RU2250215C2

RU2250215C2 - Method for pectin production from citrus refuses

Info

Publication number: RU2250215C2
Application number: RU2003114229/04A
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: 2003-05-15
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2005-04-20

Abstract

FIELD: technology for production of pectin extract from vegetable raw materials.

SUBSTANCE: to decrease pectin losses citrus refuses are subsequently extracted with acetone and mixture of liquid acetylene and carbon dioxide in mass ratio from 3:7 to 7:3 under elevated pressure. When second extract is separated, pressure is discharged up to atmospheric pressure and then hydrolysis-extraction is subsequently carried out in forward flow and backflow with intermediate pressing. As extractants in backflow process water and in forward flow process extract separated after backflow stage are used, respectively.

EFFECT: decreased pectin losses without deterioration of organoleptic characteristics.

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 пектина из цитрусовых выжимок, предусматривающий их экстрагирование водой, гидролиз-экстрагирование твердой фазы, отделение жидкой фазы и ее концентрирование или сушку (Донченко Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов - М.: ДеЛи, 2000, с.96-105).A known method of producing pectin from citrus squeezes, providing for their extraction with water, hydrolysis-extraction of the solid phase, separation of the liquid phase and its concentration or drying (L. Donchenko, Technology of pectin and pectin products - M .: DeLi, 2000, p.96-105 )

Недостатком этого способа являются высокие потери пектина с водным экстрактом.The disadvantage of this method is the high loss of pectin with an aqueous extract.

Техническим результатом изобретения является сокращение потерь пектина без ухудшения его органолептических свойств.The technical result of the invention is to reduce the loss of pectin without compromising its organoleptic properties.

Этот результат достигается тем, что в способе производства пектина из цитрусовых выжимок, предусматривающем их гидролиз-экстрагирование и отделение жидкой фазы, согласно изобретению перед гидролизом-экстрагированием их последовательно экстрагируют ацетоном и смесью жидких ацетилена и двуокиси углерода, взятых в соотношении по массе от 3:7 до 7:3, при давлении выше атмосферного, а после отделения второго экстракта сбрасывают давление до атмосферного, 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 экстрагирования воды, а на стадии прямоточного экстрагирования экстракта, отделенного после противоточного экстрагирования.This result is achieved by the fact that in the method for the production of pectin from citrus squeezes, providing for their hydrolysis-extraction and separation of the liquid phase, according to the invention, before hydrolysis-extraction they are sequentially extracted with acetone and a mixture of liquid acetylene and carbon dioxide, taken in a weight ratio of 3: 7 to 7: 3, at a pressure above atmospheric, and after separation of the second extract, the pressure is reduced to atmospheric, while hydrolysis-extraction is carried out by sequentially conducting ECCA cocurrently and countercurrently with intermediate squeezing and using as the extractant in stage countercurrent extraction with water, and once-through extraction step extracts separated after countercurrent extraction.

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

Цитрусовые выжимки при необходимости измельчают (Донченко Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов. Учебное пособие для студентов ВУЗов - М,: ДеЛи, 2000, с.96-106), а затем экстрагируют ацетоном и отделяют экстракт 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), содержащий эфирные масла и гликозиды, обладающие горьким вкусом. Далее твердую фазу 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, соответствующем давлению насыщенных паров экстрагента при температуре экстракции, и отделяют экстракт без изменения давления (Касьянов Г.И. и др. Обработка растительного сырья сжиженными и сжатыми газами - М.: АгроНИИТЭИПП, 1993, 40 с.). Остатки ацетона переходят в экстракт, что исключает дальнейший переход ацетона по стадиям технологического процесса и его попадание в целевой продукт. Давление над твердой фазой резко сбрасывают до атмосферного. Это приводит к резкому вскипанию смеси сжиженных газов и взрывному измельчению растительного сырья, сопровождающемуся разрушением клеточных мембран. Далее твердую фазу направляют на гидоолиз-экстрагирование.Citrus squeezes are crushed if necessary (L. Donchenko. Technology of pectin and pectin products. A manual for university students - M, DeLi, 2000, pp. 96-106), and then extracted with acetone and the extract is separated by known methods (Bykova S. F. Theoretical and experimental foundations for creating a fundamentally new resource-saving technology for the production of vegetable oils. Abstract of thesis, Doctor of Technical Sciences, St. Petersburg: VNIIZh, pp.21-26; Demchenko PP Improving the technology of extracting oil from sunflower seeds. Ph.D. - Leningrad: VNIIZH, 1982, 6-14), containing essential oils and glycosides with a bitter taste. Next, the solid phase is 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 dissertation Science - M .: MIHM, 1966, pp. 5-10), at a pressure above atmospheric, corresponding to the saturated vapor pressure of the extractant at the extraction temperature, and the extract is separated without changing the pressure (G. Kasyanov and others. Processing of plant materials liquefied and compressed gases - M .: AgroNIITEIPP, 1993, 40 p.). Residues of acetone pass into the extract, which excludes the further transition of acetone through the stages of the technological process and its entry into the target product. The pressure over the solid phase is sharply dumped to atmospheric. This leads to a sharp boiling of a mixture of liquefied gases and explosive grinding of plant materials, accompanied by the destruction of cell membranes. Next, the solid phase is directed to hydrolysis-extraction.

