DD268857A1

DD268857A1 - PROCESS FOR OBTAINING PECTINES

Info

Publication number: DD268857A1
Application number: DD87301016A
Authority: DD
Inventors: Juergen Kroll; Manfred Krause; Regina Kroeck; Willy Bock
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1987-03-23
Filing date: 1987-03-23
Publication date: 1989-06-14
Also published as: DD268857B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Pektinen aus pektinhaltigen pflanzlichen Rohstoffen, insbesondere aus Apfel- und Citrustrestern. Die gewonnenen Pektine sind als Lebensmittelbestandteile einsetzbar. Erfindungsgemaess werden die eingesetzten vorbehandelten Trester einer Extraktion mit sauren Extraktionsmitteln unterworfen. Mittels Membranfiltration erfolgt danach eine Auftrennung der anfallenden waessrigen Pektinextrakte in hochmolekulare Retenat- und in niedermolekulare Permeatfraktionen. Die resultierenden Permeatfraktionen werden anschliessend erneut zur Hydrolyse und Extraktion eingesetzt.The invention relates to a process for the production of pectins from pectin-containing vegetable raw materials, in particular from apple and citrate esters. The recovered pectins can be used as food ingredients. According to the invention, the pretreated pulps used are subjected to extraction with acidic extractants. By means of membrane filtration, a separation of the resulting aqueous pectin extracts into high-molecular-weight retenate and low-molecular-weight permeate fractions is then carried out. The resulting permeate fractions are then used again for hydrolysis and extraction.

Description

Das Ziel der Erfindung besteht demzufolge in der Entwicklung eines Verfahrens zur Extraktion und Gewinnung von Pektinen aus pektinhaltigen Obstrückständen auf der Basis von Fraktionen, die bei der Aufarbeitung von pektinhaltigen Extrakten anfallen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die speziellen Bedingungen für ein derartiges Verfahren aufzuzeigen.The aim of the invention is therefore to develop a process for the extraction and recovery of pectins from pectin-containing Obstrückständen based on fractions obtained in the processing of pectin-containing extracts. The invention has for its object to show the special conditions for such a method.

Explanation of the essence of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von Pektinen aus pektinhaltigen pflanzlichen Rohstoffen, insbesondere aus Apfel- und Cjtrustrestern, durch Waschen, Hydrolyse und Extraktion der Rohstoffe im sauren Milieu, besteht darin, daß die vorbehandelter; Trester einer Extraktion mit sauren Extraktionsmitteln, vorzugsweise einer Perkolationsextraktion unterworfen und die dabei anfallenden wäßrigen Pektinextrakte mittels Membranfiltration in hochmolekulare Retenatfraktionen und in niedermolekularen Permeatfraktionen getrennt und die dabei resultierenden Permeatfraktionen erneut zur Hydrolyse und Extraktion eingesetzt werden. Dabei ist gefunden worden, daß für die Perkolationsextraktion das Korngrößenspektrum der Trester eins wesentliche Bedeutung hat. Bei Teilchengrößen von kleiner als 0,3 mm ist die Perkolationsgeschwindigkeit so gering, daß eine technologisch vertretbare Verfahrensführung nicht mehr gewährleistet ist. Im Falle der Anwendung der bekannten Hydrolyse und Extraktion der Pektine in Rührbehältern führt diese Korngröße (kleiner als 0,3mm) zu Problemen bei der fest/flüssig-Trennung. Beträgt die Korngröße dor Trester mehr als 5,0mm, dann wird eine ausreichende Extraktion der Pektine nicht mehr gewährleistet.The process according to the invention for obtaining pectins from pectin-containing vegetable raw materials, in particular from apple and Cystustrestern, by washing, hydrolysis and extraction of the raw materials in an acidic environment, is that the pretreated; Trester an extraction with acidic extractants, preferably subjected to a Perkolationsextraktion and the resulting aqueous pectin extracts are separated by membrane filtration in high molecular weight Retenatfraktionen and in low molecular weight permeate fractions and the resulting permeate fractions are used again for hydrolysis and extraction. It has been found that the grain size spectrum of the pomace has a significant importance for the percolation extraction. With particle sizes of less than 0.3 mm, the percolation rate is so low that a technologically justifiable process control is no longer guaranteed. In the case of the application of the known hydrolysis and extraction of the pectins in stirred containers, this grain size (less than 0.3 mm) leads to problems in the solid / liquid separation. If the grain size of the pomace is more than 5.0 mm, sufficient extraction of the pectins is no longer guaranteed.

Das für die Perkolationsextraktion günstigste Korngrößenspektrum der Trester von vorzugsweise 0,5 bis 4,0mm wird mittels an sich bekannter Zerkleinerungsverfahren erreicht.The most advantageous for the Perkolationsebstraktion grain size spectrum of the pomace of preferably 0.5 to 4.0 mm is achieved by means of known crushing.

Wie weiterhin gefunden worden ist, lassen sich Trester mit Teilchengrößen von kleiner als 0,3 mm auch dann zur Extraktion einsetzen, wenn eine weitere Vorbehandlung erfolgt ist.As has also been found, pomace having particle sizes smaller than 0.3 mm can be used for extraction even if further pretreatment has occurred.

