DD268857B1

DD268857B1 - METHOD FOR OBTAINING AND FRACTIONATING PECTINES

Info

Publication number: DD268857B1
Application number: DD87301016A
Authority: DD
Inventors: Juergen Kroll; Manfred Krause; Regina Kroeck; Willy Bock
Original assignee: Zentralinstitut Fuer Ernaehrun
Priority date: 1987-03-23
Filing date: 1987-03-23
Publication date: 1991-09-19
Also published as: DD268857A1

Description

Characteristic of the bekannton technical solutions Pectins are known from pectin-containing residues of fruit processing 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 (Tockentrester) after washing with water Influence of acids, eg. As citric acid, sulfurous acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, which therein Partly insoluble protopectin contained in cell wall component is partially hydrolyzed and then extracted. The hydrolysis and Extraction are carried out in stirred vessels over 10 to 15 hours and temperatures up to 9O ⁰ C and a f-eststoff / 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

durch Zusatz von Ethanol das darin enthaltene Pektin ausgefällt und danach getrocknet wird.by adding ethanol, the pectin contained therein is precipitated and then dried.

Furthermore, a method has become known in which by the application of ultrafiltration (UF) pectin-containing extracts

konzentriert, gereinigt und danach getrocknet werden (DE-OS 3041096 A1). Dieses Verfahren vermeidet zwar die bekann*onconcentrated, purified and then dried (DE-OS 3041096 A1). Although this method avoids the well-known * on

Disadvantages of the use of alcohol, but does not take into account the recovery of the resulting UF Permeate, the bezügl the Balance of quantities 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 gelierfähigem pure pectin, and in a low molecular weight UF-permeate fraction

zu trennen und in einer zweiten Stufe eine Fraktionierung der niedermolekularen UF-Permeatfraktion durch Reversosmose (RO)in eine saures Prozeßwasser enthaltende RO-Permeatfraktion und in eine niedermolekulare RO-Retenatfraktion, im wesentlichenbestehend aus Sacchariden und Genußsäuren, durchzuführen und das nach Reversosmose anfallende saure RO-Permeat zurto 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 -Permeat to

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

erforderlichen Bedingungen. ,required conditions. .

Object of the invention

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 Citrustrestern, durch Waschen, Hydrolyse und Extraktion der Rohstoffe im sauren Milieu, besteht darin, daß die vorbehandelten Trester einer Extraktion mit sauren Extraktionsmitteln, vorzugsweise einer Perkolationstxtraktion 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 eine 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 der Trester mehr als 5,0mm, dann wird eine ausreichende Extraktion der Pektine nicht mehr gewährleistet.The inventive method 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, is that the pretreated pomace an extraction with acidic extractants, preferably subjected to percolation and the thereby 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 more than 5.0mm, then a sufficient extraction of pectins is no longer guaranteed.

Das für die Perkolationsextraktion günstigste Korngrößenspektrum der Trester von vorzugsweis - 0,5 bis 4,0mm wird mittels an sich bekannter Zerkleinerungsverfahren erreicht.The most favorable 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 0,3mm 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 Aggfomerierung, 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 Karussellextrakteure und andere in der Lebensmittelindustrie verfügbare Extrakteure, in denen Perkolationsextraktionen durchgeführt werden, sind zur Pektinextraktion gemäß dem vorgestellten Verfahren geeignet.The percolation can be carried out in heated, sieve-equipped columns or containers. However, carousel extractors and other extractors available in the food industry in which percolation extractions 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 80⁰C 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 70⁰C 20 bis 35 mPa · s, Viskosität nach 5minütiger Kontaktzeit bei 70⁰C 3 bis 6mPa · s). Eine Erhöhung der Kontaktzeit während der Perkolationsextraktion führt nur noch zu einer vergleichsweise geringen Erhoi.ung der Viskosität (Viskosität des Extraktes nach 30minütiger Kontaktzeit bei 70°C 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 80 ⁰ C, the extractant must remain in contact with the pretreated pomace over a period of 15min. If the extraction is carried out in shorter periods, then the extraction effect is too low, which is documented in a reduced viscosity of the extracts (viscosity after 15 minutes contact time at 70 ⁰ C 20 to 35 mPa · s, viscosity after 5 minutes contact time at 70 ⁰ C 3 bis 6mPa · s). An increase in the contact time during the percolation extraction leads only to a comparatively low Erhoi.ung the viscosity (viscosity of the extract after 30 minutes contact time at 70 ° C 30 to 4OmPa s).

Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin dadurch charakterisiert, daß die Extraktion, vorzugsweise die Perkolationsextraktion, in Zyklen erfolgt. Ein Zyklus beinhaltet dabei die Perkolationsextraktion bei einem bestimmten Feststoff/ Flüssigkeitsverhältnis, 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 Ultrafiltrntion möglich (Variante 1).The process according to the invention is further characterized in that the extraction, preferably the percolation extraction, takes place in cycles. One cycle involves the percolation extraction at a certain solids / liquid ratio, eg. 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 z. B. in the form of permeates from the Ultrafiltrntion possible (variant 1).

Bei dieser Verfahrensweise uind je nach Tresterbeschaffenheit 4 bis 6 Zyklen zur Hydrolyse und Extraktion des Pektins notwendig. Die resultierendem Extrakte sind dann z. B. durch folgende Viskositäten charakterisiert: Extrakt nach dem 1. Zyklus 15 bis35mPa s. Extrakt nachdem 2. Zyklus 20bis 4OmPa s. Extrakt nach dem 3. Zyklus 9 bis 15mPa s, Extrakt nach dem 4. Zyklus 4 bis 8 mPa s, Extrakt nach dem 5. Zyklus 2 bis 6 mPa · s.Depending on the composition of the pulp, 4 to 6 cycles for the hydrolysis and extraction of the pectin are necessary in this procedure. The resulting extracts are then z. B. characterized by the following viscosities: extract after the 1st cycle 15 to 35mPa s. Extract after the 2nd cycle 20 to 4OmPa s. Extract after the 3rd cycle 9 to 15 mPa s, extract after the 4th cycle 4 to 8 mPa s, extract after the 5th cycle 2 to 6 mPa · s.

Es ist aber auch möglich, den Extrakt des 1. Zyklus als Fxtraktionsmittel für den 2. Zyklus einzusetzen, wobei der daraus resultierende Extrakt eine Viskosität von etwa 80 bis 20OmPa · s aufweist. Da dieser Extrakt eine verminderte 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 6mPa · s auf 50 bis 80 mPa · 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.But it is also possible to use the extract of the 1st cycle as Fxtraktionsmittel for the 2nd cycle, wherein the resulting extract has a viscosity of about 80 to 20OmPa · 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 Verwerdung solcher Membranen durchgeführt, die Moleküle mit einem Molekulargewicht von größer als 10000 zurückhalten.For further enrichment of the extracts with the aim of pectin recovery, the ultrafiltration is used and carried out using such membranes, which retain molecules with a molecular weight 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 den einzelnen Zyklen zu vereinigen und in dieser Form einer Ultrafiltration zu unterziehen. Entsprechendes gilt auch, wenn gemäß Variante 2 extrahiert wird.However, it is also possible to combine the extracts from the individual cycles and to undergo ultrafiltration in this form. The same applies when extracting according to variant 2.

Die nach Ultrafiltration resultierenden UF-Permeate enthalten 1 bis 20 mg/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 auf 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 between 40 and 50 mg / ml.

Dann wird zur Abtrennung dieser niedermolekularen Verbindungen aus dem UF-Perm eaten die Reversosmose (RO) unter Anwendung solcher Membranen herangezogen, die Moleküle mit einem Molekulargewicht von größer als 100 zurückhalten. Es relutiert ein RO-Retenat (Trockenmassegehalt größer 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.Then, for the separation of these low molecular weight compounds from the UF Perm eaten the reverse osmosis (RO) using such membranes are used, which retain molecules having a molecular weight greater than 100. It 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 main amount 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 Trestern eine wesentliche Einsparung an Wasser (80 bis 90%) sowie an Mineralsäuren eintritt.The main advantage of the method according to the invention is that in comparison to the conventional technology of pectin extraction from pomace enters a significant saving in water (80 to 90%) and mineral acids.

