RU2248999C2

RU2248999C2 - Method for producing pectin preparation

Info

Publication number: RU2248999C2
Application number: RU2003114336/04A
Authority: RU
Inventors: О.И. Квасенков (RU); О.И. Квасенков; Е.А. Юшина (RU); Е.А. Юшина
Original assignee: Кубанский государственный аграрный университет
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2005-03-27

Abstract

FIELD: technology of natural substances.

SUBSTANCE: invention describes a method for producing pectin preparation that involves milling and mixing sunflower heads and citrus husks in the ratio by mass from 9:1 to 9:1, hydrolysis-extraction of mixture, separation of liquid phase and isolation of the end product from its. Before mixing the raw is extracted successively with ethyl acetate and mixture of liquid acetylene and carbon dioxide taken in the ratio by mass from 3:7 to 7:3 under above atmosphere pressure. After separation of the second extract pressured is dropped to atmosphere value and hydrolysis-extraction is carried out by successive carrying out the process in direct flow and in countercurrent with intermediate squeezing out and using water as an extractant at stage of countercurrent carrying out the process and using extract separated after direct flow stage with addition of acid at the stage of direct flow. Method provides enhancing quality of the end product due to elimination of undesirable taste and odor being without deterioration of technological properties and without reducing the specific yield of pectin.

EFFECT: improved producing method.

Description

Изобретение относится к технологии выделения пектина из растительного сырья.The invention relates to a technology for the isolation of pectin from plant materials.

Известен способ производства пектинового препарата из цитрусовых выжимок, предусматривающий их экстрагирование водой, гидролиз-экстрагирование твердой фазы, отделение жидкой фазы и выделение из нее целевого продукта (Донченко Л.В., Технология пектина и пектииопродуктов - М.: ДеЛи, 2000, с.96-105).A known method of producing a pectin preparation from citrus squeezes, providing for their extraction with water, hydrolysis-extraction of the solid phase, separation of the liquid phase and isolation of the target product from it (Donchenko L.V., Technology of pectin and pectia products - M .: DeLi, 2000, p. 96-105).

Известен способ производства пектинового препарата из корзинок подсолнечника, предусматривающий их измельчение, прогрев до денатурации белков, экстрагирование ацетоном или этилацетатом, гидролиз-экстрагирование твердой фазы, отделение жидкой фазы и выделение из нее целевого продукта (Соболь И.В., Биохимическое обоснование технологии получения пектина повышенной биологической ценности из соцветий подсолнечника. Автореферат дис. к.т.н. - Краснодар: КубГАУ, 1997, с.8-21).A known method for the production of a pectin preparation from baskets of sunflower, providing for their grinding, heating to protein denaturation, extraction with acetone or ethyl acetate, hydrolysis-extraction of the solid phase, separation of the liquid phase and isolation of the target product from it (Sobol I.V., Biochemical substantiation of the technology for producing pectin increased biological value from sunflower inflorescences. Abstract of thesis, Candidate of Technical Sciences - Krasnodar: KubSAU, 1997, pp. 8-21).

Общим недостатком этих способов является низкий удельный выход пектина. Известен способ производства пектинового препарата, предусматривающий измельчение и смешивание корзинок подсолнечника и цитрусовых выжимок, гидролиз-экстрагирование смеси, отделение жидкой фазы и выделение из нее целевого продукта (Лакеу М.Й., Разработка технологии комбинированных пектинов из растительного сырья Эфиопии. Автореферат дис. к.т.н. - Краснодар: КубГАУ, 2001, с.8-20).A common disadvantage of these methods is the low specific yield of pectin. A known method of producing a pectin preparation, comprising crushing and mixing baskets of sunflower and citrus squeezes, hydrolysis-extraction of the mixture, separation of the liquid phase and isolation of the target product from it (Lakeu M.Y., Development of the technology of combined pectins from plant materials of Ethiopia. Abstract of diss. To Ph.D. - Krasnodar: KubSAU, 2001, pp. 8-20).

Этот способ позволяет увеличить удельный выход пектина, но целевой продукт имеет специфический запах и горький вкус, что ограничивает возможности его использования.This method allows to increase the specific yield of pectin, but the target product has a specific smell and a bitter taste, which limits the possibility of its use.

Техническим результатом изобретения является повышение качества целевого продукта за счет ликвидации нежелательных вкуса и запаха без ухудшения его технологических свойств и без снижения удельного выхода пектина.The technical result of the invention is to improve the quality of the target product by eliminating undesirable taste and odor without compromising its technological properties and without reducing the specific yield of pectin.