Dazu sind Verfahren der Agglomerierung, wie z. B. die Pelletierung, geeignet, wobei wiederum vorzugsweise Teilchengrößen von 0,5 bis 4,0 mm angestrebt werden.These are methods of agglomeration, such. As pelleting suitable, again preferably particle sizes of 0.5 to 4.0 mm are desired.

Die Perkolation kann in beheizbaren, mit Siebboden ausgestatteten Säulen bzw. Behältern durchgeführt werden. Aber auch Kai'jssellextrakteure und andore in der Lebensmittelindustrie verfügbare Extrakteure, in denen Perkolationsexiraktionen durchgeführt werden, sind zur Pektinextraktion gemäß dem vorgestellten Verfahren geeignet.The percolation can be carried out in heated, sieve-equipped columns or containers. However, kaleidia extractants and other extractors available in the food industry in which percolation expirations are carried out are also suitable for pectin extraction according to the process presented.

Eine entscheidende Größe für die Extraktion, vorzugsweise für die Perkolationsextraktion, ist der Zeitraum, in dem der Rohstoff (Trester) mit dem Extraktionsmittel in Berührung bleibt (Kontaktzeit). Es ist gefunden worden, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei Extraktionstemperaturen von 70°C bis 8O⁰C das Extraktionsmittel über einen Zeitraum von 15min mit den vorbehandelten Trestern in Berührung bleiben muß. Wird die Extraktion in kürzeren Zeiträumen durchgeführt, dann ist der Extraktionseffekt zu gering, was sich in einer verminderten Viskosität der Extrakte dokumentiert (Viskosität nach 15minütiger Kontaktzeit bei 7O⁰C 20 bis 35 mPa s. Viskosität nach Sminütiger Kontaktzeit bei 7O⁰C 3 bis 6mPa s). Eine Erhöhung der Kontaktzeit während der Perkolationsextraktion führt nur noch zu einer vergleichsweise geringen Erhöhung der Viskosität (Viskosität des Extraktes nach 30minütiger Kontaktzeit bei 70^cC 30 bis 4OmPa s).A crucial factor for the extraction, preferably for the percolation extraction, is the period in which the raw material (pomace) remains in contact with the extractant (contact time). It has been found that according to the inventive method at extraction temperatures of 70 ° C to 8O ⁰ C, the extractant over a period of 15min must remain in contact with the pretreated pomace. The extraction is carried out in shorter periods of time, the extraction effect is too low, which is documented in a decreased viscosity of the extracts (viscosity after 15 minutes of contact time at 7O ⁰ C 20 to 35 mPa s. Viscosity after Sminütiger contact time at 7O ⁰ C 3 to 6 MPa s). An increase in the contact time during the percolation leads only to a relatively small increase in viscosity (viscosity of the extract after 30 minutes contact time at 70 ^c C 30 to 4OmPa s).

Das erfindungsgemäße Vorfahren ist weiterhin dadurch charakterisiert, daß die Extraktion, vorzugsweise die Perkolationsextraktion, in Zyklen erfolgt. Ein Zyklus beinhaltet dabei die Perkolationsctraktion bei einem bestimmten Feststoff/ Flüssigkeitsve; hältnis, z. B. 1:2, und einer festgelegten Kontaktzeit, z. B. 15 min. Dabei kann nach unterschiedlichen Varianten verfahren werden. Zum einen ist für jeden Extraktionszyklus der Einsatz pektinfreier Extraktionsmittel z.B. in Form von Permeaten aus der Ultrafiltration möglich (Variante 1).The ancestor according to the invention is further characterized in that the extraction, preferably the percolation extraction, takes place in cycles. One cycle involves the percolation action at a certain solid / liquid level; ratio, z. B. 1: 2, and a specified contact time, z. B. 15 min. It can be moved to different variants. On the one hand, for each extraction cycle, the use of pectin-free extractant, e.g. in the form of permeates from ultrafiltration possible (variant 1).

Bei dieser Verfahrensweise sind je nach Tresterbeschaffenheit 4 bis 6 Zyklen zur Hydrolyse und Extraktion des Pektins notwendig, Die resultierenden Extrakte sind dann z. B. durch folgende Viskositäten charakterisiert: Extrakt nach dem 1. Zyklus 15 bis 35 mPa S₁ Extrakt nach dem 2. Zyklus 20 bis 4OmPa- s, Extrakt nach dem 3. Zyklus 9 bis 15mPa · s, Extrakt nach dem 4. Zyklus 4 bis 8mPa s, Extrakt nach dem 5.Zyklus 2 bis 6mPa s.In this procedure, depending on the pulp condition 4 to 6 cycles for the hydrolysis and extraction of pectin necessary, the resulting extracts are then z. B. characterized by the following viscosities: extract after the 1st cycle 15 to 35 mPa S ₁ extract after the 2nd cycle 20 to 4OmPas, extract after the 3rd cycle 9 to 15mPa · s, extract after the 4th cycle 4 to 8mPa s, extract after the 5th cycle 2 to 6mPa s.

