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Verfahren zur. Pektingewinnung durch Druckhydrolyse protopektinhaltiger
Pflanzenteile Von den als Gerüst-, Stütz- und Kittsubstanz der Zellmembranen hauptsächlich
infleischigen Früchten und Wurzeln und ansonsten noch in grünen Blatt- und Stengelteilen
vorkommenden Pektin ist bekanntlich nur ein .geringer Anteil, der auch als freies
Pektin bezeichnet wird, halt- bis warmwasserlöslich, während die Hauptmenge -auch
Urpektin, Protopektin oder hektose genannt - erst durch Erhitzen mit Wasser allmählich
nach längerer Zeit. in wässerige Lösung geht. Schneller und überdies etwas vollständiger
geht der Abbau des Protopektins zu löslichen Pektinfraktionen vor sich, wenn er
unter Anwendung von Druck vorgenommen wird, und noch wesentlich weitgehender in
befug auf Länge und Abbaugrad verläuft er, wenn er mittels Lösungen von Alkalien,
Säuren oder Salzen, insbesondere ®xalaten und Sulfiten, durchgeführt. wird. Da durch
Einwirkung von Alkalien eine weitgehende Zersetzung bis zupektin_sauremA:kali, dem,
keine Geliereigenschaften mehr zukommen, ei-ntrtt und die Anwendung von Druck bei
der Heißwasserhydrolyse im wesentlichen nur eine-Beschleunigung, und.demzufolge
größere Schonung beim Abbauvorgang des Protopektins bewirkt, werden in der Praxis
fast ausschließlich Extraktionsverfahren mittels Säurelösungen mehr oder weniger
hohen Säuregrades hei erhöhten Temperaturen und ven variierender Einwirkungsdauer
der Aufschlußmittel angewandt.
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Es sind. auch schon «Verfahren bekannt= geworden, bei denen die Aufschlußmittel
Hitze, Sättre und. Druck kombiniert angewandt werden. So ist beispielsweise schon
vorgeschlagen woreen, zur. Pektingewinnurg die Schalen und: Preßrückstände beliebiger
kultivierter Aurantiaarten (nach allgemein üblicher Vorbehandlung durch Waschung)
mit dem doppelten ihres Gewichtes an Wasser, .das je Tonne zso 1 Kohlendioxyd gelöst
enthält, im Autoklaven bei etwa einer Atmosphäre Druck wiederholt zu erhitzen. Ebenso
ist es nicht mehr neu, entzuckerte Rübenschnitzel zur Extraktion des Pektins unter
Anwendung von Druck mit. Lösungen von
Weinsäure oder Caiciurnbisalfit
a'z behandeln. Schließlich ist auch von den amerikanischen I'tlrtinchemikern Philip
B. i\-T y e r s und George I_. B a 1, e r schon darauf hingewiesen worden, -daß
die Dauer des Erhitzens eines pektinhaltigen Materials mit Wasser - auch solchem,
dem irgendeine organische oder Mineralsäure zugesetzt worden ist - von Einfluß auf
die Ausbeute an Pektin und auf die Geliereigenschaften des letzteren ist. In Aus-Wertung
dieser Erkenntnis sind von den Vor= genannten schon. Pektinherstellungsverfahren
angegeben worden, denen zufolge pektinhalrige Ausgangsstoffe mit Wasser und so viel
Säure versetzt, daß die Extraktionsflüssigkeit nach erfolgter Extraktion einen zwischen
pii 3,0 und 43 liegenden Säurestufenwert aufweist, auf Temperaturen von 6o
bis 1100 erhitzt werden sollen.
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Die beiden erstgenannten Verfähren beziehen sich nur auf ganz bestimmte
Ausgangsstoffe. Davon aber ganz abgesehen, vermögen sie besondere Aufschlußeffekte
deshalb nicht zu gewährleisten, weil Kohlensäure, deren Azidität in wäßriger Lösung
bekanntlich nicht ausreicht, um Methylorange zu verändern, eine zu schwache Säure
ist und die aktuelle Azidität der Weinsäure ebenfalls bei weitem nicht derjenigen
der Mineralsäuren. gleichkommt. Bei den Verfahren nach Myers und Baker hingegen
werden als Hydrolysiermittel Hitze und Säuren (auch mineralische) teilweise in der
zwangsläufigen Kombination mit Druck angewandt, nämlich dann, wenn der Aufschluß
im Temperaturintervall zwischen ioo und iio° vorgenommen Wird. Da aber der Sättigungsdruck
des Wasserdampfes bei iio° (ausweislich der Tabelle im Chemiker-Taschenbuch, 6o.