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 erreicht.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 Verfahren wird durch nachfolgende Ausführungsbeispiele erläutert.The method will be explained by following embodiments.

Ausführungsoeisplele example 1

1 kg Apfeltrockentrester werden mittels einer Mühle auf ein Korngrößenspektrum von 0,6 bis 4,0mm gebracht und gemeinsam mit 3I Wasser in eine beheizbare Säule (Doppelmantel mit Heißwasseranschluß), die mit einem Siebboden ausgerüstet ist,1 kg apple pomace are brought by means of a mill to a particle size range of 0.6 to 4.0 mm and together with 3I water in a heatable column (double jacket with hot water connection), which is equipped with a sieve bottom,

gefüllt. Die Säule wird auf 6O⁰C 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 Tresterwaschwaf ser 2 abgelassen. Die Tresterwaschung wird in der beschriebenen Weise ein drittes Mal durchgeführt. Die Tresterwaschwasser 1 bis 3 werden vereinigt (41) und einen Reversosmose (RO) unter Verwendung einer Plattenmodulanlage und bei Einsatz von Celluloseacetat-fCAJ-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 98 mg/ml aufweist Diese Fraktion ist zur biotechnologischen Verwertung geeignet.filled. The column is heated to 6O ⁰ C, and after a holding time of 15 min, the pomace washing water 1 is discharged 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 washing water ser 2. The pomace washing is carried out a third time in the manner described. The pomace washing waters 1 to 3 are combined (41) and subjected to reverse osmosis (RO) using a plate module system and using cellulose acetate fCAJ membranes having a molecular weight cutoff of greater than 100 until the RO-retenate has a dry matter content of 15.9%. and a content of reducing sugars of 98 mg / ml. This fraction is suitable for biotechnological use.

21 des gleichzeitig resultierenden RO-Permeates (Trockenmassegehalt 0,04%, Gehalt an reduzierenden Zuckern 0,2 mg/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 15min wird der Extrakt 1 (Viskosität 28,5mPa · 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 packing is heated to 75 ⁰ C, and after a contact time of 15 minutes, the extract 1 (viscosity 28,5mPa · s) is discharged (1st extraction cycle).

Der Extrakt 1 wird auf 6O⁰C gekühlt und unter Verwendung einer Plattenmodulanlage und bei Einsatz von Polyurethan-(PU)-Membranen mit einer Molmassentrenngrenze von größer als 10000 so lange behandelt, bis das UF-Retenat eine Viskosität vcn 78OmPa s aufweist. Nach Sprühtiocknung 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 15min bei 75⁰C, wie beschrieben, der Extrakt 2 (Viskosität 32,8mPa · s) abgelassen (2. Extraktionszyklus). 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, aus.The extract 1 is cooled to 6O ⁰ C and treated by using a plate module system and when using polyurethane (PU) membranes with a molecular weight separation of greater than 10,000, until the UF-Retenat has a viscosity of 78OmPa s. After spraying 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 ⁰ C, as described, the extract 2 (viscosity 32.8mPa · s) drained (2nd extraction 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.

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-Termeat auf 21 ergänzt, auf die Säule gegeben, nach einer Kontaktzeit von 15min bei 75°C 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-Termeat to 21 added, added to the column, after a contact time of 15 min at 75 ° 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 75⁰C wird, wie beschrieben, der Extrakt 4 (Viskosität 6,2mPa s) abgelassen (4. Extraktionszyklus) und mittels Ultrafiltration aufgearbeitet. Das anfallende UF-Retenat (Viskosität 717mPa s) wird getrocknet (Tab. 1). Dieses Poktin 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 2I ergänzt, als Extraktionsmittel auf die Säule gegeben, nach einer Kontaktzeit von 15min bei 75°C, wie beschrieben, als Extrakt 5 (Viskosität 4,OmPa s) abgelassen (5.Extraktionszyklus) 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 ⁰ C, as described, the extract 4 (viscosity 6.2 mPa s) drained (4th extraction cycle) and worked up by ultrafiltration. The resulting UF-Retenat (viscosity 717mPa s) is dried (Table 1). This poctin 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 2I, added to the column as an extractant, after a contact time of 15 min at 75 ° C, as described, as extract 5 (viscosity 4, OmPa s) drained (5th Extraction 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; 9,7 mg/ml reduzierende Zucker) kann in der vorliegenden Form erneut als Extraktionsmittel 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 reducing sugars) can be used again in the present form as an extractant for further pectin extractions. However, to separate the reducing sugars and other low molecular weight components, it is also possible to subject the UF permeate to 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