Es ist aber auch möglich, den Extrakt des 1. Zyklus als Extraktionsmittel für den 2. Zyklus einzusetzen, wobei der daraus resultierende Extrakt eine Viskosität von etwa 80 bis 200 mPa · s aufweist. Da dieser Extrakt eine /erminderte Fließfähigkeit zeigt, ist es für die Extraktion vorteilhaft, die Extraktion nach dem 3. bis 5. Zyklus als Extraktionsmittel für die nicht extrahierten Trester einzusetzen. Bei Verwendung des Extraktes nach dem 5. Zyklus zeigte sich eine Zunahme der Viskosität von 2 bis 6 mPa · s auf 50 bis 8OmPa s (Variante 2). Es ist jedoch auch möglich, als eine weitere Variante die Perkolationsextraktion kontinuierlich zubetreiben und das Extraktionsmittel im Kreislauf über den Tresterrohstoff zu führen.However, it is also possible to use the extract of the 1st cycle as extractant for the 2nd cycle, the resulting extract having a viscosity of about 80 to 200 mPa · s. Since this extract shows a reduced flowability, it is advantageous for the extraction to use the extraction after the 3rd to 5th cycle as an extractant for the non-extracted pomace. When the extract was used after the 5th cycle, the viscosity increased from 2 to 6 mPa · s to 50 to 80 mPa · s (variant 2). However, it is also possible, as a further variant, to continuously operate the percolation extraction and to circulate the extractant over the pomace raw material.

Zur weiteren Anreicherung der Extrakte mit dem Ziel der Pektingewinnung wird die Ultrafiltration herangezogen und unter Verwendung solcher Membranen durchgeführt, die Moleküle mit einem Molekulargewicht von größer als 10000 zurückhalten.For further enrichment of the extracts for the purpose of pectin recovery, ultrafiltration is used and carried out using such membranes which retain molecules having a molecular weight of greater than 10,000.

Unter diesen Bedingungen werden alle gelierfähigen Pektine in der UF-Retenatfraktion konzentriert. Das gleichzeitig anfallende UF-Permeat enthält niedermolekulare Verbindungen, hauptsächlich Mono-, Di- und Oligosaccharide sowie organische SäurenUnder these conditions, all gellable pectins are concentrated in the UF-Retenatfraktion. The concomitant UF permeate contains low molecular weight compounds, mainly mono-, di- and oligosaccharides and organic acids

(z. B. Äpfel- und Citronensäure). Außerdem sind in der UF-Permeatfraktion die zur Hydrolyse des Protopektins und zur Extraktion des Pektins zusätzlich eingesetzten Mineralsäuren enthalten.(for example, apple and citric acid). Furthermore, the UF permeate fraction contains the mineral acids additionally used for the hydrolysis of the protopectin and for the extraction of the pectin.

Setzt man für jeden Extraktions-Zyklus pektinfreie Extraktionsmittel ein, dann wird eine Pektinfraktionierung erzielt. Hinsichtlich der weitgefächerten Anwendung der Pektine in der Lebensmittelindustrie wird diese Möglichkeit als besonders vorteilhaft angesehen. Die entsprechenden Extrakte werden jeweils dann separat mittels Ultrafiltration aufgearbeitet.If pectin-free extractants are used for each extraction cycle, pectin fractionation is achieved. With regard to the widespread use of pectins in the food industry, this possibility is considered to be particularly advantageous. The corresponding extracts are then worked up separately by ultrafiltration.

Es ist aber auch möglich, die Extrakte aus do air zelnen Zyklen zu vereinigen und in dieser Form einer Ultrafiltration zu unterziehen. Entsprechendes gilt auch, wenn fle.näß Variante 2 extrahiert wird.But it is also possible to combine the extracts from do air individual cycles and subjected in this form of ultrafiltration. The same applies if fle.näß variant 2 is extracted.

Die nach Ultrafiltration resultierenden UF-Permeate enthalten 1 bis 20mg/ml reduzierende Zucker sowie die zur Extraktion zugegebene Mineralsäure bzw. Genußsäure und sind direkt als Extraktionsmittel einsetzbar. Diese UF-Permeate sind so lange als Extraktionsmittel zu verwenden, bis der Gehalt an reduzierenden Zuckern ai f 40 bis 50mg/ml ansteigt.The UF permeates resulting after ultrafiltration contain from 1 to 20 mg / ml of reducing sugars as well as the mineral acid or acid added for extraction and can be used directly as extractants. These UF permeates should be used as extractants until the content of reducing sugars increases to 40 to 50 mg / ml.