Auflage, Teil III, S. 157) 1074,6 mm Quecksilbersäule = 1,44 Atmosphären beträgt,
bleibt bei -diesen Verfahren der gegebenenfalls in Verbindung mit (Mineral-) Säure
anzuwendende Druck bei der Extraktionsbehandlung stets unterhalb einer halben Atmosphäre
Übrrdruck.
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Demgegenüber wurde von uns gefunden, daß man die mineralsaure Druckhydrqlyse
des unlöslichen Protopektins wirtschaftlicher und fortschrittlicher als bisher gestalten
kann, wenn man die an sich bekannten Aufschluß-:nittel Hitze, Mineralsäure und Druck
in einer neuartigen, wesentlich höhere Drücke bei niedrigeren Temperaturen gewährleistenden
\lodifikation anwendet, die dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf das Aufschlußgut
mit der mineralsauren Extraktionsflüssigkeit im Autoklaven durch 1:inleiten von
Druckluft zunächst einen Druck von mindestens 2 atü zur Einwirkung bringt, der alsdann
durch Erhitzen des mit Druckluft aufgeladenen Autoklaven bis auf etwa 950 während
des Zeitraumes von einer bälben Stunde noch erheblich verstärkt ,wird. Durch wiederholte
Anwendung der im vorstehendiem gekennzeichnetenerfahrensniaßnahmen gelingt es, aus
den Ausgangsstoffen ohne nennenswerte Schädigung durch Depolymerisierung und Abspaltung
von Methoxylgruppen Pektinstoffe mit hohem Geliervermögen in außerordentlich hohen
Ausbeuten zu extrahieren.
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Praktisch wird das neue Verfahren wie in den nachstehenden Ausführungsbeispielen
angegeben durchgeführt. Beispiel i ioo g Apfeltrockentrester wurden zur in bekannter
Weise erfolgenden Waschung mit der iofachen Menge Wasser bei Zimmertemperatur eingemaischt.
Nach Verlauf einer Stunde wurde die Waschflüssigkeit entfernt, und die gewaschenen
Trester wurden mit SO,haltigem Wasser auf i ioo g aufgewogen. Der S02 Gehalt der
Hydrolysierflüssigkeit betrug o,5 °1o. Das Gefäß mit dem Aufschlußansatz wurde in
einem Autoklaven gebracht, der mit Dreckluft auf 2 atü bei Zimmertemperatur aufgeladen
wurde. Durch Erhitzen auf etwa 950 wurde alsdann während eines Zeitraumes von einer
halben Stundt der Druck auf 5 atü verstärkt. Nach der auf diese Weise durchgeführten
Druckhydrolyse wurde der Hydrolysenauszug I durch Kolieren und Abpressen entfernt.
Er kann in an sich bekannter Weise zu Pektinextrakt bzw. Trockenpektin weiterverarbeitet
werden.
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Der Rückstand aus dem Koliertuch, von dem -2rfahrungsgemäß in Abhängigkeit
von dem Pufferungsvermögen der Ausgangsstoffe 4o bis 6o 010 der ursprünglich zugesetzten
Mineralsäure zurückgehalten werden, wurde mit Wasser nochmals auf i ioo g aufgewogen
und einer zweiten halbstündigen Druckextraktion nach den vorstehend gemachten Angaben
unterworfen.
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Schließlich wurde aus dem nur noch geringe Mengen von Säure zurückhaltenden
Rückstand des Hydrolysenauszuges 1I in gleicher Weise wie vorstehend schon angegeben
(also ebenfalls mit reinem Wasser) als letzter Auszug der Hydrolysenauszug III gewonnen.
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Die Hydtolysenauszüge I bis III können jeder für sich oder vereinigt
wie üblich und bekannt weiterverarbeitet werden. Es wurden nach der vorstehend angegebenen
Arbeitsweise erhalten Hydrolysenauszug 1-
625 ccm von 2,14°/o Trockensubstanzgehalt
= 13,37 % der angewandten Ausgangsstoffe an Extrakt.
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Gehalt der Trockensubstanz an alkoholfällbaren Pektinstoffen: 64,43.
