RU2414826C1

RU2414826C1 - Method to produce pectin extract from fruit shells of holy clover

Info

Publication number: RU2414826C1
Application number: RU2009136098/13A
Authority: RU
Inventors: Елена Владимировна Щербакова (RU); Елена Владимировна Щербакова; Егор Анатольевич Ольховатов (RU); Егор Анатольевич Ольховатов
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-03-27

Abstract

FIELD: food industry. ^ SUBSTANCE: invention relates to food industry. Method provides for drying of fruit shell of holy clover, its grinding down to particle size of 1-4 mm, removal of admixtures, hydrolysis-extraction of pectin substances with 0.3% solution of citric acid at hydraulic module of 1:12. Hydrolysis-extraction is carried out at the temperature of 85-90C for 120 minutes. Then liquid phase is separated. ^ EFFECT: invention makes it possible to process secondary raw resources of holy clover fruit production, which were not used before, to produce high yield of target product with required consumer properties. ^ 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии выделения пектина из растительного сырья, а именно к технологии получения пектинового экстракта.The invention relates to a technology for the isolation of pectin from plant materials, and in particular to a technology for producing pectin extract.

Известен способ получения пектинового экстракта из коры сосны и лиственницы, включающий сушку и измельчение сырья, удаление водорастворимых веществ горячей водой, очистку от балластных и красящих веществ этанолом, гидролиз-экстрагирование пектиновых веществ раствором щавелевокислого аммония, отделение жидкой фазы после завершения процесса гидролиза-экстрагирования, осветление экстракта активированным углем [Ярцева Н.А., Пермякова Г.В., Степень Р.А. Характеристика пищевых пектинов из коры хвойных пород Сибири // Продовольственные и кормовые ресурсы лесов Сибири. - Красноярск, 1983 - с.144].A known method of producing a pectin extract from pine bark and larch, including drying and grinding of raw materials, removal of water-soluble substances with hot water, purification of ballast and coloring substances with ethanol, hydrolysis-extraction of pectins with a solution of oxalate ammonium, separation of the liquid phase after completion of the hydrolysis-extraction process, clarification of the extract with activated carbon [Yartseva N.A., Permyakova G.V., Degree R.A. Characterization of food pectins from Siberian coniferous bark // Food and feed resources of Siberian forests. - Krasnoyarsk, 1983 - p.144].

Известен способ получения пектинового экстракта из предварительно высушенных створок хлопковой коробочки, предусматривающий их измельчение до порошкообразного состояния, удаление примесей, очистку от балластных и красящих веществ 80%-ным этанолом, гидролиз-экстрагирование с применением 0,3%-ного раствора щавелевой кислоты при гидромодуле 1:8, температуре процесса 78-82°С и продолжительности 90 минут, отделение жидкой фазы по завершении процесса гидролиза-экстрагирования [Турбаев Б.Д., Арифходжаев Х.А., Саломов Х.Т. Условия выделения пектиновых веществ из створки хлопковой коробочки // Электротехнология пектиновых веществ: Тезисы докладов III научно-технического семинара - Киев, 1992 - с.62-63].A known method of producing pectin extract from pre-dried cottons of a cotton box, providing for their grinding to a powder state, removing impurities, purification of ballast and coloring matter with 80% ethanol, hydrolysis-extraction using a 0.3% solution of oxalic acid with a hydromodule 1: 8, process temperature 78-82 ° C and a duration of 90 minutes, separation of the liquid phase at the end of the hydrolysis-extraction process [Turbaev B.D., Arifkhodzhaev H.A., Salomov H.T. Conditions for the isolation of pectin substances from the sash of a cotton box // Electrotechnology of pectin substances: Abstracts of the III scientific and technical seminar - Kiev, 1992 - p. 62-63].