Dann wird zur Abtrennung dieser niedermolekularen Verbindungen aus dem Ul^:-Permeaten die Reversosmose (RO) unter Anwendung solcher Membranen herangezogen, die Moleküle mit einem Molekulargewicht von größer als 100 zurückhalten. Es jThen, for the separation of these low molecular weight compounds from the Ul ^: -Permeaten reverse osmosis (RO) is used using such membranes, which retain molecules having a molecular weight greater than 100. It j

relutiert ein RO-Retenat (Trockenmassegehalt gröuc,- als 10%), das einer biotechnologischen Verwertung zugeführt wird, sowie ein RO-Permeat, in dem die Hauptmenge der zugesetzten anorganischen Säuren enthalten ist. Dieses RO-Permeat ist so beschaffen, daß es als Extraktionsmittel erneut verwendet werden kann.relies on a RO-Retenat (dry matter content greater, than 10%), which is fed to a biotechnological utilization, as well as a RO permeate, in which the majority of the added inorganic acids is contained. This RO permeate is such that it can be reused as an extractant.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß im Vergleich zur herkömmlichen Technologie der Pektinextraktion aus Tröstern eine wesentliche Einsparung an Wasser (80 bis 90%) sowie an Mineralsäuren eintritt. Die Verfahrensschritte Perkolationsextraktion und Membranfiltration (Ultrafiltration und Reversosmose) sind bezüglich Extraktions- und Filtrationszeiten (letztere ausgedrückt für die Ultrafiltration und Reversosmose als Permeationsstromdichte in 1 /m² h = Durchflußrate für die jeweiligen Permeate durch die Membranen) sowie Menge an Extraktionsmittel und Menge der anfallenden Permeate so aufeinander abgestimmt, daß ein einheitliches, quasi-kontinuierliches bzw. kontinierliches Verfahren resultiert. Das wird durch die entsprechende Dimensionierung der Extraktionsbehälter sowie der Anlagen für die Membrantrennverfahren erreichtThe main advantage of the method according to the invention is that compared to the conventional technology of pectin extraction from comforters, a substantial saving in water (80 to 90%) and mineral acids occurs. The process steps percolation extraction and membrane filtration (ultrafiltration and reverse osmosis) are with respect to extraction and filtration times (the latter expressed for ultrafiltration and reverse osmosis as permeation density in 1 / m ² h = flow rate for the respective permeates through the membranes) and amount of extractant and amount of accumulating Permeate coordinated so that a uniform, quasi-continuous or continuous process results. This is achieved by the appropriate dimensioning of the extraction vessels and the plants for the membrane separation process

Das Verfahrer wird durch nachfolgende Ausführungsbeispiele erläutert. The operator is explained by subsequent embodiments.

embodiments example 1

1 kg Apfeltrockentrester werden mittels einer Mühle auf ein Korngrößenspektrum von 0,6 bis 4,0mm gebracht und gemeinsam mit 31 Wasser in eine beheizbare Säule (Doppelmantel mit Heißwasseranschluß), die mit einem Siebboden ausgerüstet ist, gefüllt. Die Säule wird auf 60⁰C aufgeheizt, und nach einer Haltezeit von 15 min wird mittels einer Ablaufvorrichtung an der Unterseite der Säule das Tresterwaschwasser 1 abgelassen. Danach wird die Säule mit 1,51 frischem auf 60⁰C aufgeheiztem Wasser gefüllt und nach 15min das Tresterwaschwasser 2 abgelassen. Die Tresterwaschung wird in der beschriebenen Weise ein drittes Mal durchgeführt. Die Tresterwaschwasser 1 bis 3 werden vereinigt (4I) und einen Reversosmose (RO) unter Verwendung einer Plattenmodulanlage und bei Einsatz von Celluloseacetat-(CA)-Membranen mit einer Molmasentrenngrenze von größer als 100 unterworfen, bis das RO-Retenat einen Trockenmassegehalt von 15,9% und einem Gehalt an reduzierenden Zuckern von 98mg/ml aufweist Diese Fraktion ist zur biotechnologischen Verwertung geeignet.1 kg apple pomace are brought by means of a mill to a particle size range of 0.6 to 4.0 mm and filled with 31 water in a heatable column (double jacket with hot water connection), which is equipped with a sieve bottom filled. The column is heated to 60 ⁰ C, and after a holding time of 15 min, the pomace wash 1 is drained by means of a drain device at the bottom of the column. Thereafter, the column is filled with 1.51 fresh heated to 60 ⁰ C water and drained after 15 min, the pomace wash 2. The pomace washing is carried out a third time in the manner described. The pomace washing waters 1 to 3 are combined (4I) and a reverse osmosis (RO) using a plate module system and using cellulose acetate (CA) membranes with a molar separation limit of greater than 100, until the RO-retentate has a dry matter content of 15, 9% and a content of reducing sugars of 98 mg / ml This fraction is suitable for biotechnological utilization.

21 des gleichzeitig resultierenden RO-Permeates (Trockenmassegehalt 0,04%, Gehalt an reduzierenden Zuckern 0,2mg/ml) werden gemeinsam mit soviel Salpetersäure auf die Säule gegeben, bis ein pH-Wert von 2,0 resultiert. Die Säulenfüllung wird auf 75⁰C aufgeheizt, und nach einer Kontaktzeit von 15 min wird der Extrakt 1 (Viskosität 28,5 mPa s) abgelassen (1. Extraktionszyklus).21 of the resulting RO permeate (dry matter content 0.04%, content of reducing sugars 0.2 mg / ml) are added together with as much nitric acid to the column until a pH of 2.0 results. The column filling is heated to 75 ⁰ C, and after a contact time of 15 min, the extract 1 (viscosity 28.5 mPa s) is drained (1st extraction cycle).