Этот результат достигается тем, что в способе производства пектинового препарата, предусматривающем измельчение и смешивание корзинок подсолнечника и цитрусовых выжимок, гидролиз-экстрагирование смеси, отделение жидкой фазы и выделение из нее целевого продукта, согласно изобретению перед смешиванием корзинки подсолнечника и цитрусовые выжимки раздельно и последовательно экстрагируют этилацетатом, а затем смесью жидких ацетилена и двуокиси углерода, взятых в массовом соотношении ацетилен : двуокись углерода от 3:7 до 7:3 соответственно, при давлении выше атмосферного с отделением соответствующих экстрактов, после отделения второго экстракта давление резко сбрасывают до атмосферного, смешивают твердые фазы корзинок подсолнечника и цитрусовых выжимок в соотношении по массе от 1:9 до 9:1 с направлением их на гидролиз-экстрагирование, при этом гидролиз-экстрагирование осуществляют путем последовательного проведения процесса в прямотоке и в противотоке с промежуточным отжимом и использованием в качестве экстрагента на стадии противоточного ведения процесса воды, а на стадии прямоточного ведения процесса экстракта, отделенного после противоточной стадии, с добавлением кислоты.This result is achieved in that in a method for the production of a pectin preparation, comprising crushing and mixing baskets of sunflower and citrus squeezes, hydrolyzing-extracting the mixture, separating the liquid phase and isolating the desired product from it, according to the invention, before mixing the baskets of sunflower and citrus squeezes are separately and sequentially extracted ethyl acetate, and then a mixture of liquid acetylene and carbon dioxide, taken in a mass ratio of acetylene: carbon dioxide from 3: 7 to 7: 3, respectively , at a pressure above atmospheric with the separation of the corresponding extracts, after separation of the second extract, the pressure is sharply reduced to atmospheric, the solid phases of baskets of sunflower and citrus marc are mixed in a weight ratio of 1: 9 to 9: 1 with a direction of hydrolysis-extraction, hydrolysis-extraction is carried out by sequentially carrying out the process in a direct flow and in countercurrent flow with an intermediate extraction and using water as an extractant at the countercurrent stage, and at adia straight-through process of the extract, separated after the countercurrent stage, with the addition of acid.

В данном тексте термин "пектиновый препарат" используется в известном значении (Бровко О.Г., Исследование некоторых товароведных и физико-химических свойств мармеладных масс и мармелада на основе яблочного пюре и препаратов пектина. Автореферат дис. к.т.н. - М.: МИНХ, 1975, 30 с.).In this text, the term "pectin preparation" is used in a well-known sense (Brovko OG, Study of some merchandising and physicochemical properties of marmalade masses and marmalade based on applesauce and pectin preparations. Abstract of thesis. Ph.D. - M .: MINH, 1975, 30 p.).