Следует отметить, что пектиновые вещества не растворяются ни в ацетоне, ни в ацетилене, ни в двуокиси углерода, что исключает их потери с отделяемыми экстрактами и, соответственно, увеличивает выход пектиновых веществ по сравнению с наиболее близким аналогом. При том что первоначальное содержание пектина в цитрусовых выжимках составляет от 8,9 до 14,9% по сухим веществам, а содержание в нем водорастворимой фракции около 33% (Донченко Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов - М.: ДеЛи, 2000, с.53, 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, 1988).It should be noted that pectin substances are not soluble either in acetone, or in acetylene, or in carbon dioxide, which excludes their loss with separable extracts and, accordingly, increases the yield of pectin substances in comparison with the closest analogue. While the initial content of pectin in citrus squeezes is from 8.9 to 14.9% by dry matter, and the content of the water-soluble fraction in it is about 33% (Donchenko L.V. Technology of pectin and pectin products - M .: DeLi, 2000, p. 53, 97), the loss of pectin as a result of its deep hydrolysis can be estimated for the proposed method and the closest analogue according to the known dependencies (Altunyan M.K. Kinetics of the destruction of the polysaccharide in the process of producing pectin, Abstract of dissertation, Ph.D. - Krasnodar: KPI, 1988).

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.А. 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 counterflow 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 material extracts in the food industry. Thesis - Ph.D. M .: VNIIKOP - RosZITLP, 1996, p. 28) with process parameters determined by known methods (I. Ilyina. Scientific principles of modified pectin technology - 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 a 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 substances, 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 интенсивный гидролиз протопектина за счет развития поверхности контакта фаз, разрушения клеточных мембран и присутствия как нативных кислот цитрусовых выжимок, так и кислот, введенных в составе экстракта. 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/или 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. Развитие поверхности контакта фаз и разрушение клеточных мембран сырья повышают доступность протопектина, что сокращает время его гидролиза и уменьшает возможность глубокого гидролиза растворимых пектиновых веществ и, соответственно, сокращает их потери. 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 по опытным данным в среднем с 33 до 8% от первоначального содержания и совпадает с аналитическим расчетом по указанной выше методике.At the stage of direct-flow management of the hydrolysis-extraction process, intensive hydrolysis of protopectin occurs due to the development of the contact surface of the phases, the destruction of cell membranes and the presence of both native citrus extract acids and acids introduced in the extract. 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 hydrolysis-extraction process by known methods: by adjusting the ratio of phase flow rates and / or introducing into the extract separated after countercurrent extraction, an additional amount of acids according to the results of measuring the pH of the reaction mixture at the input of the solid phase, which ensures optimal flax hydrolysis conditions. The development of the phase contact surface and the destruction of the cell membranes of raw materials increase the availability of protopectin, which reduces the time of its hydrolysis and reduces the possibility of deep hydrolysis of soluble pectin substances and, accordingly, reduces their loss. 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, consequently, reduces its loss compared to with the closest analogue according to experimental data on average from 33 to 8% of the initial content and coincides with the analytical calculation by the above method.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет сократить потери пектина без ухудшения его органолептических свойств.Thus, the proposed method can reduce the loss of pectin without compromising its organoleptic properties.

Claims

A method of producing pectin from citrus squeezes, providing for their hydrolysis-extraction and separation of the liquid phase, characterized in that before hydrolysis-extraction they are sequentially extracted with acetone and a mixture of liquid acetylene and carbon dioxide, taken in a ratio by weight of 3: 7-7: 3, at a pressure higher than atmospheric, and after separation of the second extract, the pressure is reduced to atmospheric, while hydrolysis-extraction is carried out by sequentially carrying out the process in a direct flow and in counterflow from chnym wringer and using as the extractant in stage countercurrent extraction with water, and once-through extraction step - extract separated after countercurrent extraction.