Durchschnittsmolekulargewicht
der alkoholgefällten Pekzinstoffe:
9872o. Methoxyl.gehalt der alkoholgefällten Pektinstoffe: 1o,49 0%. Geleereißfestigkeit
des aus einer 2 g Trockensubstanz enthaltenden Menge. Hydrolysenauszug mit 6o g
Zucker und 1,5 ccm 2o 0/0iger Milchsäure zu Zoo g eingekochten Gelees nach Lüers:
13859.
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Hydrolysenauszug II: 64o ccm mit 1,6511/0 Trockensubstanzgehatt =
10,56% der angewandten Ausgangsstoffe an Extrakt.
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Gehalt der Trockensubstanz an alkoholfällbaren Pektinstoffen: 67,93.
Durchschnittsmolekalurgewicht der: alkoholgefällten Pektinstoffe: io47oo. Methoxylgehalt
der ,alkoholgefällten Pektinstoffe: 7,24. Geleereißfestigkeit des aus einer 2 g
Trockensubstanz enthaltenden Menge. Hydrolysenauszug mit 6o g Zucker und 1,5 ccm
2o %iger Milchsäure zu ioo g eingekochten Gelees nach Lüers: 15709.
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Hydrolysenauszug III: 790 ccm von o,970/11 Trockensubstanzgehalt
= 7,6611/o der angewandten Ausgangsstoffe an Extrakt.
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Gehalt der Trockensubstarne an alkoholfällbaren Pektinstoffen: 78-,2911/0.
Durchschnittsmolekulargewicht der alkoholgefällten PektinstOffe: 99030. Methoxylgehalt
der alkoholgefällten Pektinstoffe: 6,810/0. Geleereißfestigkeit des aus einer 2
g Trockensubstanz enthaltenden Menge Hydrolysenauszug mit 6o g Zucker und 45 ccm
2o 11/oiger Milchsäure zu ioo g eingekochten Gelees nach Lüers: 13059.
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Beispiel 2 wurde in! gleicher Weise ausgeführt wie bei Beispiel I
angegeben., nur wurde der Aufschlußflüssiigkeit für den Druckhydrolysenauszug I
an Stelle von schwefliger Säure Phosphorsäure zugesetzt, deren Menge so bemessen
war, daß der Gehalt an derselben in dem Ansatz für den ersten Auszug o,28 0/0 betrug.
Ansonsten wurde genau wie bei Beispiel i t angegeben verfahren. Dadurch wurden erhalten:
Hydrolysenauszug I: 645 ccm von 2,22111o Trockensubstanzgehalt = 14,32 °/0 der angewandten
Ausgangsstoffe an Extrakt.
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Gehalt der Trockensubstafiz an alkoholfällbaren Pektinstoffen: 62;o1
11/o. Durchschnittsmolekulargewicht der alkoholgefällten, Pektinstoffe:
98480. Methoxylgehalt der alkoholgefällten Pektinstoffe: 7,93. Geleereißfestigkeit
des aus einer 2 g Trockensubstanz enthaltenden Menge. Hydrolysenauszug mit 6o g
Zucker und 1,5 ccm 2o%iger Milchsäure zu Zoo g eingekochten Gelees nach Lüers: 12489.
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Hydrolysenauszug II: . 665 ccm von 1,71 11/o Trockensubstanzgehalt
= 1437 0% der angewandten Ausgangsstoffe an Extrakt.
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Gehalt ,der Trockensubstanz an alkoholfällbaren Pektinstoffen: 65,o40(0.
Durchschnittsmolekulargewicht der alkoholgefällten Pektinstoffe: Too88o. Methoxylgehalt
der alkoholgefällten Pektinstoffe: 7,88 0%. Geleereißfestigkeit des aus einer 2
g Trockensubstanz enthaltenden Menge. Hydrolysenauszug mit 6o g Zucker und 1,5 ccm
2o0/0iger Milchsäure zu ioo g eingekochten Gelees nach Lüers: 1485g.
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Hydrolysenauszug III: 715 crm vön I,29 0/0 Trockensubstanzgehalt =
9,22 °/o der angewandten Ausgangsstoffe an Extrakt.
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Gehält der Trockensubstanz an alkoholfällbaren Pektinstoffen: 72,13-0%.
Durchschnittsmolekulargewicht der alkoholgefällten Pektin stoffe: 9419o. Methoxylgehalt
der alkoholgefällten Pektinstoffe: 7,090/,. Geleereißfestigkeit des aus einer 2
g Trockensubstanz enthaltenden Menge. Hydrolysenauszug mit 6o g Zucker und 1,5 ccm
2011/0iger Milchsäure zu ioo g eingekochten Gelees nach Lüers: 1085 g. -