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Цитрусовые выжимки и корзинки подсолнечника раздельно измельчают, раздельно экстрагируют этилацетатом и отделяют экстракты по известным методикам (Быкова С.Ф., Теоретические и экспериментальные основы создания принципиально новой ресурсосберегающей технологии получения растительных масел. Автореферат дис. д.т.н. - СПб.; ВНИИЖ, с.21-26; Демченко П.П., Совершенствование технологии экстрагирования масла из семян подсолнечника. Автореферат дис. к.т.н. - Л.: ВНИИЖ, 1982, с.6-14), которые соответственно содержат эфирные масла и гликозиды, обладающие горьким вкусом, и высокомолекулярные неполярные вещества различных групп, обладающие смолистым запахом. Далее твердую фазу также раздельно экстрагируют смесью жидких ацетилена и двуокиси углерода, взятых в соотношении по массе от 3:7 до 7:3 (Бахтюкова Г.Н., Исследование низкотемпературной абсорбции С₂Н₂ из газов термоокислительного пиролиза метана метанолом. Автореферат дис. к.т.н. - М.: МИХМ, 1966, с.5-10), при давлении выше атмосферного, соответствующим давлению насыщенных паров экстрагента при температуре экстрагирования, и отделяют соответствующие экстракты без изменения давления по известным методикам (Касьянов Г.И. и др., Обработка растительного сырья сжиженными и сжатыми газами. - М.: АгроНИИТЭИПП, 1993, 40 с.). Остатки этилацетата переходят в экстракты, что исключает дальнейший переход этилацетата по стадиям технологического процесса и его попадание в целевой продукт. Далее давление над твердой фазой обоих видов сырья резко сбрасывают до атмосферного. Это приводит к резкому вскипанию сжиженных газов и взрывному измельчению растительного сырья, сопровождающемуся разрушением клеточных мембран. Далее твердую фазу корзинок подсолнечника и цитрусовых выжимок смешивают в соотношении по массе от 1:9 до 9:1, при котором наблюдалось увеличение удельного выхода пектина (Лакеу М.Й., Разработка технологии комбинированных пектинов из растительного сырья Эфиопии. Автореферат дис. к.т.н. - Краснодар: КубГАУ, 2001, с.8-20), и направляют на гидролиз-экстрагирование.Citrus squeezes and baskets of sunflower are separately chopped, separately extracted with ethyl acetate and the extracts are separated according to well-known methods (Bykova SF, Theoretical and experimental principles for creating a fundamentally new resource-saving technology for the production of vegetable oils. Abstract of thesis, Doctor of Technical Sciences - St. Petersburg; VNIIZh, p.21-26; Demchenko PP, Improving the technology of extraction of oil from sunflower seeds. Abstract of the dissertation, candidate of technical science - L .: VNIIZh, 1982, p.6-14), which respectively contain essential oils and glycosides with bitter taste, and high molecular weight non-polar substances of various groups with a resinous odor. Next, the solid phase is also separately extracted with a mixture of liquid acetylene and carbon dioxide, taken in a weight ratio of 3: 7 to 7: 3 (Bakhtyukova G.N., Study of low-temperature absorption of C ₂ H ₂ from gases of thermooxidative pyrolysis of methane with methanol. Abstract of diss. Ph.D. - M .: MIHM, 1966, pp. 5-10), at a pressure higher than atmospheric, corresponding to the saturated vapor pressure of the extractant at the extraction temperature, and the corresponding extracts are separated without changing the pressure by known methods (G. Kasyanov ., etc., Vegetable Processing raw materials with liquefied and compressed gases. - M .: AgroNIITEIPP, 1993, 40 pp.). Residues of ethyl acetate pass into the extracts, which excludes the further transition of ethyl acetate through the stages of the technological process and its entry into the target product. Further, the pressure over the solid phase of both types of raw materials is sharply reduced to atmospheric. This leads to a sharp boiling of liquefied gases and explosive grinding of plant materials, accompanied by the destruction of cell membranes. Next, the solid phase of baskets of sunflower and citrus squeezes is mixed in a weight ratio from 1: 9 to 9: 1, in which there was an increase in the specific yield of pectin (Lakeu M.Y., Development of the technology of combined pectins from plant materials of Ethiopia. Abstract of thesis. the so-called Krasnodar: KubSAU, 2001, pp. 8-20), and sent for hydrolysis-extraction.

Гидролиз-экстрагирование проводят в прямотоке и в противотоке, на любых последовательно установленных прямоточном и противоточном экстракторах или на секционном экстракторе специальной конструкции (Квасенков О.И., Совершенствование технологии получения и применения экстрактов растительного сырья в пищевой промышленности. Дис. к.т.н. - М.: ВНИИКОП - РосЗИТЛП, 1996, с.28) при параметрах процесса, определяемых по известным методикам (Ильина И.Л., Научные основы технологии модифицированных пектинов. - Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2001, с.88-156). Для выхода на установившийся режим вся экстракционная система заполняется одной из фаз; жидкой, то есть водой, или твердой, то есть выжимками, по субъективному выбору. После этого начинают подачу второй фазы, и, как только она достигнет выхода, начинают подпитку и перемещение первой фазы, а процесс выходит на установившийся режим. В установившемся режиме на стадии противоточного экстрагирования в качестве экстрагента используют воду. Вода не обладает гидролизующей способностью по отношению к пектиновым веществам и извлекает из сырья только те вещества, которые находятся в нем заранее в водорастворимой форме. Кроме пектиновых веществ на стадии противоточного экстрагирования в экстракт переходят моно- и олигосахариды и органические кислоты. Отделенный экстракт подают на стадию прямоточного экстрагирования. Твердая фаза на выходе практически не содержит растворимых веществ, что позволяет сделать вывод о сокращении потерь пектина по сравнению с наиболее близким аналогом, в котором при проведении гидролиза-экстрагирования настаиванием в твердой фазе после отжима всегда содержатся остатки экстракта и потери пектина неизбежны.Hydrolysis-extraction is carried out in a direct flow and in countercurrent, on any sequentially installed direct-flow and counter-current extractors or on a sectional extractor of a special design (O. Kvasenkov, Improving the technology for the production and use of plant raw materials extracts in the food industry. . - M .: VNIIKOP - RosZITLP, 1996, p.28) with process parameters determined by known methods (I. Ilyina, Scientific basis of the technology of modified pectins. - Krasnodar: SKZNIISiV, 2001, p. 88-156). To reach the steady state, the entire extraction system is filled with one of the phases; liquid, that is, water, or solid, that is, squeezed, according to subjective choice. After this, the supply of the second phase begins, and as soon as it reaches the exit, they start feeding and moving the first phase, and the process enters into a steady state. In the steady state, at the countercurrent extraction stage, water is used as the extractant. Water does not have a hydrolyzing ability with respect to pectin substances and extracts from the raw material only those substances that are in it in advance in a water-soluble form. In addition to pectin, at the countercurrent extraction stage, mono- and oligosaccharides and organic acids pass into the extract. The separated extract is fed to a straight-through extraction step. The solid phase at the outlet practically does not contain soluble substances, which allows us to conclude that the loss of pectin is reduced in comparison with the closest analogue, in which hydrolysis-extraction by insisting in the solid phase after extraction always contains extract residues and loss of pectin is inevitable.