Der Extrakt 1 wird auf 60°C gekühlt und unter Verwendung einer Plattenmodulanlage und bei Einsatz von Polyurethan-(PU)-Membranen mit einer Molmassuntrenngrenze von größer als 10000 so lange behandelt, bis das UF-Retenat eine Viskosität von 78OmPa s aufweist. Nach Sprühtrocknung dieser Fraktion fällt ein Pektinpräparat mit den in der Tab. 1 angegebenen Eigenschaften an. Dieses Pektin besitzt einen vergleichsweise niedrigen Veresterungsgrad. Das gleichzeitig vorliegende UF-Permeat mit einem pH-Wert von 2,1 (1,1 % Trockenmassegehalt; 7,5 mg/ml reduzierende Zucker) wird mit RO-Permeat auf 21 ergänzt, als Extraktionsmittel auf die Säule gegeben und nach einer Kontaktzeit von 15 min bei 75°C, wie beschrieben, der Extrakt 2 (Viskosität 32,8mPa · s) abgelassen (2.Extr&ktionszyklus). Das nach Ultrafiltration anfallende UF-Retenat (Viskosität 735mPa s) wird getrocknet (Tab. 1). Das Pektin zeichnet sich durch ein hohes Durchschnittsmolekulargewicht, ausgedrückt durch die Grenzviskositätszahl, nus.The extract 1 is cooled to 60 ° C and treated using a plate module system and when using polyurethane (PU) membranes with a Molmassuntrenngrenze of greater than 10000 until the UF-Retenat has a viscosity of 78OmPa s. After spray-drying of this fraction, a pectin preparation with the properties given in Tab. 1 is obtained. This pectin has a comparatively low degree of esterification. The simultaneously present UF permeate with a pH value of 2.1 (1.1% dry matter content, 7.5 mg / ml of reducing sugars) is supplemented with RO permeate to 21, added to the column as extractant and after a contact time of 15 min at 75 ° C, as described, the extract 2 (viscosity 32.8mPa · s) drained (2nd Extrusion cycle). The ultrafiltration UF-Retenat (viscosity 735mPa s) is dried (Table 1). The pectin is characterized by a high average molecular weight expressed by intrinsic viscosity number, nus.

Das gleichzeitig erhaltene UF-Permeat mit einem pH-Wert von 2,2 (1,4% Trockenmassegehalt; 9,7mg/ml reduzierende Zucker) wird durch Salpetersäurezusatz auf einen pH-Wert von 2,0 eingestellt, mit RO-Permeat auf 21 ergänzt, auf die Säule gegeben, nach einer Kontaktzeit von 15min bei 75⁰C der Extrakt 3 (Viskosität 11,5mPa s) abgelassen (3. Extraktionszyklus) und mittels Ultrafiltration aufgearbeitet. Das resultierende UF-Retenat (Viskosität 745 mPa · s) wird getrocknet (Tab. 1). Hier erscheint die Hauptmenge des Pektins.The simultaneously obtained UF permeate with a pH of 2.2 (1.4% dry matter content, 9.7 mg / ml of reducing sugars) is adjusted to a pH of 2.0 by addition of nitric acid, with RO permeate to 21 added to the column, after a contact time of 15 min at 75 ⁰ C, the extract 3 (viscosity 11.5mPa s) drained (3rd extraction cycle) and worked up by ultrafiltration. The resulting UF-Retenat (viscosity 745 mPa · s) is dried (Table 1). Here the main amount of pectin appears.

Das gleichzeitig anfallende UF-Permeat mit einem pH-Wert von 2,0 (1,4% Trockenmassegehalt; 9,7 mg/ml reduzierende Zucker) wird mit RO-Permeat auf 21 ergänzt und als Extraktionsmittel auf die Säule gegeben. Nach einer Kontaktzeit von 15 min bei 75°C wird, wie beschrieben, der Extrakt 4 (Viskosität 6,2mPa s) abgelassen (4. Extraktionszyklus) und mittels Ultrafiltration aufgeweitet. Das anfallende UF-Retenat (Viskosität 717mPa · s) wird getrocknet (Tab. 1). Dieses Pektin ist hinsichtlich seines Veresterungsgrades und Durchschnittsmolekulargewichtes mit dem Produkt aus dem 3. Extraktionszyklus vergleichbar. Das entsprechende UF-Permeat mit einem pH-Wert von 2,0 (1,4% Trockenmassegehalt; 9,7 mg/ml reduzierende Zucker) wird mit RO-Permeat auf 21 ergänzt, als Extraktionsmittel auf die Säule gegeben, nach einer Kontaktzeit von 15.nin bei 75⁰C, wie beschrieben, als Extrakt 5 (Viskosität 4,OmPa · s) abgelassen (5.Extra!'.tionszyklus) sowie mittels Ultrafiltration aufgearbeitet. Das anfallende UF-Retenat (Viskosität 705mPa s) wird getrocknet (Tab. 1).The concurrent UF permeate with a pH of 2.0 (1.4% dry matter content, 9.7 mg / ml reducing sugars) is supplemented with RO permeate to 21 and added to the column as an extractant. After a contact time of 15 min at 75 ° C, as described, the extract 4 (viscosity 6.2 mPa s) drained (4th extraction cycle) and expanded by ultrafiltration. The resulting UF-Retenat (viscosity 717mPa · s) is dried (Table 1). This pectin is comparable in its degree of esterification and average molecular weight with the product of the 3rd extraction cycle. The corresponding UF permeate with a pH of 2.0 (1.4% dry matter content, 9.7 mg / ml of reducing sugars) is supplemented with RO permeate to 21, added to the column as an extractant, after a contact time of 15.nin at 75 ⁰ C, as described, as an extract 5 (viscosity 4, OmpA · s) discharged (5.Extra! '. tion cycle) and worked up by ultrafiltration. The resulting UF-retenate (viscosity 705 mPa s) is dried (Table 1).

