итоге к увеличению себестоимости конечного продукта. Преимуществом данного способа является возможность использования пектинового концентрата, пропуская этап осаждения спиртом, сушку и измельчение. Тем самым снижается стоимость конечного продукта. Также данный способ позволяет регулировать степень этерификации получаемого пектина, позволяя получать пектины разной скорости садки. Концентрация жидкого пектина в данном методе получается значительно выше, что позволяет использовать гораздо меньший объем жидкого пектина в продукте для придания идентичных свойств кондитерским изделиям.

Для получения пектина с нужной степенью этерификации в сконцентрированный до 10-15% экстракт добавляется высокоочищенный фермент пектинэстераза в количестве до 0,2% от массы концентрата. Осуществляется подогрев до 40°С и перемешивание сконцентрированного экстракта с ферментом от 20 до 120 мин. Сконцентрированный до 10-15% сухих веществ экстракт (вместо 5-8%) позволяет сэкономить количество используемого фермента на 25-30%. Также допускается стандартизация пектина путем добавления буферных солей.

Пример получения пектина №1

Промывка: 3 кг свежих яблочных выжимок заливаются умягченной водой комнатной температуры в соотношении 1:8, подогреваются при перемешивании до 40-50°С в течение 15-20 мин, затем выжимки отделяются от воды методом центрифугирования.

Экстракция: отжатые яблочные выжимки заливаются водным раствором азотной кислоты (рН 1,8-2) комнатной температуры и выдерживаются 5-7 часов. Затем экстракт отделяется от яблочных выжимок методом центрифугирования.

Очистка экстракта: экстракт пропускается через мембрану, тем самым очищается от нитратов и ионов тяжелых металлов.

Концентрация экстракта: экстракт концентрируется на вакуум-выпарной установке до содержания сухих веществ 10-15%.

Нормализация рН концентрата: в концентрат добавляется соль натрия фосфорнокислого 3-замещенного 12-водного (для нейтрализации кислоты) до рН 3,0-3,8.

Регулирование степени этерификации: в пектиновый концентрат добавляется фермент пектинэстераза в количестве 0,2% от массы сырья, масса подогревается до 40°С при постоянном перемешивании и выдерживается в течение 30 мин.

На выходе получается пектин со степенью этерификации 62-64%.

Пример получения пектина №2

Промывка: 3 кг свежих яблочных выжимок заливаются умягченной водой комнатной температуры в соотношении 1:8, подогреваются при перемешивании до 40-50°С в течение 15-20 мин, затем выжимки отделяются от воды методом центрифугирования.

Экстракция: отжатые яблочные выжимки заливаются водным раствором азотной кислоты (рН 1,8-2), нагреваются до 60°С и выдерживаются при данной температуре 2 часа при постоянном перемешивании. Затем экстракт отделяется от яблочных выжимок методом центрифугирования.

Очистка экстракта: экстракт пропускается через мембрану, тем самым очищается от нитратов и ионов тяжелых металлов.

Концентрация экстракта: экстракт концентрируется на вакуум-выпарной установке до содержания сухих веществ 10-15%.

Нормализация рН концентрата: в концентрат добавляется соль натрия фосфорнокислого 3-замещенного 12-водного (для нейтрализации кислоты) до рН 3,0-3,8.

Регулирование степени этерификации: в пектиновый концентрат добавляется фермент пектинэстераза в количестве 0,2% от массы сырья, смесь подогревается до 40°С при постоянном помешивании и выдерживается при данной температуре в течение 90 минут.

На выходе получается пектин со степенью этерификации 40-45%.

Пример получения пектина №3

Промывка: 3 кг свежих яблочных выжимок заливаются умягченной водой комнатной температуры в соотношении 1:8, подогреваются при перемешивании до 40-50°С в течение 15-20 мин, затем выжимки отделяются от воды методом центрифугирования.

Экстракция: отжатые яблочные выжимки заливаются водным раствором лимонной кислоты (рН 1,8-2), нагреваются до 50°С и выдерживаются при данной температуре 2 часа при постоянном перемешивании. Затем экстракт отделяется от яблочных выжимок методом центрифугирования.

Очистка экстракта: экстракт пропускается через мембрану, тем самым очищается от нитратов и ионов тяжелых металлов.

Концентрация экстракта: экстракт концентрируют на вакуумно-выпарной установке до содержания сухих веществ 10-20%.

Нормализация рН концентрата: в концентрат добавляется соль натрия фосфорнокислого 3-замещенного 12-водного (для нейтрализации кислоты) до рН 3-3,8.

Полученный жидкий пектин используется для приготовления фруктовых начинок, зефира, мармелада, молочных начинок, кондитерских гелей. Преимущество использования пектинового концентрата: простота использования, так как исключается процесс подготовки пектина, его загрузки и набухания в продукте, а также меньшая себестоимость.

Изобретение относится к пищевой и перерабатывающей промышленности. Способ получения жидкого пектина включает промывку яблочных выжимок подкисленной водой, затем экстракцию выжимок раствором азотной кислоты в течение 2 часов при температуре 40°С с последующим отделением экстракта от яблочных выжимок методом центрифугирования и сбором экстракта. Далее данный экстракт направляют через мембранную установку и концентрируют до сухих веществ 10-15% на вакуумной выпарной установке. Затем нормализуют рН в полученном концентрате до 3-4 с использованием натрия фосфорнокислого. После чего стандартизуют степень этерификации с помощью фермента пектинэстераза с активностью 250 ед./г в количестве от 0,1% до 0,2% от массы концентрата в течение 20-120 мин для получения степени этерификации от 20 до 68%. Изобретение позволяет получить пектин с заданной степенью этерификации для использования в кондитерской и молочной промышленности в жидком виде. 3 пр.

Способ получения жидкого пектина, включающий промывку яблочных выжимок подкисленной водой, затем экстракцию выжимок раствором азотной кислоты в течение 2 часов при температуре 40°С с последующим отделением экстракта от яблочных выжимок методом центрифугирования и сбором экстракта, при этом данный экстракт направляют через мембранную установку и концентрируют до сухих веществ 10-15% на вакуумной выпарной установке, затем нормализуют рН в полученном концентрате до 3-4 с использованием натрия фосфорнокислого, после чего стандартизуют степень этерификации с помощью фермента пектинэстераза с активностью 250 ед./г в количестве от 0,1% до 0,2% от массы концентрата в течение 20-120 мин для получения степени этерификации от 20 до 68%.