DE2649406A1 - Fruit pectin deriv. prepn. - from low esterified pectin mixt. with phosphate in aq. acid soln. by addn. of metal salt - Google Patents
Fruit pectin deriv. prepn. - from low esterified pectin mixt. with phosphate in aq. acid soln. by addn. of metal saltInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung eines Pektinderivates auf derProcess for the production of a pectin derivative on the
Basis von Obstpektin -====== Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Pektinderivates auf der Basis von Obstpektin, insbesondere Apfelpektin, geeignet zur Herstellung von Gelees mit insbesondere niedrigem Trockensubstanzgehalt.Basis of fruit pectin - ====== The invention relates to a method for the production of a pectin derivative based on fruit pectin, in particular Apple pectin, suitable for the production of jellies with a particularly low dry matter content.
Hochveresterte Pektine bilden Gele, wobei die Gelbildung auf einer Dehydratisierung und elektrischer Neutralisation kolloidal dispergierter und hydrierter Pektinagglomerate beruht. Dazu muß Zucker oder ein Zuckeraustauschstoff als Entwässerungsmittel in einer Konzentration von nahezu 65% vorhanden sein, und es muß der erforderliche pH-Wert in einer engen Toleranzbreite eingehalten werden. Die einzelnen Pektinmoleküle sind dabei über Wasserstoffbrücken verknüpft, die durch den Zucker gegeben werden.High methylester pectins form gels, with gel formation on a Dehydration and electrical neutralization of colloidally dispersed and hydrated ones Pectin agglomerates. This requires sugar or a sugar substitute as a dehydrating agent be present at a concentration close to 65% and must be the required one pH value must be maintained within a narrow tolerance range. The individual pectin molecules are linked by hydrogen bonds that are given by the sugar.
Niederveresterte Pektine, d.h. Pektine mit einem Veresterungsgrad unter 50%, haben Gelier- bzw. Verdickungseigenschaften, die denjenigen von Agar oder gelatine ähnlich sind. iederveresterte Pektine werden in der Lebensmittelindustrie beispielsweise zur Herstellung von trockenmassearmen Gelees, Milchpuddings und zuckerfreien Gelees verwendet. Die GeliereigeiI-schafen von niederveresterten Pek-tinen hängen von der Pektinmenge, der Trockensubstanz, dem ph-Wert und dem Gehalt an Puffersalz und vorhandenen Calcium-Optimum, ausgedrückt in konzentration spielt dabei eine nicht unwesentliche Rolle, wobei sich abhängig vom Veresterungsgrad die optimale Calciumionen-Menge ändert. Das Calcium-Optimum, ausgedrückt in mg Ca/g Pektin, das ein festes Gel bildet, ist für ein bestimmes Pektin eine definierte Größe. Ein Überschreiten der Ca-Konzentration ergibt ein sprödes Gel mit einer star-ken Neigung zur Synärese. Die Abhängigkeit vom pH-Wert urd der Trockensubstanzmenge spielt dabei nur noch eine untergeordnete Rolle. Für die technologische Anwendung dieser Pektine sind jedoch folgende Faktoren ungünstig: 1. je niedriger der Veresterungsgrad eines Pektins ist, um so schlechter ist seine Löslichkeit in Wasser; 2. zur Einhaltung einer optimalen Calcium-Ionen-Konzentration ist meistens ein Ca-Zusatz nötig, der abhängig ist von dem verwendeten Wasser und der Frucht.Low methylester pectins, i.e. pectins with one degree of esterification below 50%, have gelling and thickening properties that are similar to those of agar or are similar to gelatine. Low-esterified pectins are used in the food industry for example for the production of low-dry matter jellies, milk puddings and sugar-free ones Jellies used. The jelly eggs hang from low methylester pek-tins on the amount of pectin, the dry matter, the pH value and the content of buffer salt and the calcium optimum, expressed in concentration, plays a role here not insignificant role, the optimal one depending on the degree of esterification Changes in the amount of calcium ions. The calcium optimum, expressed in mg Ca / g pectin, the forms a firm gel is a defined parameter for a certain pectin. A crossing the Ca concentration results in a brittle gel with a strong tendency to syneresis. The dependence on the pH value and the amount of dry matter only plays a role a subordinate role. For the technological application of these pectins are however, the following factors are unfavorable: 1. The lower the degree of esterification of a pectin the worse is its solubility in water; 2. to maintain an optimal Calcium ion concentration, an addition of Ca is usually necessary, which depends on the water used and the fruit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pektinderivat auf der Basis von niederverestertem Pektin mit der für seinen Veresterungsgrad optimalen Calciummenge in der Weise herzustellen, da zugleich eine ausreichende Menge Puffersalz vorhanden ist, um dieses Pektin in wässriger Lösung zu halten.The invention has for its object to provide a pectin derivative on the Base of low methylester pectin with the optimum for its degree of esterification Produce the amount of calcium in such a way that at the same time there is a sufficient amount of buffer salt is present to keep this pectin in aqueous solution.
