DEP0002293BA

DEP0002293BA - Process for pectin production

Info

Publication number: DEP0002293BA
Authority: DE
Inventors: Helmut Richard Dipl.-Chem. Dr. phil. Dr. med. habil. Göttingen Kanitz
Original assignee: Fa. August Oetker, Bielefeld
Publication date: 1950-12-21

Description

Aus den protopektinhaltigen Materialien üblicher Art (Obsttrester, Rübenschnitzel, Sonnenblumen, Citrusfrüchte usw.) gewinnt man lösliches Pektin bekanntlich dadurch, dass man dieses Material mittels einer Säurelösung hydrolysiert und extrahiert. Je höher Temperatur und Wasserstoffionenkonzentration gewählt werden, desto kräftiger ist zwar der Angriff auf den das Pektin enthaltenden Zellfaserverband, desto grösser wird aber auch die Gefahr, dass die polymere, für den Geliereffekt des Pektins massgebende Struktur des Pektinmoleküls beschädigt oder zerstört wird. Zudem wirkt sich die Hydrolyse auch auf Art und Menge der Verunreinigungen und Ballaststoffe aus, die mit in den Extrakt übergehen und gegebenenfalls die Gelierkraft stören.It is known that soluble pectin is obtained from the usual type of protopectin-containing materials (fruit pomace, beet pulp, sunflowers, citrus fruits, etc.) by hydrolyzing and extracting this material using an acid solution. The higher the temperature and hydrogen ion concentration selected, the stronger the attack on the cell fiber structure containing the pectin, but the greater the risk that the polymeric structure of the pectin molecule, which is decisive for the gelling effect of the pectin, will be damaged or destroyed. In addition, the hydrolysis also has an effect on the type and amount of impurities and dietary fiber that are transferred into the extract and possibly interfere with the gelling power.

Es hat sich nun erwiesen, dass man in sehr einfacher Weise zu einem reinen, hochgradigen Pektin gelangen kann und zwar vor allem auch bei sonst weniger brauchbaren Materialien wie Rübenschnitzeln, wenn man gemäss vorliegender Erfindung das Ausgangsmaterial mit einer Säurelösung hydrolysiert, die zugleich Aluminiumsalz, vorzugsweise Aluminiumsulfat oder -chlorid, enthält.It has now been shown that a pure, high-grade pectin can be obtained in a very simple way, especially also with otherwise less useful materials such as beet pulp, if, according to the present invention, the starting material is hydrolyzed with an acid solution which also contains aluminum salt, preferably Aluminum sulfate or chloride.

Die Vorteile eines solchen Verfahrens sind vielseitig und zwar insbesondere dann, wenn man in an sich be- kannter Weise aus der Extraktionslösung das anfallende Pektin mittels Aluminiumsalzen (-sulfat oder -chlorid) als Pektinat fällt. Man kann nicht nur vermeiden, dass eine Verunreinigung des Pektinats durch schwer lösliche basische Aluminiumsulfate eintritt, sondern erreicht zunächst schon, dass sich bei der Hydrolyse anfallende Verunreinigungen sogleich auf den Materialresten unlöslich niederschlagen. Vor allem aber hat der Zusatz der Aluminiumsalze den Erfolg, dass sie Säure der Hydrolysebrühe gepuffert wird und nicht in unerwünschter Weise abbauend auf das in ihr enthaltene, bereits herausgelöste Pektin wirken kann.The advantages of such a procedure are manifold, especially when one is concerned with As is known, the pectin obtained from the extraction solution is precipitated as pectinate by means of aluminum salts (sulfate or chloride). You can not only avoid the pectinate becoming contaminated by poorly soluble basic aluminum sulphates, but you can also initially ensure that the impurities that occur during hydrolysis are immediately deposited in an insoluble manner on the material residues. Above all, however, the addition of the aluminum salts has the success that the acid in the hydrolysis broth is buffered and cannot have an undesirable degradation effect on the pectin contained in it, which has already been dissolved out.

Hinzu kommt, dass die bei der Hydrolyse verwendeten Salze im weiteren Verlauf des Verfahrens die erwähnte Fällung des Pektinates bewirken können und dass man somit einen Arbeitsgang (spätere Zumischung des Aluminiumsulfates) einspart.In addition, the salts used in the hydrolysis can bring about the mentioned precipitation of the pectinate in the further course of the process, thus saving one work step (later admixing of the aluminum sulfate).

