Способ получения пектина

08 37/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Могилевский технологический институт(73) Патентообладатель Могилевский технологический институт(57) Способ получение пектина, включающий приготовление купажной смеси из свекловичного жома и яблочных выжимок, добавление к ней фосфата целлюлозы, набухание смеси в водном растворе кислот, промывку купажной смеси водой, ее гидролиз при температуре 75-77 С смесью, содержащей водные растворы соляной и уксусной кислот и очищенную от сывороточных белков молочную сыворотку, отделение гидролизата, его охлаждение, доведение рН гидролизата до 2,2-2,4 и осаждение пектина этиловым спиртом с последующей его очисткой и сушкой, отличающийся тем, что в купажную смесь при ее приготовлении дополнительно добавляют цитрусовые корки при массовом соотношении свекловичного жома, яблочных выжимок и цитрусовых корок 1,00(1,67-3,00)(0,67-6,00), при этом для гидролиза используют смесь с массовым соотношением в пересчете на 100 соляной, уксусной и молочной кислоты, содержащейся в молочной сыворотке, 1,00(0,22-4,20)(0,37-1,41), а после доведения рН гидролизата до 2,2-2,4 его дополнительно обрабатывают смесью лактата и ацетата натрия при их массовом соотношении 1,00(0,11-1,27) до рН 2,8-3,0. Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству пектина из растительного сырья, используемого в производстве продуктов питания и медицине. Известен способ получения пектина, предусматривающий приготовление купажной смеси в водном растворе уксусной кислоты, промывку водой, гидролиз смесью, содержащей водные растворы соляной и уксусной кислот, отделение гидролизата, его охлаждение и нейтрализацию, осаждение этиловым спиртом 96 -ой концентрации, его очистку и сушку. Существенным недостатком данного способа является то, что в гидролизующей смеси кислот используют дорогостоящую и дефицитную лимонную кислоту, которая не всегда эффективно экранирует отрицательные заряды молекулы пектина, что приводит к ухудшению качества получаемого пектина по студнеобразующей способности, чистоте и выходу. Кроме того, в купажной смеси сырья доля свекловичного жома составляет 10-30 , что незначительно увеличивает выход конечного продукта - пектина. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пектина, включающий приготовление купажной смеси из свекловичного жома, яблочных выжимок и фосфата целлюлозы, набухание смеси в водном растворе кислот, промывку водой, гидролиз смесью,содержащей водные растворы соляной и уксусной кислот и очищенную от сывороточных белков молочную сыворотку, при повышенной температуре, отделение гидролизата, его охлаждение и нейтрализацию, осаждение пектина этиловым спиртом с последующей его очисткой и сушкой 2. Недостатком этого способа является то, что для гидролиза купажной смеси сырья используют гидролизующую смесь кислот, состоящую из соляной, уксусной и молочной кислоты, содержащейся в обработанной молочной сыворотке, в соотношении, равном 1,00(0,222-0,660)(0,374-0,943), которое не позволяет создать 2675 1 более эффективное экранирование молекул пектина на последующих стадиях его получения, это приводит к тому, что на стадии нейтрализации пектинового гидролизата до рН 2,2-2,4, происходит связывание карбонатом натрия сильной кислоты - соляной, а на стадии введения лактата натрия образуется буферная емкость с молочной кислотой, при этом уксусная кислота остается в растворе. Под действием уксусной кислоты и низкой рН среды в пектиновом гидролизате постепенно в процессе хранения происходит деградация пектина,связанная с расщеплением молекулярной цепи по гликозидным связям и омыление эфирных групп. Это приводит к получению пектина низкого качества по студнеобразующей способности и чистоте. Использование в купажной смеси сырья только свекловичного жома и яблочных выжимок не позволяет увеличить выход конечного продукта. Таким образом, известные способы не позволяют создавать щадящие условия для молекул пектина на всех стадиях его получения. Наличие в купажной смеси сырья только свекловичного жома и яблочных выжимок