Dabei steht Calcium stellvertretend für andere vergleichbare Stoffe wie beispielsweise Magnesium oder dergl..Calcium stands for other comparable substances such as magnesium or the like.
ur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß man a) als Ausgangsstoff ein Pektin verwendet, das eine Metallbindigkeit berechnet als 30 - 140 g Calciumchlorid Je Kilogramm Pektin mit einem Veresterungsgrad von 30 -vorzugsweise 35 - 38h, hat, b) eine solche Lösung aus diesem Pektin, Wasser und Phosphat herstellt, daß ein pH-Wert zwischen 4,4 und 4,8 erhalten wird, c) der Lösung bestimmte Menge Metallsalz zusetzt, und d) das gebildete Pektinderivat aus der Lösung ausfällt und trocknet.To achieve this object, the process according to the invention is characterized in that a) a pectin is used as the starting material, which has a metal bond calculated as 30 - 140 g calcium chloride per kilogram of pectin with a degree of esterification of 30 - preferably 35 - 38 h, b) produces such a solution from this pectin, water and phosphate that a pH between 4.4 and 4.8 is obtained, c) adding a certain amount of metal salt to the solution, and d) the pectin derivative formed precipitates out of the solution and dries.
wemäsJ einer vorteilhaften Weiterbildung der ßrfindung verwendet man als Ausgangsstoff ein Pektin, das eine Calciumbindigkeit von 30 - 140 g CaCl2 je kg Pektin bei einem Veresterungsgrad von 30 - 4050, vorzugsweise 35 - 33C;J, hat, wobei man in der oben genann-ten Stufe c) eine CaCl2-1ienge in Form einer Lösung unter starkem Umrühren der Lösung zusetzt.Where an advantageous further development of the invention is used The starting material is pectin, which has a calcium binding capacity of 30 - 140 g CaCl2 per kg of pectin with a degree of esterification of 30 - 4050, preferably 35 - 33C; J, whereby in the above-mentioned stage c) a CaCl2 concentration in the form of a solution while stirring vigorously the solution is added.
Als Phosphat verwendet man insbesondere Polyphosphate, Pyrophosphate, insbesondere Tetranatriumpyrophosphat.The phosphate used is in particular polyphosphates, pyrophosphates, especially tetrasodium pyrophosphate.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich somit ein Pektinderivat durch Reaktion von niederverestertenl Pektin mit bestimmten Phosphaten bei gegebenen Reaktionsbedingungen und gegebenem pH-Wert herstellen. Die präparierte Pektin-Phosphat-Verbindung wird mit Calcium-Ionen zur Reaktion gebracht, wobei man nach Fällung ein phospha-tier-tes Ca-Pektinat erhält. Von diesem phosphatiertem Ca-Pektinat ist anzunehmen, daß der weitaus größte Teil des Calciums nicht direkt an Pektin gebunden sondern über die Phosphatgruppe mit dem Pektin verknüpft ist.When using the method according to the invention, a Pectin derivative by reaction of low methylester pectin with certain phosphates produce under the given reaction conditions and given pH. The groomed Pectin-phosphate compound is made to react with calcium ions, whereby one after precipitation a phosphatized calcium pectinate is obtained. From this phosphated Ca pectinate can be assumed that the vast majority of the calcium is not directly bound to pectin but linked to pectin via the phosphate group.