Das resultierende Pektin fällt in geringer Ausbeute mit einem vergleichsweise niedrigem Durchschnittsmolekulargewicht an. Das UF-Permeat (1,4% Trockenmasse; 9,7mg/ml reduzierende Zucker) kann in der vorliegenden Form erneut als Extrakiionsmittel für weitere Pektinextraktionen herangezogen werden. Zur Abtrennung der reduzierenden Zucker und anderer niedermolekularer Bestandteile ist es jedoch auch möglich, das UF-Permeat. einer Reversosmose zu unterwerfen. Gemäß dieses Beispieles sind zur Tresterwaschung sowie zur Pektinextraktion 6 Teile Wasser pro 1 Teil Trockentrester eingesetzt worden (Feststoff/Flüssigkeitsverhältnis 1:6). Nach der herkömmlichen Technologie ist dafür ein Feststoff/Flüssigkeitsverhältnis von etwa 1:25 bis 1:35 erforderlich.The resulting pectin is obtained in low yield with a comparatively low average molecular weight. The UF permeate (1.4% dry matter, 9.7 mg / ml of reducing sugars) can be used again in the present form as Extrakiionsmittel for further Pektinextraktionen. However, it is also possible to separate the reducing sugars and other low molecular weight constituents, the UF permeate. subject to a reverse osmosis. According to this example, 6 parts of water per 1 part of dry pulp have been used for pomace washing and pectin extraction (solid / liquid ratio 1: 6). The conventional technology requires a solid / liquid ratio of about 1:25 to 1:35.

Example 2

10kg Apfeltrockentrester, mittels einer Walzenmühle zerkleinert und durch Sieben auf Teilchengrößen zwischen 1,0 bis 4,0mm gebracht, werden mit jeweils 6Ol Wasser 2mal im Batch-Verfahren in einem beheizbaren Rtihrbehälter, der innen am Behälterboden zusätzlich mit einem Siebboden ausgerüstet ist, jeweils 15 min bei SO⁰C unter gelegentlichem langsamen Rühren gewaschen. Nach jeder Waschstufe erfolgt eine Abtrennung aes Waschwassers von den Tröstern mittels einef Ablaufvorrichtung an der Unterseite des Behälters. Die Tresterwaschwasser werden vereinigt und einer Reversosmose (RO) bei10 kg apple dry pulp, crushed by means of a roller mill and brought by sieving to particle sizes between 1.0 to 4.0 mm, each with 6Ol water twice in a batch process in a heated Rtihrbehälter, which is additionally equipped inside with a sieve bottom, 15 in each case Washed at SO ⁰ C with occasional slow stirring. After each washing step, a separation of washing water from the comforters takes place by means of a drainage device at the bottom of the container. The pomace washing water is combined and a reverse osmosis (RO) at

Use of cellulose acetate membranes having a molecular weight of greater than 100 is subjected until the RO-retenate

einen Trockenmassegehalt von 13,9% und einen Gehalt an reduzierenden Zuckern von 83mg/ml aufweist, Diese Fraktion ist zurhas a dry matter content of 13.9% and a reducing sugar content of 83 mg / ml

biotechnologischen Verarbeitung geeignet.biotechnological processing suitable.

2Ol des gleichzeitig anfallenden RO-Permeates (Trockenmassegehalt 0,06%; Gehalt an reduzierenden Zuckern 0,3 mg/ml)werden als Fxtraktionsmittel in den Rührbehälter gegeben. Der pH-Wert der gesamten Mischung wird unter kurzem Aufrührendurch Salpeteriäurezusatz auf 1,3 eingestellt, und nach einer Kontaktzeit von 15min bei 80°C (ohne Rühren) wird der Extrakt 120 ml of the RO-permeate (dry matter content 0.06%, content of reducing sugars 0.3 mg / ml) which is obtained at the same time are added to the stirred tank as an extractant. The pH of the entire mixture is adjusted to 1.3 with brief stirring by adding nitric acid, and after a contact time of 15 min at 80 ° C (without stirring), the extract becomes 1

(20,51, Viskosität 32,6mPa s) abgelassen (1.Extraktionszyklus).(20.51, viscosity 32.6 mPa s) drained (1st extraction cycle).

