ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕКТИНА Российский патент 2024 года по МПК A23L29/231 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для получения пектина из различных видов пектиносодержащего растительного сырья.

Известна линия для производства пектина, состоящая из последовательно соединенных сырьевого питателя, кавитационного экстрактора, вертикального сборника, разделительной центрифуги, мембранной установки с ультрафильтрационными мембранами, фасовочной установки и стерилизатора (RU 2066962, 27.09.1996).

Недостатком линии является производство пектина с неравномерным фракционным составом молекул, что не обеспечивает получение целевого продукта с заданными качественными характеристиками.

Прототипом заявляемого изобретения является линия производства пектиновых веществ, включающая последовательно соединенные сырьевой питатель, экстрактор (роторно-пульсационный аппарат), соединенный с реактором - смесителем, нутч-фильтр, центрифугу осадительного типа, сборник, ультрафильтрационную установку, вакуум-выпарной аппарат, соединенный дополнительно со сборником для осаждения пектина и центрифугой, сушильную установку (патент на полезную модель №64865, 27.07.2007).

Недостатками этой линий является использование ультрафильтрационного модуля с границей фильтрации от 10 до 100 кДа, что не обеспечивает высокую степень экстракции пектина из различных видов растительного сырья с учетом желаемых качественных характеристик.

Задачей изобретения является увеличение выхода и повышение степени чистоты пектинов из различных видов пектиносодержащего сырья за счет использования рулонных нанофильтров с размерами пор, обеспечивающими порог удержания частиц, соответствующих молекулярной массе пектинов.

Технический результат достигается предлагаемой технологической линией получения пектиновых веществ, включающей последовательно соединенные дисковую ротационную дробилку, барабанную моечную машину, шнековый транспортер, гидролизатор, фильтр-пресс, ультрафильтрационные установки, соединенные с обратноосмотической установкой и распылительную сушильную установку.

Технологическая линия производства пектина состоит из последовательно соединенных экстрактора, фильтр-пресса грубой очистки, сушильной установки, сборников для различных фракций веществ, и отличается от линии-прототипа тем, что ультрафильтрационная установка снабжена рулонными нанофильтрами с размерами пор, соответствующими молекулярной массе выделяемых пектинов. Линия включает дисковую ротационную дробилку, барабанную моечную машину, шнековый транспортер, установку с обратноосмотической мембраной, распылительную сушильную установку, которая позволяет получать порошки с контролируемым размером частиц, содержанием влаги, обусловливающим срок годности продукта и общим качеством.

Заявляемая линия позволяет повысить выход и степень чистоты пектинов, экономичность и экологическую безопасность производства.

Использование дисковой ротационной дробилки обеспечивает измельчение сырья до размеров частиц, при которых достигается максимальная скорость экстрагирования растворимых веществ из сырья в экстрагент в процессе гидролиза-экстрагирования, что приводит к увеличению выхода целевого продукта.

Двухступенчатая молекулярно-массовая сепарация пектинового экстракта на установках с рулонными нанофильтрами позволяет разделить многокомпонентную смесь по размерам молекул. Рулонная структура мембран со встроенными турбулезаторами обеспечивает высокую производительность мембранного модуля за счет развитой площади поверхности и минимальной приповерхностной поляризации.

Применение для фракционирования, очистки и концентрирования пектинового экстракта ультрафильтрационных установок и установки с обратным осмосом приводит к существенному повышению выхода и степени чистоты пектиновых веществ.

На фиг. представлена схема предлагаемой линии получения пектина.

Взвешенное растительное сырье в свежем, сухом или свежеотжатом виде из загрузочного бункера направляют в дисковую ротационную дробилку (1) для измельчения его до размеров частиц, позволяющих провести полное извлечение пектина, - от 1,5 до 10 мм в зависимости от вида сырья. При увеличении размера частиц более 10 мм количество экстрагируемых веществ и выход пектина снижаются. Измельчение сырья до размера частиц менее 1,5 мм приводит к образованию мутного, плохо фильтрующегося раствора.

Для очистки сырья от балластных по отношению к пектину веществ и подготовки растительных клеток к гидролизу-экстрагированию измельченное сырье по ленточному транспортеру (2) подают в машину моечную барабанного типа (3), дважды промывают и по ленточному транспортеру (4) подают на шнековый транспортер (5), отпрессовывая выжимки с целью получения пектинового экстракта с максимальным количеством пектина и низким содержанием водорастворимых веществ. После повторного прессования выжимки направляют в экстрактор (8) и вводят из резервуара (6) насосом (7) через мерный сосуд гидролизующий агент (лимонная, или молочная, или винная, или др. пищевые кислоты).

Экстракцию пектиновых веществ осуществляют в экстракторе, который представляет собой сосуд с установленными регулировочными вентилями на входе и выходе. Экстрактор оборудован нагревательным элементом мощностью 2 кВт, обеспечивающим подогрев растворителя до температуры 40°С. Внутри экстрактора имеется решетка для размещения на ней пектиносодержащего сырья и для предотвращения уноса его частиц растворителем.

Оптимальные технологические параметры процесса гидролиза-экстрагирования - соотношение сырья и экстрагента, величину рН, температуру и продолжительность процесса гидролиза, обеспечивающие высокую степень экстракции пектина, дополнительно устанавливают для каждого вида растительного сырья с учетом желаемых качественных характеристик.