Bei der technischen Anwendung zeigt das im folgenden beschriebene Calciumphospho-Pektin folgende vorteilhafte Eigenschaften: Die Löslichkeit in kaltem und warmen Wasser ist gut; es bildet sich eine rela-tiv niedrigviskose Lösung, die ein gutes Arbeiten gewährleistet. Bei der Einstellung eines bestimmten pH-Wertes in der Kochung erfolgt eine Abspaltung der Calcium-Phosphat-Gruppe vom Pektin. Dabei bildet t sich das ursprüngliche niederveresterte Pektin zurück, das dann in einer definierten Calcium-und Pufferkonzentration vorliegt. Die iteaktion ues Pektins mit dem Calcium erfolgt dabei langsam und es bildet sich ein glcimmäßiges Calciumpektinat-Gek aus. Obwohl die Abhängigkeit vom pH-Wert bestehen bleibt, kaun der ph-Bereich jedoch wesentlich gröber als bei hochveresterten Pektinen sein. Die Calciumempfindlichkeit, d.h. die Abhängigkeit von der Frucht bzw. dem umgebenden Medium ist gering. Hinsichtlich der Calcium- und pH-Wert-Abhängigkeit ist das erfindungsgemäß hergestellte Pektinderivat amidiertem Pektin ähnlich, wobei jedoch bei dem erfindungsgemäßen Calciumphospho-Pektin die optimale Calciummenge schon integriert ist.In the technical application, the following is shown Calcium phospho-pectin has the following beneficial properties: Solubility in cold and warm water is good; a relatively low-viscosity solution is formed which a good job guaranteed. When hiring a specific pH value in the boil, the calcium phosphate group is split off Pectin. The original low methylester pectin, which then present in a defined calcium and buffer concentration. The iteaction The pectin with the calcium takes place slowly and a glow-like form is formed Calcium pectinate Gek. Although the dependency on the pH value remains, kaun however, the pH range can be much coarser than with high methylester pectins. the Calcium sensitivity, i.e. the dependence on the fruit or the surrounding area Medium is low. This is according to the invention with regard to the calcium and pH value dependency produced pectin derivative similar to amidated pectin, but with the invention Calcium phospho-pectin the optimal amount of calcium is already integrated.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden an Hand eines Beispieles näher erläutert: Als Ausgangspektin wird ein niederverestertes Pektin mit einem Veresterungsgrad von 30 - 40%, insbesondere 35 - 38%, verwendet.The method according to the invention is illustrated below using an example explained in more detail: A low methylester pectin with a Degree of esterification of 30-40%, in particular 35-38%, is used.
Ermittlung der Calcium-Zudosierung: Zur Festlegung des notwendigen Calciumchlorid-Bedarfs werden Kochungen rni-t anwachsenden Mengen an Calciumchlorid hergestellt. Als Gruiidkochung dient folgende Rezeptur (Beispiel): 500 g Erdbeermark 500 g niederveresterte Pektin-Lösung 2,5%-ig (= 12,5 Pektin) 650 g F'ructosesirup, 70%-ig ca. 3 ml 50%-ige Zitronensäure zur Einstellung des pH-Wertes auf 2,9.Determination of the calcium dosage: To determine the necessary Calcium chloride needs cookings with increasing amounts of calcium chloride manufactured. The following recipe serves as a basic cooking (example): 500 g strawberry pulp 500 g low methylester pectin solution 2.5% (= 12.5 pectin) 650 g fructose syrup, 70% approx. 3 ml 50% citric acid to adjust the pH to 2.9.