не позволяет увеличить выход конечного продукта. На решение этих задач, связанных с улучшением качества получаемого пектина по студнеобразующей способности, чистоте и выходу конечного продукта и направлено данное изобретение. В предлагаемом способе получения пектина, включающем приготовление купажной смеси из свекловичного жома и яблочных выжимок, добавление к ней фосфата целлюлозы, набухание смеси в водном растворе кислот, промывку купажной смеси водой, ее гидролизу при температуре 75- 77 С смесью, содержащей водные растворы соляной и уксусной кислот и очищенную от сывороточных белков молочную сыворотку, отделение гидролизата, его охлаждение, доведение рН гидролизата до 2,2-2,4 и осаждение пектина этиловым спиртом с последующей его очисткой и сушкой, отличием является то, что в купажную смесь при ее приготовлении дополнительно добавляют цитрусовые корки при массовом отношении свекловичного жома, яблочных выжимок и цитрусовых корок 1,00(1,67-3,00)(0,67-6,00), при этом для гидролиза используют смесь с массовым соотношением в пересчете на 100 соляной, уксусной и молочной кислоты, содержащейся в молочной сыворотке, 1,00(0,22-4,20)(0,37-1,41), а после доведения рН гидролизата до 2,2-2,4 его дополнительно обрабатывают смесью лактата и ацетата натрия при их массовом соотношении 1,00(0,11-1,27) до рН 2,8-3,0. Промышленным сырьем для получения пектина являются яблочные выжимки и свекловичный жом. Использование цитрусового сырья (лимонные выжимки, апельсиновые и мандариновые отжимы) в купажной смеси сырья позволит увеличить содержание пектина в сырье, и, как следствие, цвет, выход конечного продукта. Это обусловлено тем, что наибольшее содержание пектина в лимонных выжимках (30-35 ), в апельсиновых и мандариновых отжимах (25-30 ), свекловичном жоме (20-25 ), яблочных выжимках (5- 15 ). Кроме того, качественные показатели цитрусового пектина соответствуют основным требованиям кондитерской и консервной промышленности, предъявляемые к студнеобразователям. Увеличение студнеобразующей способности и выхода пектина наблюдается в купажной смеси, состоящей из свекловичного жома, яблочных выжимок и цитрусовых корок при их соотношении 1,00(1,673,00)(0,67-6,00). В случае, если на 1 часть свекловичного жома приходится больше 3 частей яблочных выжимок и больше 6 частей цитрусовых корок, то из такой купажной смеси получается пектин с высокой студнеобразующей способностью, близкой к яблочному пектину, однако содержание пектина в купажной смеси увеличивается на 30 , т.е. выход конечного продукта увеличивается незначительно, что не обеспечивает снижения его себестоимости. В случае, если на 1 часть свекловичного жома приходится меньше 1,67 частей яблочных выжимок и меньше 0,67 частей цитрусовых корок, то в купажной смеси увеличивается содержание пектина на 77 , однако уменьшается доля яблочных выжимок - источника высокометоксилированного пектина, а это снижает качество получаемого пектина по студнеобразующей способности и чистоте. Использование гидролизующей смеси кислот позволяет проводить избирательный гидролиз пектинсодержащего сырья, при котором разрываются связи между пектиновыми веществами, с одной стороны, и целлюлозой и протеином - с другой стороны. В то же время деградация самих пектиновых молекул происходит незначительно. Это обусловлено тем, что в гидролизующей смеси кислот содержатся уксусная и молочная кислоты, которые являются слабокислыми, со степенью диссоциации соответственно 1,34 и 3,7 , что меньше степени диссоциации галактуроновой кислоты (5- 6 ), которая является основой пектиновых веществ. Уксусная и молочная кислоты образуют в растворе большое количество недиссоциированных карбоксилов, которые подавляют диссоциацию галактуроновой кислоты, что обеспечивает экранирование этерифицированным и карбоксильным группам пектина. Для гидролиза сырья используют смесь с массовым соотношением 1,00(0,22-4,20)(0,37-1,41) в пересчете на 100 соляной, уксусной и молочной кислоты, содержащейся в молочной сыворотке. При содержании в гидролизующей смеси кислот на одну часть соляной кислоты - меньше 0,22 части уксусной кислоты и больше 1,41 части молочной кислоты, содержащейся в молочной сыворотке, происходит снижение качества получаемого пектина по студнеобразующей способности и чистоте. 