После гидролиза-экстрагирования смесь с помощью насоса (9) подают на фильтр-пресс (10), где ее разделяют на жидкую фазу (экстракт) и твердую (обеспектиненное сырье) путем фильтрации через фильтр-ткань (бельтинг) под давлением 2,0-2,5 атм.

Обеспектиненное сырье направляют на линию по производству нерастворимых пищевых волокон, а пектиносодержащий экстракт - на фильтр грубой очистки (11), после чего насосом (12) подают на первую ступень сепарации в ультрафильтрационную установку (13) с рулонными нанофильтрами, обеспечивающими разделение многокомпонентной смеси по размерам молекул.

Низкомолекулярные фракции отводят в сборник (14), а более высокомолекулярные подают насосом (15) на вторую ступень сепарации в ультрафильтрационную установку (16) с рулонными нанофильтрами, имеющими размеры пор, обеспечивающими порог удержания частиц, соответствующих молекулярной массе пектинов. Фракции более высокомолекулярные, чем пектиновая отводят из системы в сборник (17), а пектиновый экстракт подают насосом (18) на установку с обратноосмотической мембраной (19), где его концентрируют с рециркуляцией удаленной воды на этап молекулярно-массовой сепарации. На выходе образуется пектиновый концентрат с повышенным содержанием растворимых сухих веществ в результате удаления части растворителя. Рулонная структура мембран со встроенными турбулезаторами обеспечивает высокую производительность мембранного модуля за счет развитой площади поверхности и минимальной приповерхностной поляризации.

Полученный пектиносодержащий концентрат подают насосом (20) в распылительную сушильную установку (21) и высушивают до остаточной влажности 8-10%. Распылительная сушильная установка позволяет получать порошки с контролируемым размером частиц, содержанием влаги, обусловливающим срок годности продукта и общим качеством.

После сушки порошок пектина измельчают, удаляют ферропримеси, просеивают, фасуют, упаковывают в полимерную тару и направляют на хранение.

Технический результат достигается тем, что увеличивается выход и повышается степень чистоты пектинов из различных видов пектиносодержащего сырья за счет использования рулонных нанофильтров с размерами пор, обеспечивающими порог удержания частиц, соответствующих молекулярной массе пектинов.

К положительным характеристикам предлагаемой линии относится очистка пектиновых веществ без применения органических растворителей, что обеспечивает максимальный уровень экологической безопасности, а также ее экономичность.

Предлагаемая линия включает двухступенчатую сепарацию пектинового экстракта в ультрафильтрационной установке с рулонными нанофильтрами, имеющими размеры пор, обеспечивающими порог удержания частиц, соответствующих молекулярной массе пектинов, что позволяет более эффективно отделить сопутствующие вещества, повысить выход и степень чистоты пектиновых веществ по сравнению с линией-прототипом.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Заявляемая линия позволяет повысить выход и степень чистоты пектинов, экономичность и экологическую безопасность производства. Технологическая линия состоит из последовательно соединенных экстрактора, фильтр-пресса грубой очистки, сушильной установки, сборников для различных фракций веществ. Линия дополнительно снабжена ультрафильтрационной установкой, имеющей рулонные нанофильты с размерами пор, соответствующими молекулярной массе выделяемых пектинов. Линия включает дисковую ротационную дробилку, барабанную моечную машину, шнековый транспортер, установку с обратноосмотической мембраной, распылительную сушильную установку. Сушильная установка позволит получать порошки с контролируемым размером частиц, содержанием влаги, обусловливающим срок годности продукта. Использование изобретения позволит увеличить выход и повысить степень чистоты пектинов из различных видов пектиносодержащего сырья. 1 ил.

Технологическая линия для производства пектина, характеризующаяся тем, что она включает последовательно соединенные загрузочный бункер, дисковую ротационную дробилку (1), моечную машину барабанного типа (3), шнековый транспортер 4, предназначенный для отпрессовывания выжимок сырья и получения пектинового экстракта, экстрактор (8), выполненный в виде сосуда с регулировочными вентилями на входе и выходе и снабженный нагревательным элементом, резервуар (6) и насос (7), предназначенные для введения в экстрактор гидролизирующего агента, фильтр-пресс (10), разделяющий экстрагированную смесь на жидкую фракцию в виде экстракта и твердую - в виде обеспектиненного сырья путем фильтрации через фильтр-ткань под давлением 2,0-2,5 атм, причем обеспектиненное сырье направляется на линию по производству нерастворимых пищевых волокон, пектиносодержащий экстракт – на фильтр грубой очистки (11), а затем наносом (12) на первую ступень сепарации в виде ультрафильтрационной установки (13) с рулонными нанофильтрами, обеспечивающими разделение многокомпонентной смеси по размерам молекул, при этом низкомолекулярные фракции отводят в сборник (14), высокомолекулярные поступают на вторую ступень сепарации в ультрафильтрационную установку (16) с рулонными нанофильтрами, размеры пор которых обеспечивают порог задержания частиц, соответствующий молекулярной массе пектинов и отводятся в сборник (17), а пектиновый экстракт поступает на установку с обратноосмотической мембраной (19) на этап молекулярно-массовой сепарации для получения пектинового концентрата, который направляют в распылительную сушильную установку (21) для получения пектина в порошкообразной форме с заданной дисперсностью частиц.