Durch Rochen auf einem Trockensubstanzgehalt von 50% erhält man eine 1 kg-Kochung.By stinging to a dry matter content of 50% one obtains a 1 kg cooking.
Zu 3eweils einer 100 g - Probe dieser Kochung werden steigende Mengen an 2%-iger CaCl2-Lösung zugegeben. Die Calciumchlorid-Lösung wird in die noch sehr- heiße Kochung direkt nach dem Ausgießen eingerührt. Diese Proben werden zur Ausgelierung kaltgestellt.For every 100 g sample of this boil there are increasing amounts of 2% CaCl2 solution added. The calcium chloride solution is in the still very hot boiling stirred in immediately after pouring out. These samples are used for gelation put aside.
in der Regel ist eine Zugabe von ca. 2 - 7 rnl CaCl2-Lösung ausreichend. Verwendet wird eine 2%-ige Lösung von wasserfreiem CaCl2. Als Maß für die notwendige CaCl2-Menge dient die Konsistenz der Kochung und zwar in der Weise, daß bei steigender F'estigkeit die beste Gelstärke direkt vor der Probe, welche anfängt grießig zu werden (Calcium-Pektinatbildung), zur Berechnung gewertet wird. Dabei entspricht eine Zugabe von jeweils 1 ml CaCl2-Lösung (2'% ) zu 100 g der Kochung mit 1,2% niederverestertem Pektin einer späteren Dosierung von 16,67 g CaCl2-(wasserfrei)/kg Pektin. Bei einer Calcium-Dosierung von 6 ml zu 100 g der Kochung entspricht dies z.B. einer späteren Einwaage von 100 g CaCl2 auf je 1 kg niederverestertem Pektin.Usually an addition of approx. 2 - 7 ml CaCl2 solution is sufficient. A 2% solution of anhydrous CaCl2 is used. As a measure of the necessary CaCl2 amount serves the consistency of the cooking in such a way that with increasing Strength the best gel strength directly in front of the sample, which starts to become coarse (calcium pectinate formation) is used for the calculation. This corresponds to an addition of 1 ml of CaCl2 solution (2%) to 100 g of the boil with 1.2% low methylester Pectin of a later dosage of 16.67 g CaCl2- (anhydrous) / kg pectin. At a Calcium dosage of 6 ml to 100 g of the boiling corresponds, for example, to a later one Weighing in 100 g CaCl2 per 1 kg low methylester pectin.
Als Beispiel wurde mit einem 30 kg-Pektin-Ansatz gearbeitet: Ein Behälter wird mit 1.200 l Wasser gefüllt, das eine Temperatur von 50 - 600 C hat. in das Wasser werden unter Rührung mit einem Schnellrührwerk 30 kg des oben definierten Ausgangspektins eingewogen. Anschließend werden 16,0 kg Tetranatriumpyrophosphat-Dekahydrat (Na4P2O7 . 10 H2O) in fester Form zugegeben, um einen pH-Wert der Lösung von im wesentlichen 4,4 - 4,8 zu erhalten. Nach der Pyrophosphatzugabe wird etwa 15 Minuten lang mit verringertem Rührgeschwindigkeit umgerührt, bis sich das Pektin vollständig gelöst hat.As an example, a 30 kg pectin batch was used: a container is filled with 1,200 l of water at a temperature of 50 - 600 C. in the Water are 30 kg of the above-defined while stirring with a high-speed mixer Initial specimen weighed. Then 16.0 kg of tetrasodium pyrophosphate decahydrate are added (Na4P2O7. 10 H2O) was added in solid form to bring the solution to a pH of im substantial 4.4 - 4.8 to be obtained. After adding the pyrophosphate, it takes about 15 minutes stirred for a long time with reduced stirring speed until the pectin is completely has solved.