Недостатками способа получения пектинового экстракта из коры сосны и лиственницы являются предлагаемая промывка сырья горячей водой и осветление экстракта активированным углем, а столь сильное измельчение, рекомендуемое для створок хлопковой коробочки, приводит к деструкции пектиновой молекулы, что ухудшает физико-химические свойства экстракта.The disadvantages of the method for producing a pectin extract from pine bark and larch are the proposed washing of the raw material with hot water and clarification of the extract with activated carbon, and such a strong grinding, recommended for the shutters of a cotton box, leads to the destruction of the pectin molecule, which impairs the physicochemical properties of the extract.

Общим недостатком этих способов является наличие стадии очистки от балластных и красящих веществ этанолом, что влечет за собой большие затраты экстрагента, а также применение в качестве гидролизующего агента щавелевой кислоты или щавелевокислого аммония, что делает экстракты непригодными для использования в качестве полупродуктов при производстве напитков на их основе.A common drawback of these methods is the presence of a stage of purification from ballast and coloring substances with ethanol, which entails high costs of the extractant, as well as the use of oxalic acid or oxalic ammonium as a hydrolyzing agent, which makes the extracts unsuitable for use as intermediates in the production of drinks on them. basis.

Настоящим изобретением решается задача переработки вторичных сырьевых ресурсов производства семян эспарцета, не используемых ранее.The present invention solves the problem of processing secondary raw materials for the production of sainfoin seeds, not previously used.

Техническим результатом изобретения является получение пектинового экстракта стандартного качества из плодовых оболочек эспарцета.The technical result of the invention is to obtain a pectin extract of standard quality from the fruit membranes of sainfoin.

Технический результат достигается тем, что в способе получения пектинового экстракта, включающем сушку и измельчение плодовой оболочки, удаление примесей, гидролиз-экстрагирование, отделение жидкой фазы после завершения процесса гидролиза-экстрагирования, согласно изобретению, сырье измельчают до размеров частиц 1-4 мм, гидролиз-экстрагирование осуществляют 0,3%-ным раствором лимонной кислоты в течение 120 минут при температуре 85-90°С и гидромодуле 1:12, а очистку сырья и экстракта от балластных и красящих веществ не осуществляют.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing pectin extract, including drying and grinding the fruit shell, removing impurities, hydrolysis-extraction, separation of the liquid phase after completion of the hydrolysis-extraction process, according to the invention, the raw materials are crushed to particle sizes of 1-4 mm, hydrolysis -extraction is carried out with a 0.3% solution of citric acid for 120 minutes at a temperature of 85-90 ° C and a water module of 1:12, and the raw materials and extract are not purified from ballast and coloring substances.

Сопоставительный анализ заявленного решения с известными способами получения пектинового экстракта позволяет сделать вывод, что заявляемый способ обладает критерием "новизна", так как позволяет получить пектиновый экстракт из оболочек плодов эспарцета, ранее не используемых.A comparative analysis of the claimed solution with known methods for producing pectin extract allows us to conclude that the claimed method has the criterion of "novelty", as it allows you to get pectin extract from the shells of sainfoin fruit, previously not used.

Заявляемый способ получения пектинового экстракта соответствует критерию "изобретательский уровень", так как позволяет получить пектиновый экстракт стандартного качества путем применения усовершенствованных параметров процесса ведения гидролиза-экстрагирования, а отсутствие стадии очистки сырья и пектинового экстракта от балластных и красящих веществ позволяет исключить применение этанола.The inventive method for producing pectin extract meets the criterion of "inventive step", as it allows to obtain pectin extract of standard quality by applying advanced parameters of the hydrolysis-extraction process, and the absence of a stage for purification of raw materials and pectin extract from ballast and coloring substances eliminates the use of ethanol.

Заявленное техническое решение соответствует критерию "промышленная применимость", так как может быть использовано на любом предприятии пектинового производства.The claimed technical solution meets the criterion of "industrial applicability", as it can be used at any enterprise of pectin production.