10kg Apfeltrockentrester, mittels einer Walzenmühle zerkleinert und durch Sieben auf Teilchengrößen zwischen 1,0 bis 4,0mmgebracht, werden mit jeweils 6Ol Wasser 2mal im Batch-Verfahren in einem beheizbaren Rührbehälter, der innen am10 kg apple dry pulp, crushed by means of a roller mill and brought by sieving to particle sizes between 1.0 to 4.0mm, are each with 6Ol water 2 times in a batch process in a heated stirred tank, the inside of the

Container bottom is additionally equipped with a sieve bottom, each 15 min at 60 ° C with occasional slow stirring

gewaschen. Nach jeder Waschstufe erfolgt eine Abtrennung des Waschwassers von den Trestern mittels einerwashed. After each washing step, the washing water is separated from the pomace 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 83 mg/ml aufweist. Diese Fraktion ist ze rbiotechnologischen Verarbeitung geeignet.a dry matter content of 13.9% and a content of reducing sugars of 83 mg / ml. This fraction is suitable for biotechnological processing.

201 des gleichzeitig anfallenden RO-Permeates (Trockenmassegehalt 0,06%; Gehalt an reduzierenden Zuckern 0,3mg/ml)werden als Extraktionsmittel in den Rührbehälter gegeben. Der pH-Wert der gesamten Mischung wird unter kurzem Aufrührendurch Salpetersäurezusatz auf 1,9 eingestellt, und nach einer Kontaktzeit von 15min bei 8O⁰C (ohne Rühren) wird der Extrakt 1(20,51, Viskosität 32,6mPa s) abgelassen (1. Extraktionszyklus).201 of the simultaneously occurring RO permeate (dry matter content 0.06%, content of reducing sugars 0.3 mg / ml) are added as extractants in the stirred tank. The pH of the entire mixture is adjusted to 1.9 with brief stirring by addition of nitric acid, and after a contact time of 15 min at 8O ⁰ C (without stirring), the extract 1 (20.51, viscosity 32.6 mPa s) is drained (1 Extraction cycle).

Thereafter, 20 L of RO permeate (adjusted to a pH of 2.0 with nitric acid) as extractant in the Add stirred tank and let it act on the comforter for 15 min at 80 ° C. 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 6O ⁰ C using a 10 m * plate module system with the use of Polyurethane membranes with a molecular weight cutoff of greater than ¹ OOOO ultrafiltered until the UF-Retenat a Viscosity of 695 mPa · s. The simultaneously occurring UF permeate d 51, pH 2.0, dry matter content 1.2%, content

an reduzierenden Zuckern 8,7 mg/ml) wird mit RO-Permeat auf 201 ergänzt und der pH-Wert der Mischung mit Salpetersäure auf2,0 nachgestellt. Nach Beendigung des 2. Extraktionszyklus wird diese Permeatmischung als Extraktionsmittel in den Behältergegeben. Nach einer Kontaktzeit von 15 min 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 705mPas) und ein UF-Permeat (151, pH-Wert 2,1,reducing sugars 8.7 mg / ml) is supplemented with RO permeate to 201 and adjusted the pH of the mixture with nitric acid to 2.0. After completion of the second extraction cycle, this permeate mixture is added as extraction agent in the container. After a contact time of 15 minutes 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 705mPas) 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 in UF-retentate (viscosity) as described