Eine höhere Dosierung von Natriumpyrophosphat sollte zu diesem Zeitpunkt nicht stattfinden, de Reaktionen eintreten können, die einen unerwünschten Einfluß auf die Endqualität haben kann.A higher dosage of sodium pyrophosphate should be used at this time do not take place, de reactions can occur that have an undesirable effect can have on the final quality.
In alternativer Weise besteht die Möglichkeit, dem Wasser auch zuerst das Natriumpyrophosphat und erst dann das Pektin oder beide stoffe zusammen zuzusetzen.Alternatively, there is the option of using the water first the sodium pyrophosphate and only then the pectin or both fabrics put together.
Anschließend wird die errechnete CaCl-Menge Lebensmittelqualität mit einem Reinheitsgrad von zur in Form einer 10%-igen Lösung vorzugsweise über einen Injektor unter schnellem Umrühren zugegeben. intensives Umrühren ist notwendig, um eine schnelle und gute CaCl2-Verteilung zu erreichen. Nach Zugabe des CaC12 muß noch eine Zeitlang (etwa 5 Minuten) mit einem Schnellrührwerk weitergerührt werden, um eine optimale Reaktion zu gewährleisten.Then the calculated amount of CaCl is food grade with a degree of purity of about in the form of a 10% solution, preferably about one Injector added with rapid stirring. intensive stirring is necessary, to achieve a quick and good CaCl2 distribution. After adding the CaC12 must be stirred for a while (about 5 minutes) with a high-speed mixer, to ensure an optimal response.
Die CaCl2-Zugabe soll so erfolgen, daß eine Pektinatbildung vermieden wird.The CaCl2 should be added in such a way that pectinate formation is avoided will.
Anstelle von Calciumchlorid können auch andere lösliche Calciumsalze undjoder Magnesiumsalze oder mischungen davon zugesetzt werden; insgesamt können auch andere Salze aus mehrwertigen Metallionen zugesetzt werden, die den Lebensmittelbedingungen entsprechen.Instead of calcium chloride, other soluble calcium salts can also be used andjor magnesium salts or mixtures thereof are added; overall can Other salts of polyvalent metal ions can also be added, which affect the food conditions correspond.
Anschließend wird eine weitere Menge Pyropho sphat zugegeben.A further amount of pyrophosphate is then added.
Diese Menge wird dadurch festgelegt, daß man im Labor eine Probe auf ihren pH-Wert und ihre Viskosität prüft. Der pH-Wert soll auf 5,0 + 0,2 eingestellt werden. Ein besseres Kriterium ist die Viskosität; Viskositäten zwischen 30 - 35 cP bei 200 C (gemessen bei 2770 s 1) sind akzeptabel, höhere Viskositäten sollten nicht akzeptiert werden. Die Viskositätsmessungen wurden auf einem Rotovisco bei n = 512 U/min mit abnehmender Drehfrequenz, 100 S-Eichung mit Meßeinrichtung NV vorgenommen. Während dieser Zugabe des in fester Form vorliegenden Pyrophosphats wird wieder mit dem Schnellrührer gearbeitet.This amount is determined by taking a sample in the laboratory checks their pH and viscosity. The pH should be set to 5.0 + 0.2 will. A better criterion is the viscosity; Viscosities between 30 - 35 cP at 200 C (measured at 2770 s 1) are acceptable, higher viscosities should not be accepted. The viscosity measurements were made on a Rotovisco at n = 512 rpm with decreasing rotational frequency, 100 S calibration with measuring device NV performed. During this addition of the pyrophosphate present in solid form the high-speed stirrer is used again.
Nach erfolgter Zeinlösung dieser Pyrophosphat-Menge wird im Labor nochmals der pH-Wert und die Viskosität der Lösung überprüft.After the zein solution has taken place, this amount of pyrophosphate is used in the laboratory Check the pH and viscosity of the solution again.
Eventuelle Korrekturen können dann noch vorgenommen werden.Any corrections can then still be made.