Wiewohl der Erfindungsgedanke nicht von den einzelnen Grössen und Faktoren eines bestimmten Pektingewinnungsverfahrens abhängig ist, haben sich günstige Ergebnisse erarbeiten lassen, wenn man so vorgeht, dass die Säurelösung, etwa das zwanzigfache des Ausgangsmaterials, bei 60 - 90°C während 48 - 12 Stunden auf das Ausgangsmaterial einwirkt und zwar am besten bei ruhigem Stehen des Ansatzes, also ohne Rühren o.dgl. Der p(sub)H-Wert wird bei einem solchen Verfahren zweckmässig im Bereiche von 1 - 1,2 gehalten.Although the idea of the invention does not depend on the individual parameters and factors of a certain pectin production process, favorable results have been achieved if one proceeds in such a way that the acid solution, about twenty times the starting material, is present at 60 - 90 ° C for 48 - 12 hours the starting material acts and best when the approach is standing still, without stirring or the like. In such a process, the p (sub) H value is expediently kept in the range from 1 to 1.2.

Der Zusatz an Aluminiumsalz kann gewichtsmässig beispielsweise so gewählt werden, dass er 30 - 50% des Ausgangsmaterials entspricht. Geht man allerdings so vor, dass das Pektin nachträglich durch Aluminiumsulfat oder -chlorid gefällt werden soll, so benützt man von Beginn des Prozesses an am besten diejenige Salzmenge, die später zur vollständigen Fällung des Pektins notwendig ist.The addition of aluminum salt can be selected in terms of weight, for example, so that it corresponds to 30-50% of the starting material. However, if you proceed in such a way that the pectin is subsequently to be precipitated with aluminum sulfate or chloride, it is best to use that amount of salt from the beginning of the process that is later necessary for complete precipitation of the pectin.

Nach der Hydrolyse kann, wie angegeben, das gelöste Pektin als Aluminiumpektinat ausgefällt werden. Es erweist sich, dass, berechnet auf die optimale Ausbeute an Aluminiumpektinat, eine lineare Beziehung zwischen Erhitzungsdauer und Temperatur besteht. Man kann diese Gesetzmässigkeit direkt graphisch auszeichnen und so in einfacher Weise bei gewünschter Behandlungszeit die erforderliche Temperatur oder umgekehrt ablesen. Nach Ablauf der für die optimale Ausbeute erforderlichen Erhitzungszeit wird also die gewonnene Lösung abgezogen. Sie erweist sich als eine klare, hochviskose, gelbbraune, leicht filtrierbare Flüssigkeit, die sich beim Abkühlen durch Bildung von Aluminiumpektinat leicht trübt. Zweckmässig schliesst man dem Hauptlauf weitere Nachwaschungen an. Zu den vereinigten und blank filtrierten Abläufen wird dann eine geeignete Menge Natronlauge oder Ammoniak in verdünnter Lösung unter Rühren zugegeben, um auf ein p(sub)H von etwa 4,0 zu neutralisieren. Nach einer gewissen Zeit wird das ausgefallene Aluminiumpektinat in üblicher Weise (Filtrieren, Pressen, Waschen) abgetrennt, getrocknet und gemahlen.After hydrolysis, as stated, the dissolved pectin can be precipitated as aluminum pectinate. It turns out that, calculated for the optimal yield of aluminum pectinate, there is a linear relationship between heating time and temperature. This regularity can be marked out graphically and thus easily read off the required temperature for the desired treatment time or vice versa. After the heating time required for the optimum yield has elapsed, the solution obtained is drawn off. It turns out to be a clear, highly viscous, yellow-brown, easily filterable liquid that becomes slightly cloudy on cooling due to the formation of aluminum pectinate. It is advisable to follow the main run with further washings. A suitable amount of sodium hydroxide solution or ammonia in dilute solution is then added to the combined and cleanly filtered effluents with stirring in order to neutralize to a p (sub) H of about 4.0. After a certain time, the precipitated aluminum pectinate is separated off, dried and ground in the usual way (filtering, pressing, washing).