Рекомендованное измельчение сырья до фракций размером 1-4 мм обеспечивает должный размер пектиновой молекулы, гарантирующий физико-химические свойства получаемого экстракта.The recommended grinding of raw materials to fractions of 1-4 mm in size ensures the proper size of the pectin molecule, which guarantees the physicochemical properties of the obtained extract.

Выбор лимонной кислоты в качестве гидролизующего агента объясняется пищевым назначением пектинового экстракта, а концентрация 0,3% является оптимальной как для органолептических показателей продукта, так и для хода процесса гидролиза.The choice of citric acid as a hydrolyzing agent is explained by the nutritional purpose of the pectin extract, and a concentration of 0.3% is optimal both for the organoleptic characteristics of the product and for the course of the hydrolysis process.

Оптимальный выход пектиновых веществ в экстракт обнаруживается при гидромодуле 1:12. При гидромодуле 1:8-1:10 образуется кашеобразная масса, нет свободного перемещения в фазах, переход пектиновых веществ осложняется и не обеспечивается на должном уровне. При увеличении гидромодуля сверх оптимального, концентрация извлекаемых пектиновых веществ в растворе уменьшается, и хотя на качественные показатели пектиновых веществ экстракта возрастание гидромодуля особенно не влияет, в технологическом цикле параллельно увеличивается расход кислоты, загруженность тары и оборудования, а также расход энергии.The optimal yield of pectin substances in the extract is detected with a water module of 1:12. With a hydraulic module of 1: 8-1: 10, a porridge mass is formed, there is no free movement in the phases, the transition of pectin substances is complicated and is not ensured at the proper level. If the hydromodule is increased beyond the optimum, the concentration of the extracted pectin substances in the solution decreases, and although the increase in the pectin substances of the extract is not particularly affected, the acid consumption, the load of containers and equipment, as well as energy consumption increase in parallel in the technological cycle.

Оптимальная температура процесса гидролиза 85-90°С. С повышением температуры коэффициент диффузии возрастает, так как уменьшается вязкость экстракта, однако, чрезмерное повышение температуры вызывает деградацию пектиновых веществ, вследствие чего ухудшаются их физико-химические показатели. При температуре на 5-10°С ниже оптимальной гидролиз идет медленнее, что существенно увеличивает продолжительность цикла.The optimum temperature of the hydrolysis process is 85-90 ° C. With increasing temperature, the diffusion coefficient increases, since the viscosity of the extract decreases, however, an excessive increase in temperature causes the degradation of pectin substances, as a result of which their physicochemical parameters deteriorate. At a temperature of 5-10 ° C below the optimal hydrolysis is slower, which significantly increases the duration of the cycle.

Продолжительность гидролиза 120 минут является оптимальной при прочих принятых оптимальных параметрах процесса. С уменьшением длительности цикла прямо коррелирует количество экстрагируемых пектиновых веществ, однако, увеличение продолжительности процесса на выход пектиновых веществ существенно не влияет, при этом повышаются энергозатраты и загруженность оборудования.The duration of hydrolysis of 120 minutes is optimal with other accepted optimal process parameters. With a decrease in the duration of the cycle, the amount of extracted pectin substances directly correlates, however, an increase in the duration of the process does not significantly affect the output of pectin substances, while the energy consumption and equipment load increase.

Очистка сырья и пектинового экстракта из плодовых оболочек эспарцета от красящих и балластных веществ нецелесообразна, так как окраска получаемого продукта позволяет использовать его в качестве ингредиента напитков без предварительной подготовки, а в число балластных веществ входят белки и углеводы, обеспечивающие пищевую ценность продукта, и вещества, придающие экстракту из этого вида сырья специфический аромат. Исключение стадии очистки сырья и пектинового экстракта от красящих веществ в предложенном способе позволяет исключить расход этанола и применение угольных фильтров, и тем самым сократить экономические затраты и затраты времени на процесс производства пектинового экстракта.The purification of raw materials and pectin extract from sainfoin fruit shells from coloring and ballast substances is impractical, since the color of the resulting product allows you to use it as an ingredient in drinks without preliminary preparation, and the number of ballast substances includes proteins and carbohydrates that provide the nutritional value of the product, and substances giving the extract from this type of raw material a specific aroma. The exclusion of the stage of purification of raw materials and pectin extract from coloring substances in the proposed method eliminates the consumption of ethanol and the use of carbon filters, and thereby reduce the economic costs and time spent on the production process of pectin extract.