Da diese Messungen alle an Mand einer Lösung von 30 kg niederverestertem Pektin in 1.200 1 Wasser (= 2,5%-ig) praktiziert werden, sind beim Arbeiten mit anders konzentrierten Lösungen andere heizwerte zugrunde zu legen. pH-Wert- und Viskositäts-Messungen werden dann neu definiert.Since these measurements are all on a solution of 30 kg of low methylester Pectin in 1,200 1 water (= 2.5%) are practiced when working with differently concentrated solutions should be based on other calorific values. pH and Viscosity measurements are then redefined.
So ist es beispielsweise möglich, mit höheren Pektinkonzen--trationen zu arbeiten, wobei beispielsweise 30 kg Pektin in eine Wassermenge von ,'00 - 800 1 Wasser eingemischt werden können. zur die anschließende fällung ist es vorteilhaft, eine höhere Konzentration als 2,) zu wählen, beispielsweise eine 5%-ige Pektinlösung.For example, it is possible to use higher pectin concentrations to work, with, for example, 30 kg of pectin in an amount of water of, '00 - 800 1 water can be mixed in. for the subsequent precipitation it is advantageous to a higher concentration than 2,) to choose, for example a 5% pectin solution.
Bei positivem Laborbefung der Pektinpräparatlösung bzw.In the case of a positive laboratory test for the pectin preparation solution or
Pektinderivatlö sung wird anschließend di e Lösung in bekannter Weise in Alkohol gefällt.Pectin derivative solution is then the solution in a known manner like in alcohol.
Nach beendeter Fällung wird mittels einer Schneckenpresse abgepreßt.When the precipitation is complete, it is pressed out by means of a screw press.
Das gepreßte Pektinderivat wird bei höchstens 600 C im Luftstrom getrocknet. Anschließend wird wie üblich gemahlen.The pressed pectin derivative is dried at a maximum of 600 C in a stream of air. Then it is ground as usual.
Das erhaltene Calcium-Phospho-Pektin hat die eingangs geschilderten vorteilhaften Eigenschaften.The calcium-phospho-pectin obtained has those described at the beginning beneficial properties.
Darüber hinaus wurden Versuche durchgeführt, uia die Abhängigkeit der Gelierung vom Ausgangs-pH-Wert der Pektinpräparatlösung zu testen. Dabei hat es sich gezeigt, daß bei einem pH-Wer-t von ca. 5,0 bei definiertem CaCl2-Gehalt die Gelierung am besten ist. Wenn die 2,5%-ige Pektinpräparatlösung einen pH-Wert über 5,0 hat, so ist die Gelierkraft in der Probekochung um so schlechter, je höher der pR-Wert der Ausga-ngslösung ist. Der pH-Wert in der Probekochung liegt konstant zwischen 2,9 und 3,0. Dieser Versuch soll zeigen, daB bei pH-Werten über 5,0 in der Pektinlösung die Gelierkraft abnimmt.In addition, experiments were carried out, including the dependence to test the gelation of the initial pH value of the pectin preparation solution. Has it has been shown that at a pH value of approx. 5.0 with a defined CaCl2 content the gelation is best. When the 2.5% pectin preparation solution has a pH above 5.0, the higher the gelling power in the test boil, the worse is the pR value of the initial solution. The pH value in the test boil is constant between 2.9 and 3.0. This experiment is intended to show that at pH values above 5.0 in the pectin solution decreases the gelling power.
Lösungen ulit einem pH-Wert von 5,0 sind hinsichtlich ihrer Viskosität sehr dünn. Auf jeden Fall ist ein niedriger pH-Wert oder eine hohe Viskosität der Lösung von Vorteil, da das Absetzen von Calcium-Phosphat erschwert erfolgt. Eine ausreichende Phosphatierung des Präparates bzw. Derivates bleibt trotzdem gewährleistet.Solutions with a pH of 5.0 are in terms of viscosity very thin. In any case, a low pH or a high viscosity is the Solution advantageous, as calcium phosphate is more difficult to settle. One Sufficient phosphating of the preparation or derivative is still guaranteed.
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