Thereafter, 20I RO permeate (mi-nitric acid adjusted to a pH of 2.0) as extractant in the Stirred container and allowed to act at 80 ° C for 15 min on the pomace. The extract 2 (201, viscosity 36.6mPa · s) is

abgelassen (2. Extraktionszyklus).drained (2nd extraction cycle).

During the second extraction cycle, the extract 1 at 60 ° C ι inter using a 10 m * Plattinmodulanhge when using Polyurethane membranes with a molecular weight of greater than 10000 as long ultr. 'Filtered until the UF-Retenat bine Viscosity of 695mPa s has. The simultaneously occurring UF permeate (151, pH 2.0, dry matter content 1.2%, content

an reduzierenden Zuckern 8,7mg/ml) wird mit RO-Permeat auf 20I ergänzt und der pH-Wert der Mischung mit Salpetersäure auf2,0 nachgestellt. Mach Beendigung des 2.Extraktionszyklus wird diese l'ermeatmischung ais Extraktionsmittel in den Behältergegeben. Nach einer Kontaktzeit von 15min bei 8O⁰C wird der Extrakt 3 (Viskosität 13,1 mPa · s) abgelassen (3. Extratkionszyklus)und nachfolgend wie vorher durch Ultrafiltration in ein UF-Retenat (Viskosität 705mPa · s) und ein UF-Permeat (151, pH-Wert 2,1,on reducing sugars 8.7 mg / ml) is supplemented with RO permeate to 20I and adjusted the pH of the mixture with nitric acid to 2.0. Upon completion of the 2nd extraction cycle, this mixture is added to the extractant as the extractant. After a contact time of 15 min at 8O ⁰ C, the extract 3 (viscosity 13.1 mPa · s) is discharged (3rd Extratkionszyklus) and subsequently as before by ultrafiltration in a UF-Retenat (viscosity 705mPa · s) and a UF permeate (151, pH 2.1,

Dry matter content 1.1%, content of reducing sugars 7.1 mg / ml) separately. During the 3rd extraction cycle, Extract 2 is purified by ultrafiltration into UF-Retenate (Viscosity

68OmPa s) und UF-Permeat (15,51, pH-Wert 2,1, Trockenmassegehalt 1,3%, Gehalt an reduzierenden Zuckern 9,0rP"'ml)getrennt, die Permeatfraktion mit RO-Permeat auf 201 ergänzt und der pH-Wert der Mischung mit Salpetersäure auf Ί,-Jnachgestellt, nach Beendigung des 3. Extraktionszyklus wird diese Permeatmischung als Extraktionsmittel in den Behältergegeben. Nach einer Kontaktzeit von 15min bei 8O⁰C wird der Extrakt 4 (Viskosität 7,8mPa s) abgelassen (4. Extraktionszyklus)und danach durch Ultrafiltration, wie bereits angegeben, in ein UF-Reterat (Viskosität 67OmPa · s) und ein UF-Permeat (14,51,68OmPa s) and UF permeate (15.51, pH 2.1, dry matter content 1.3%, content of reducing sugars 9.0rP "'ml) separated, the permeate fraction with RO permeate to 201 and the pH value of the mixture with nitric acid to Ί, -J readjusted after the completion of the 3rd extraction cycle Permeatmischung this is as extractant in the container provided. after a contact time of 15 minutes at 8O ⁰ C, the extract is 4 (viscosity 7,8mPa s) discharged ( 4th Extraction cycle) and then by ultrafiltration, as already stated, in a UF reterate (viscosity 67OmPa · s) and a UF permeate (14.51,

pH-Wert 2,0, Trockenmassegehalt 1,3%, Gehalt an reduzierenden Zuckern 8,9mg/ml) getrennt.pH 2.0, dry matter content 1.3%, content of reducing sugars 8.9 mg / ml) separately.

The UF-Retenate are combined and dried (Trockenpektinpräparat). The UF permeates after work-up of the 3rd and 4th extract can be re-used in the present form as an extractant for

weitere Pektinextraktionen herangezogen werden. Zur Abtrennung der reuzierenden Zucker und anderer niedermolekulareradditional pectin extractions are used. To separate the reducing sugars and other low molecular weight

Ingredients (eg organic edible acids), however, it is also possible to subject this fraction of a reverse osmosis. The

resultierende RO-Retenat ist dann zur biotechnologischen Verwertung geeignet, während das RO-Permeat zur Pektinhydrolyseresulting RO-retenate is then suitable for biotechnological utilization, while the RO permeate for pectin hydrolysis

und -extraktion eingesetzt werden kann.and -extraction can be used.