Способ реализуется следующим образом. Отделенная плодовая оболочка подвергается высушиванию и измельчению, затем проводится удаление примесей, гидролиз-экстрагирование, отделение жидкой фазы после завершения процесса гидролиза-экстрагирования.The method is implemented as follows. The separated fruit shell is dried and crushed, then impurities are removed, hydrolysis-extraction is carried out, and the liquid phase is separated after completion of the hydrolysis-extraction process.

Пример осуществления заявляемого способаAn example implementation of the proposed method

Отделенную в процессе обработки плодов эспарцета плодовую оболочку высушивают и измельчают до размера частиц 1-4 мм. Гидролиз-экстрагирование осуществляют 0,3% раствором лимонной кислоты в течение 120 минут при температуре 85°С и гидромодуле 1:12. По завершении процесса гидролиза-экстрагирования отделяют жидкую фазу. Количество спиртоосаждаемых пектиновых веществ при этом составляет 8%.The fruit shell separated during the processing of sainfoin fruits is dried and crushed to a particle size of 1-4 mm. Hydrolysis-extraction is carried out with a 0.3% solution of citric acid for 120 minutes at a temperature of 85 ° C and a water module of 1:12. Upon completion of the hydrolysis-extraction process, the liquid phase is separated. The amount of alcohol precipitated pectin substances in this case is 8%.

Положительный эффект при реализации разработанного способа заключается в решении задачи переработки вторичных сырьевых ресурсов производства семян эспарцета, не используемых ранее; в предельном сохранении физико-химических свойств пектина, обеспечиваемом щадящим режимом измельчения сырья; в придании целевому продукту потребительских качеств путем применения в роли гидролизующего агента лимонной кислоты; в максимальном выходе пектиновых веществ в результате подбора оптимальных параметров процесса гидролиза-экстрагирования, а также в исключении использования этилового спирта и фильтрации активированным углем из технологического процесса производства пектинового экстракта.A positive effect in the implementation of the developed method is to solve the problem of processing secondary raw materials for the production of sainfoin seeds, not previously used; in the utmost preservation of the physicochemical properties of pectin, provided by the gentle regime of grinding the raw materials; in giving the target product consumer qualities by using citric acid as a hydrolyzing agent; in the maximum yield of pectin substances as a result of selection of optimal parameters of the hydrolysis-extraction process, as well as in the exclusion of the use of ethyl alcohol and activated carbon filtration from the pectin extract production process.

Указанный положительный эффект достигается только при сочетании описанных параметров процесса, что позволяет получить заявляемый технический результат.The specified positive effect is achieved only by combining the described process parameters, which allows to obtain the claimed technical result.

Производственная проверка разработанной технологии проведена в УНИК «Технолог» (КубГАУ) в 2008-2009 гг. Разработка рекомендована для внедрения в производство.A production audit of the developed technology was carried out at UNIK “Technolog” (KubSAU) in 2008-2009. Development is recommended for implementation in production.

Claims

A method of obtaining a pectin extract from sainfoin fruit shells, including drying and grinding the fruit shell, removing impurities, hydrolysis-extraction, separation of the liquid phase after completion of the hydrolysis-extraction process, characterized in that the raw material is ground to particle sizes of 1-4 mm, hydrolysis-extraction carry out a 0.3% solution of citric acid for 120 minutes at a temperature of 85-90 ° C and a water module of 1:12, and the raw materials and extract are not purified from coloring substances.