2 2675 1 При содержании в гидролизующей смеси кислот на одну часть соляной кислоты - больше 4,20 части уксусной кислоты и - меньше 0,37 части молочной кислоты, содержащейся в молочной сыворотке, также происходит снижение качества пектина по студнеобразующей способности, при этом уменьшается выход пектина, что сказывается на его себестоимости. Введение в нейтрализованный гидролизат лактата натрия и ацетата натрия при их соотношении 1,00(0,11-1,27) и повышение рН среды гидролизата с 2,2-2,4 до 2,8-3,0 позволяет пектиновым молекулам находиться в буферном растворе при рН среды, равной термодинамической стабильности пектиновых молекул в гелеобразном состоянии. Образование буферной среды для пектиновых молекул обусловлено тем, что введенные лактат натрия (натриевая соль молочной кислоты) и ацетат натрия (натриевая соль уксусной кислоты) являются слабыми основаниями, которые не только повышают рН среды гидролизата, но и совместно с молочной и уксусной кислотой вызывают увеличение буферной емкости раствора. Полученная буферная смесь обеспечивает пектиновому гидролизату способность сохранять постоянное значение рН и быть мало чувствительной к разбавлению. Соотношение лактата натрия и ацетата натрия для доведении пектинового гидролизата до рН 2,8-3,0 должно быть от 1,00(0,11-1,27), при этом наблюдается получение пектина со студнеобразующей способностью - 92-95 кПа и выходом - 89-90 . В случае, если на 1 часть лактата натрия приходится меньше 0,11 частей ацетата натрия, то из полученного буферизованного гидролизата получается пектин с показателями качества на уровне, достигнутом по способу-прототипу (студнеобразующая способность 85 кПа, выход пектина - 84 ). В случае, если на 1 часть лактата натрия приходится больше 1,27 частей ацетата натрия, то из полученного буферизованного гидролизата получается пектин с показателями качества на уровне, т.е. увеличение доли ацетата натрия не оказывает улучшающего действия на качество получаемого пектина (студнеобразующая способность 95 кПа, выход пектина - 90 ), при этом несколько увеличивается себестоимость конечного продукта. Способ осуществляют следующим образом. Свекловичный жом, яблочные выжимки и цитрусовые корки смешивают при массовом отношении 1,00(1,67-3,00)(0,67-6,00), добавляют фосфат целлюлозы в количестве 2-4 к массе купажной смеси и заливают для набухания раствором уксусной кислоты с рН 4,0-4,5 при гидромодуле 110. Полученную смесь перемешивают и выдерживают при комнатной температуре в течение 1,0-1,5 ч. Затем ее фильтруют, набухшее сырье дважды промывают водой и загружают в гидролизатор. Гидролиз проводят в течение 1,0-1,5 ч при температуре 75-77 С водным раствором смеси кислот с массовым соотношением в пересчете на 100 соляной, уксусной и молочной кислоты, содержащейся в молочной сыворотке 1,00(0,22-4,20)(0,37-1,41) с рН 0,6-0,8 и гидромодуле 110. После гидролиза отделяют гидролизат,охлаждают его и нейтрализуют карбонатом натрия до рН 2,2-2,4, затем его дополнительно обрабатывают смесью лактата и ацетата натрия при их массовом соотношении 1,00(0,11-1,27) до рН 2,8-3,0. Затем осаждают пектин 96 -ным этиловым спиртом с последующей его очисткой и сушкой. Пример 1. В емкость загружают 30 кг свекловичного жома, 50 кг яблочных выжимок и 20 кг цитрусовых корок (соотношение 1,001,670,67), добавляют 4 кг фосфата целлюлозы (4 к массе купажной смеси сырья) и заливают 1000 л раствора уксусной кислоты с рН 4,5 (гидромодуль 110). Полученную смесь перемешивают и выдерживают для набухания сырья при комнатной температуре в течение 1,5 ч. Затем ее фильтруют,набухшее сырье дважды промывают водой и загружают в гидролизатор. Гидролиз проводят при рН 0,8 и гидромодуле 110 в течение 1,5 ч при температуре 75 С водным раствором смеси кислот. Для приготовления 100 кг смеси кислот в емкость загружают 15 кг 10 -ной соляной кислоты, 63 кг 10 -ной уксусной, 