На стадии прямоточного ведения процесса гидролиза-экстрагирования происходит итенсивный гидролиз протопектина не только за счет вводимых кислот, но и за счет нативных кислот цитрусовых выжимок и дополнительно вводимых с экстрактом кислот, возвращаемых со стадии противоточного ведения процесса. Поскольку в цитрусовых плодах и выжимках соответственно содержание кислот изменяется в зависимости от вида, сорта и условий выращивания, достижение необходимой концентрации кислот на стадии прямоточного ведения процесса гидролиза-экстрагирования осуществляется известными методами: регулированием соотношения расходов фаз и введением в экстракт, отделенный после противоточного экстрагирования, дополнительного количества кислот по результатам измерения значения рН реакционной смеси на входе твердой фазы, что обеспечивает оптимальные условия гидролиза. После завершения прямоточной стадии процесса жидкую фазу отделяют самотеком и отжимом твердой фазы. Концентрация пектина в жидкой фазе выше, чем в наиболее близком аналоге, что в ряде случаев исключает необходимость ее концентрирования, например при использовании целевого продукта в пищевой промышленности при производстве напитков. Твердая фаза, содержащая остатки экстрактивных веществ, поступает на противоточную стадию ведения процесса. На этой стадии переведенные в растворимое состояние пектиновые вещества подвергаются воздействию кислот, концентрация которых падает по ходу процесса, что снижает возможность глубокого гидролиза пектина и, соответственно, сокращает его потери по сравнению с наиболее близким аналогом.At the stage of direct-flow management of the hydrolysis-extraction process, intensive hydrolysis of protopectin occurs not only due to the introduced acids, but also due to the native acids of citrus extracts and additionally introduced acids with the extract, which are returned from the countercurrent process stage. Since the content of acids in citrus fruits and squeezes, respectively, varies depending on the type, variety and growing conditions, the required acid concentration is achieved at the stage of direct-flow management of the hydrolysis-extraction process by known methods: by adjusting the ratio of phase flow rates and introducing into the extract separated after countercurrent extraction, additional amount of acids according to the results of measuring the pH of the reaction mixture at the inlet of the solid phase, which ensures optimal hydrolysis conditions. After completion of the direct-flow stage of the process, the liquid phase is separated by gravity and the extraction of the solid phase. The concentration of pectin in the liquid phase is higher than in the closest analogue, which in some cases eliminates the need for its concentration, for example, when using the target product in the food industry in the beverage industry. The solid phase, containing the remains of extractive substances, enters the countercurrent stage of the process. At this stage, pectin substances that are converted to a soluble state are exposed to acids, the concentration of which decreases during the process, which reduces the possibility of deep hydrolysis of pectin and, accordingly, reduces its loss compared to the closest analogue.