Aus dem Pektinat muss das Aluminium wieder entfernt werden. Dies geschieht in bekannter Weise mittels Säure. Hierbei zeigt es sich, dass man besonders günstige Ergebnisse erzielt, wenn man die Umsetzung des Pektinats mit einer Säure-Methylalkohollösung vornimmt. So hat es sich z.B. sehr bewährt, eine 2%ige Salzsäurelösung zu benützen, in der 75% des Volumens Methanol sind. Am Rückfluss wird 30 - 60 Minuten gekocht. Das pulverige, sehr helle und von Verunreinigungen befreite Pektin lässt sich leicht abtrennen, wobei eine wässerige, methylalkoholische Aluminiumchloridlösung zurückbleibt, aus der man Methanol und Aluminiumchlorid auf bekannten Wegen wieder gewinnen kann.The aluminum must be removed from the pectinate. This is done in a known manner by means of acid. It has been shown that particularly favorable results are achieved if the pectinate is reacted with an acid-methyl alcohol solution. For example, it has proven very useful to use a 2% hydrochloric acid solution in which 75% of the volume is methanol. It is refluxed for 30-60 minutes. The powdery, very light-colored pectin, which has been freed from impurities, can easily be separated off, leaving an aqueous, methyl alcoholic aluminum chloride solution from which methanol and aluminum chloride can be recovered in known ways.

Ausführungsbeispiel.Embodiment.

100 g Zuckerrübenschnitzel mit einem Wassergehalt von 9,9% werden mit 2000 ccm n/10 Salzsäure, die 40 g Aluminiumsulfat enthalten, 80° heiss angerührt und 24 Stunden bei 80°C ohne Rühren im Wärmeschrank gehalten. Danach wird die gelbbraune Lösung abgetrennt. Man erhält 1335 ccm hellbraunen, viskosen 1. Abzug. Darauf werden die Schnitzel mit 1335 ccm 80°C heissem Wasser übergossen und noch eine Stunde bei 80°C gehalten. Es fallen 1405 ccm zweiter Abzug an. Nun werden 1405 ccm 80°C heisses Wasser aufgegeben und der Ansatz eine Stunde bei dieser Temperatur gehalten. 1525 ccm werden als dritter Abzug abgetrennt.100 g of sugar beet pulp with a water content of 9.9% are stirred at 80 ° with 2000 ccm n / 10 hydrochloric acid containing 40 g of aluminum sulfate and kept in a heating cabinet for 24 hours at 80 ° C without stirring. The yellow-brown solution is then separated off. You get 1335 ccm of light brown, viscous 1st trigger. 1335 ccm of 80 ° C hot water are then poured over the schnitzel and kept at 80 ° C for another hour. There are 1405 ccm second deduction. 1405 ccm of 80 ° C. hot water are then added and the batch is kept at this temperature for one hour. 1525 ccm are cut off as the third deduction.

Die zurückbleibenden feuchten Schnitzel wiegen 420 g. Die vereinigten 3 Abzüge von insgesamt 4 265 ccm werden nun mit 18,7 ccm 10,7 n Natronlauge unter Rühren versetzt, wobei das p(sub)H auf 4,1 steigt. Die anfallende, grobflockige, aufrahmende Fällung wird nach 2 Stunden über ein Filtertuch unter Vakuum abgetrennt. Es ergeben sich 444,7 g feuchte Masse, die im Luftstrom bei 50°C getrocknet 27,15 g Aluminiumpektinat (13,5% H(sub)2O und 12,4% Asche i.Tr.) ergeben.The remaining moist schnitzel weighs 420 g. The combined 3 fume cupboards totaling 4,265 ccm are now mixed with 18.7 ccm of 10.7 N sodium hydroxide solution while stirring, the p (sub) H increasing to 4.1. The resulting, coarse, flaky, creaming precipitate is separated off after 2 hours using a filter cloth under vacuum. This gives 444.7 g of moist mass, which, dried in a stream of air at 50 ° C., gives 27.15 g of aluminum pectinate (13.5% H (sub) 2O and 12.4% ash in dry matter).

Die Ausbeute beträgt 22,8% asche- und wasserfreie Pektinsubstanz, berechnet auf 100 g wasserfreie Schnitzel.The yield is 22.8% ash- and anhydrous pectin substance, calculated on 100 g anhydrous schnitzel.

Claims

1) Process for pectin production, characterized in that the starting material is hydrolyzed with an acid solution which at the same time contains aluminum salt, preferably aluminum sulfate or chloride.

2) The method according to claim 1, characterized in that the aluminum sulfate additive is chosen as large as it is necessary for the subsequent precipitation of the pectin.

3) Method according to claim 1, characterized in that the aluminum salt addition is 30-50% by weight of the starting material.

4) Method according to claim 1 or dependent claims, characterized in that the acid solution, e.g. 20 times the starting material, acts on the starting material at 60 - 90 ° C for 48 - 12 hours.

5) Method according to claim 1 or dependent claims, characterized in that an acid-methyl alcohol solution is used to dissolve the aluminum from the pectinate.