Table 1 Characterization df. pectins derived from percolation extraction as a function of the extraction cycle

Extraktionsextraction Ausbeute anYield Veresterungsesterification Gren.7viskositätszahl [ζ]Size7viscosity number [ζ] zykluscycle Galacturonangalacturonan gradDegree [ml/g Galacturonan][ml / g galacturonan] [% von Gesamt][% of total] [%l[% L 11 1414 48,548.5 690690 22 2323 52,852.8 735735 33 3131 60.460.4 650650 44 2525 61,661.6 645645 55 77 57,257.2 480480

Process for working up pectin extraction solutions

Pektinextrakt lösungPectin extract solution

UF thick juice

Retenat 1Retenat 1

gelling agent I drying

IUF-Pektin IUF pect in

DF-thick juice

DF-RetenatDF retentate

gelling agent

Trocknungdesiccation

DF - PektinDF pectin

. UF1 Stufe, UF1 level

DF-PermeatDF permeate

RO1RO1

RO-Reienat1RO Reienat1

Permeat 1Permeate 1

UF ZStufeUF Zstep

UF-Retenat 2UF-Retenate 2

UF-Remneat2UF Remneat2

biotechnolBiotechnol

Verwertung exploitation

RORO

R0-Retenat2R0 Retenat2

R0-Ffermeat2R0 Ffermeat2

RO Rermeati

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biotechnologische Rückführung in den Verwertung Verfahrenskreislaufbiotechnological repatriation in the recycling process cycle

biotechnolo- Rückführung in gische den N^rfahrens-biotechnolo feedback to the process

Recycling cycle

Claims

1. A process for the production of pectins from pectin-containing vegetable raw materials, in particular from apple and Citrustrestern, by washing, hydrolysis and extraction of the raw materials in an acidic environment, characterized in that the pretreated pomace extraction with acidic extraction agents, preferably a percolation extraction, subjected and the resulting aqueous pectin extracts are separated by membrane filtration in high molecular weight Retenatfraktionen and in low molecular weight permeate fractions and the resulting permeate fractions are used again for hydrolysis and extraction.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pomace are brought to a particle size range of 0.3 mm to 5.0 mm.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the period in which the raw material remains in contact with the extractant is at least 15 minutes.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the percolation extraction takes place in cycles.

5. The method according to claim 1, characterized in that the workup of the extracts by ultrafiltration.

6. The method according to claim 1,4 and 5, characterized in that the extracts are separated by ultrafiltration into high molecular weight Retenat- and low molecular weight permeate fractions after each extraction cycle.

7. The method according to claim 6, characterized in that the UF permeate fraction for extraction, preferably for percolation extraction, is used as extractant.

8. The method according to claim 5, characterized in that the UF permeate fractions are separated by reverse osmosis in RO-Retenatfraktionen, consisting essentially of saccharides and edible acids, and in RO-permeate fractions.

9. The method according to claim 8, characterized in that the RO-permeate fractions is used for percolation extraction as extractant.

10. The method according to claim 1,5 and 8, characterized in that the process steps percolation extraction and membrane filtration with respect to extraction and filtration times and amounts of extraction center! and permeate are matched.

For this 1 page drawing

Field of application of the invention

The invention relates to a process for the production of pectins from pectin-containing vegetable raw materials, in particular from apple and citrate esters, which are obtained after the extraction of apple juice and in the processing of citrus fruits. The resulting pectins are suitable directly or after further processing for use as food ingredients.

Characteristic of the known technical solutions

Pectins are known from pectin-containing residues of Obstverai bedding, such. B. in the extraction of apple juice as

Apple pomace or in the processing of citrus fruit to juice, obtained as a citrus pulp won.

In this case, the procedure is such that from the resulting after drying pomace (Tcckentrester) after washing with water

Influence of acids, eg, citric acid, sulphurous acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid contained therein

Zellwc ndbestandteil contained insoluble protopectin is partially hydrolyzed and then extracted. The hydrolysis and

Extraction is carried out in stirred tanks over 10 to 15 hours and temperatures up to 90 ° C and a solid /

Liquid ratio of 1:10 to 1:15 usually performed discontinuously. But countercurrent methods are for

Pectin extraction from pomace has been described. The solid / liquid separation is carried out by filtration.

The further processing of the pectin extract (thin juice) is done in such a way that energetic consuming

Evaporation a pectin concentrate (thick juice) is obtained, which is used directly as a gelling agent or from the

by adding ethanol, the pectin contained therein is precipitated and then dried.

Furthermore, a method has become known in which by the use of ultrafiltration (UF) pectin-containing extract *

concentrated, purified and then dried (DE-OS 3041096A1). Although this method avoids the known

Disadvantages of the use of alcohol, but does not take into account the recovery of the resulting UF Permeate, with respect to the

Amount balance account for the larger share.

It has already been proposed to accumulate the after partial hydrolysis of the protopectin and extraction of pectin

Extract (thin juice) by means of membrane filtration in a first stage by ultrafiltration into a high molecular weight

UF-Retenatfraktion, consisting essentially of gellable Reinp .. 'nin, and in a low-molecular UF-Perrr atfraktion

to separate and in a second stage, a fractionation of the low molecular weight UF permeate fraction by reverse osmosis (RO) in an acidic process water containing RO permeate fraction and in a low molecular weight RO Retenatfraktion, consisting essentially of saccharides and edible acids to perform and the resulting after Reversosmose acidic RO permeate for

Use hydrolysis and extraction of ^T rester.

However, this method does not take into account those for the hydrolysis and extraction of the pectin from pomace raw materials

required conditions.