При том что первоначальное содержание пектина в цитрусовых выжимках составляет от 8,9 до 14,9% по сухим веществам, содержание в нем водорастворимой фракции около 33%, а в корзинках подсолнечника соответственно составляет от 12 до 24% по сухим веществам при содержании в нем водорастворимой фракции от 30 до 40% (Донченко Л.В., Технология пектина и пектинопродуктов. - М.: ДеЛи, 2000, с.53, 55, 97), потери пектина в результате его глубокого гидролиза могут быть оценены для предлагаемого способа и наиболее близкого аналога по известным зависимостям (Алтуньян М.К., Кинетика деструкции полисахарида в процессе получения пектина. Автореферат дис. к.т.н. - Краснодар; КПИ, 1888). По опытным данным потери пектина в предлагаемом способе и в наиболее близком аналоге одинаковы, что совпадает с аналитическим расчетом по указанной выше методике.While the initial pectin content in citrus squeezes is from 8.9 to 14.9% by dry matter, the content of water-soluble fraction in it is about 33%, and in sunflower baskets, respectively, from 12 to 24% by dry matter when it is contained in it water-soluble fraction from 30 to 40% (Donchenko L.V., Technology of pectin and pectin products. - M .: DeLi, 2000, p.53, 55, 97), the loss of pectin as a result of its deep hydrolysis can be estimated for the proposed method and the closest analogue to known dependencies (Altunyan M.K., K polysaccharide degradation inetics during the production of pectin. Abstract of the dissertation of the candidate of technical sciences - Krasnodar; KPI, 1888). According to experimental data, the losses of pectin in the proposed method and in the closest analogue are the same, which coincides with the analytical calculation by the above method.

Полученный по описанной технологии продукт соответствует ГОСТ 29059.The product obtained according to the described technology complies with GOST 29059.

Определение органолептических свойств продуктов, полученных по предлагаемому способу и по наиболее близкому аналогу, осуществленное по ГОСТ 8756.1, позволило выявить отсутствие у целевого продукта, полученного по предлагаемому способу, горьковатого вкуса и посторонних запахов, присутствующих у целевого продукта по наиболее близкому аналогу.Determination of the organoleptic properties of the products obtained by the proposed method and the closest analogue, carried out according to GOST 8756.1, revealed the absence of the bitter taste and odors present in the target product from the target product by the closest analogue.

Как указано выше, полученные по предлагаемой технологии пектиновые препараты при любых испытанных сочетаниях сортов подсолнечника, видов и сортов цитрусовых плодов, в любых соотношениях по массе из указанного выше интервала не имели горького привкуса и смолистого запаха. Удельный выход пектиновых веществ во всех случаях был не ниже, чем у наиболее близкого аналога, при одинаковых массовых соотношениях одинаковых видов сырья в смесях. Желирующая и сорбционная способность, определенные по стандартной методике (Донченко Л.В., Технология пектина и пектинопродуктов. - М.: ДеЛи, 2000, с.41-48), препаратов, полученных по предлагаемому способу и по наиболее близкому аналогу, при одинаковых соотношениях одинаковых видов сырья в смесях различалась на величину, близкую к погрешности их определения.As indicated above, the pectin preparations obtained by the proposed technology for any tested combinations of sunflower varieties, types and varieties of citrus fruits, in any weight proportions from the above interval, did not have a bitter aftertaste and tarry odor. The specific yield of pectin substances in all cases was not lower than that of the closest analogue, with the same mass ratios of the same types of raw materials in mixtures. Gelling and sorption ability, determined by the standard method (L. Donchenko, Technology of pectin and pectin products. - M .: DeLi, 2000, p. 41-48), preparations obtained by the proposed method and by the closest analogue, with identical the ratios of the same types of raw materials in mixtures differed by a value close to the error in their determination.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество целевого продукта за счет ликвидации нежелательных вкуса и запаха без ухудшения его технологических свойств и без снижения удельного выхода пектина.Thus, the proposed method can improve the quality of the target product by eliminating undesirable taste and smell without compromising its technological properties and without reducing the specific yield of pectin.

Claims

A method for the production of a pectin preparation, comprising crushing and mixing baskets of sunflower and citrus squeezes, in a weight ratio of 1: 9 to 9: 1, hydrolysis-extraction of the mixture, separation of the liquid phase and isolation of the target product from it, characterized in that the raw materials are mixed before mixing sequentially extracted with ethyl acetate and a mixture of liquid acetylene and carbon dioxide, taken in a ratio by weight from 3: 7 to 7: 3, at a pressure above atmospheric, and after separation of the second extract, the pressure is reduced to atmospheric, When this hydrolysis-extraction is carried out by sequentially conducting the process in cocurrent or in countercurrent with intermediate squeezing and using as the extractant in stage countercurrent water conducting the process, and the step of conducting the continuous-flow process, the extract separated after countercurrent stage, with the addition of acid.