68OmPa s) und UF-Permeat (15,51, pH-Wert 2,1, Trockenmassegehalt 1,3%, Gehalt an reduzierenden Zuckern 9,0mg/ml)getrennt, die Permeatfraktion mit RO-Permeat auf 2Ol ergänzt und derpH-Wert der Mischung mit Salpetersäure auf 2,068OmPa s) and UF permeate (15.51, pH 2.1, dry matter content 1.3%, content of reducing sugars 9.0 mg / ml) separated, the permeate fraction supplemented with RO permeate to 2Ol and the pH the mixture with nitric acid to 2.0

nachgestellt, nach Beendigung des 3. Extraktionszyklus wird diese Permeatmischung als Extraktionsmittel in den Behälter gegeben. Nach einer Kontaktzeit von 15min bei 60°C wird der Extrakt 4 (Viskosität 7,8mPa s) abgelassen (4. Extraktionszyklus) und danach durch Ultrafiltration, wie bereits angegeben, in ein UF-Retenat (Viskosität 67OmPa · s) und ein UF-Perm*»· (14,51, pH-Wert 2,0, Trockenmassegehalt 1,3%, Gehalt an reduzierenden Zuckern 8,9mg/ml) getrennt. Die UF-Retenate werden vereinigt und getrocknet (Trockenpektinpräparat).readjusted, after completion of the 3rd extraction cycle, this permeate mixture is added as an extractant in the container. After a contact time of 15 min at 60 ° C, the extract 4 (viscosity 7.8 mPa s) is discharged (4th extraction cycle) and then by ultrafiltration, as already stated, in a UF-Retenat (viscosity 67OmPa · s) and a UF Perm * »· (14.51, 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).

Die UF-Permeate nach Aufarbeitung des 3. und 4. Extraktes können in der vorliegenden Form erneut als Extraktionsmittel für weitere Pektinextraktionen herangezogen werden. Zur Abtrennung der reuzierenden Zucker und anderer niedermolekularer Bestandteile (z. B. organische Genußsäuren) ist es jedoch auch möglich, diese Fraktion einer Reversosmose zu unterwerfen. Das resultierende RO-Retenat ist dann zur biotechnologischen Verwertung geeignet, während das RO-Permeat zur Pektinhydrolyse und -extraktion eingesetzt werden kann.The UF permeates after working up of the 3rd and 4th extract can be used in the present form again as an extractant for further pectin extractions. However, to separate off the reducing sugars and other low molecular weight components (eg organic edible acids), it is also possible to subject this fraction to reverse osmosis. The resulting RO-retarate is then suitable for biotechnological utilization, while the RO permeate can be used for Pektinhydrolyse and -extraktion.

Table 1 Characterization of the pectins obtained after percolation extracts as a function of the extraction cycle

Extraktionsextraction Ausbaute anExtension Veresterungsesterification Grenzviskositätszahl [ ]Intrinsic viscosity [] zykluscycle Galacturonangalacturonan grad*Degree* [mg/g Galacturonan][mg / g galacturonan] (% von Gesamt](% of total) l%]l%] 11 1414 70,570.5 690690 22 2323 68,368.3 735735 33 3131 65,165.1 650650 44 2525 62,262.2 645645 55 77 57,857.8 480480

* gaschromatographlsch ermittelt* determined by gas chromatograph

In Betracht gezogene Druckschriften: DE-OS 3041096 B 01 D, 31 /00 DE-OS 3514477 A 23 L, 1/04Documents considered: DE-OS 3041096 B 01 D, 31/00 DE-OS 3514477 A 23 L, 1/04

Claims

A process for the extraction and fractionation of PeMinen from pectin-containing vegetable raw materials, in particular from apple and Citrustrestern, involving washing, hydrolysis and extraction of the comminuted raw materials with acidic extractants while maintaining a predetermined contact period between raw material and extractant, in which an ultrafiltration to enrich the Pectin from the extracts is used, characterized in that the pretreated pomace each subjected to one or more extraction cycles in which either either pectin permeate fractions of an ultrafiltration from previous extracts or the extracts of previous cycles are used as extractants for subsequent extractions and then a membrane filtration to Enrichment of pectin in the extract is made.

Field of application of the invention

The invention relates to a process for the recovery and fractionation 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.