20 кг молочной сыворотки, очищенной от сывороточных белков, с кислотностью 310 Т и 2 кг воды. При этом массовое соотношение кислот в смеси в пересчете на 100 -ную соляную, уксусную и молочную кислоты, содержащиеся в молочной сыворотке, составляет 1,004,200,37. После гидролиза отделяют гидролизат, охлаждают его и нейтрализуют карбонатом натрия до рН 2,4, затем его обрабатывают смесью лактата и ацетата натрия при соотношении 1,001,27 до рН 3,0. Затем осаждают пектин 96 -ным этиловым спиртом с последующей очисткой и сушкой. Пример 2. В емкость загружают 20 кг свекловичного жома, 40 кг яблочных выжимок и 40 кг цитрусовых корок (соотношение 122), добавляют 3 кг фосфата целлюлозы (3 к массе купажной смеси сырья) и заливают 1000 л раствора уксусной кислоты с рН 4,2 (гидромодуль 110). Полученную смесь перемешивают и выдерживают для набухания сырья при комнатной температуре в течение 1,25 ч. Затем ее фильтруют, набухшее сырье дважды промывают водой и загружают в гидролизатор. Гидролиз проводят при рН 0,7 и гидромодуле 110 в течение 1,25 ч при температуре 76 С водным раствором смеси кислот. Для приготовления 100 кг смеси кислот в емкость загружают 15,5 кг 10 -ной соляной кислоты, 34,2 кг 10 -ной уксусной, 49,3 кг молочной сыворотки, очищенной от сывороточных белков, с кислотностью 310 Т и 1 кг воды. При этом массовое соотношение кислот в смеси в пересчете на 100 -ную соляную, уксусную и молочную кислоты, содержащиеся в молочной сыворотке, составляет 1,002,210,89. После гидролиза отделяют гидролизат, охлаждают его и нейтрализуют карбонатом натрия до рН 2,3, затем его обрабатывают смесью лактата и ацетата натрия при 3 2675 1 соотношении 1,000,69 до рН 3,0. Затем осаждают пектин 96 -ным этиловым спиртом с последующей очисткой и сушкой. Пример 3. В емкость загружают 10 кг свекловичного жома, 30 кг яблочных выжимок и 60 кг цитрусовых корок (соотношение 136), добавляют 2 кг фосфата целлюлозы (2 к массе купажной смеси сырья) и заливают 1000 л раствора уксусной кислоты с рН 4,0 (гидромодуль 110). Полученную смесь перемешивают и выдерживают для набухания сырья при комнатной температуре в течение 1,0 ч. Затем ее фильтруют, набухшее сырье дважды промывают водой и загружают в гидролизатор. Гидролиз проводят при рН 0,6 и гидромодуле 110 в течение 1,0 ч при температуре 77 С водным раствором смеси кислот. Для приготовления 100 кг смеси кислот в емкость загружают 16 кг 10 -ной соляной кислоты, 3,5 кг 10 -ной уксусной, 80,5 кг молочной сыворотки, очищенной от сывороточных белков, с кислотностью 310 Т. При этом массовое соотношение кислот в смеси в пересчете на 100 -ную соляную, уксусную и молочную кислоты, содержащиеся в молочной сыворотке, составляет 1,000,221,41. После гидролиза отделяют гидролизат, охлаждают его и нейтрализуют карбонатом натрия до рН 2,2, затем его обрабатывают смесью лактата и ацетата натрия при соотношении 1,000,11 до рН 2,8. Затем осаждают пектин 96 -ным этиловым спиртом с последующей очисткой и сушкой. Качественные характеристики полученных пектинов в сравнении с характеристиками пектина, полученного по способу-прототипу, приведены в таблице. Сравнительные качественные характеристики пектиновых препаратов содержание содержание эте- степень месодержание содержание свободных рифицирован- токсилирометоксилиро- ацетильных карбоксильных карбоксиль- ванности ванных гр.,гр.,ных гр.,ных гр.,пектина,Из данных таблицы видно, что отличительной особенностью пектина, полученного по предлагаемому способу, являются более высокие показатели качества по студнеобразующей способности и чистоте. Полученный пектин содержит меньшее количество свободных карбоксильных групп и ацетильных групп при более высокой степени его этерификации и является очищенным от органических и неорганических примесей. Кроме того, использование купажной смеси, в которой содержатся цитрусовые корки, позволяет увеличить содержание пектина в смеси на 30-77 по сравнению с купажной смесью, состоящей из яблочных выжимок и свекловичного жома по способу-прототипу. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4