способ получения пектина и пищевых волокон из тыквенного жома

Формула изобретения

Способ получения пектина и пищевых волокон из тыквенного жома, характеризующийся тем, что при извлечении пектина из тыквенного жома одновременно получают пищевые волокна, для чего полученный после извлечения сока жом промывают водой, прессуют и направляют на гидролиз-экстрагирование при гидромодуле смеси 1:(4-5), температуре 60-65°С и продолжительности процесса 60 мин, в качестве экстрагента используют анолит с pH₂₀ 4,0-4,5, после разделения гидролизной массы посредством прессования на жом и гидролизат жом экстрагируют католитом с рН₂₀ 7,5-8,0, при гидромодуле смеси 1:3, температуре 60°С в течение 30 мин, затем отделяют прессованием проэкстрагировавший жом от экстракта, частицы жома измельчают, сушат с получением пищевых волокон, экстракт соединяют с гидролизатом и после фильтрования направляют смесь на осаждение пектина спиртом и его сушку, причем анолит и католит получают при обработке раствора хлорида натрия в диафрагменном электролизере.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к получению пектина и пищевых волокон из тыквенного жома.

Известен способ получения пектина из тыквенного жома [А.С. RU 2055484, опубл. 10.03.96, бюл. № 7], предусматривающий промывку последнего водой, двухстадийный гидролиз промытого сырья при гидромодуле жомокислотной смеси 1:(10-30), pH смеси 0,8-1,1 и температуре процесса 65-70°C, при этом продолжительность первой стадии гидролиза составляет 1,5-2,0 часа, а второй - 0,5-1,0 часа.

Недостатком известного способа является нерациональное использование сырья, поскольку из него извлекают только пектин, а комплекс биполимеров, определяющих пищевую ценность этого продукта, частично уходит в отходы, а частично разрушается под действием агрессивной среды (сильно кислая среда pH₂₀ 0,8-1,1). Кроме того, длительная кислотная экстракция способствует деструкции молекулярных звеньев пектиновых веществ, нарушая их структуру, снижая качество и выход целевого продукта, а сама технология из-за использования соляной кислоты не является экологически чистой.

Технической задачей изобретения является создание безотходной технологии производства пектина за счет дополнительного извлечения из сырья пищевых волокон, повышение качества и выхода готовых продуктов при общей интенсификации и сохранении экологически чистого процесса их получения.

Способ получения пектина и пищевых волокон из тыквенного жома характеризуется тем, что при извлечении пектина из тыквенного жома одновременно получают пищевые волокна, для чего полученный после извлечения сока жом промывают водой, прессуют и направляют на гидролиз-экстрагирование при гидромодуле смеси 1:(4-5), температуре 60-65°C и продолжительности процесса 60 минут, в качестве экстрагента используют анолит с рН₂₀ 4,0-4,5, после разделения гидролизной массы посредством прессования на жом и гидролизат жом экстрагируют католитом с pH₂₀ 7,5-8,0 при гидромодуле смеси 1:3, температуре 60°C в течение 30 минут, затем отделяют прессованием проэкстрагировавший жом от экстракта, частицы жома измельчают, сушат с получением пищевых волокон, экстракт соединяют с гидролизатом и после фильтрования направляют смесь на осаждение из пектина спиртом и его сушку, причем анолит и католит получают при обработке раствора хлорида натрия в диафрагменном электролизере.

Пищевые волокна представляют собой комплекс биополимеров, включающий полисахариды, в том числе и пектиновые вещества. И пектин, и пищевые волокна представляют собой пищевые добавки, используемые, например, в кулинарии и хлебопечении для повышения водоудерживающих свойств изделий. Кроме того, данные добавки обладают способностью адсорбировать радионуклиды, тяжелые металлы и другие вредные вещества. Это их свойство находит применение в медицине и лечебном питании.

На чертеже представлена принципиальная векторная схема осуществления способа в заводских условиях.

Способ получения пектина и пищевых волокон осуществляют следующим образом.

Тыкву моют и измельчают в стружку. Из полученной стружки извлекают клеточный сок известными методами (например, посредством отжима). При необходимости растительную массу прессуют для более полного отделения растворимых компонентов. Тыквенный жом промывают водой с целью удаления низкомолекулярных веществ и прессуют. Подготовленный таким образом тыквенный жом направляют на гидролиз-экстрагирование при температуре 60-65°C, продолжительности 60 минут, гидромодуле 1:(4-5). В качестве экстрагента используют анолит с pH₂₀ 4,0-4,5, полученный в результате обработки водного раствора хлорида натрия в анодной камере диафрагменного электролизера. Применение электрохимической активации способствует смягчению режима гидролиза-экстрагирования и одновременно интенсифицирует этот процесс, что обеспечивает сохранение качества получаемых продуктов и их высокий выход.

Далее гидролизную массу прессуют с отделением жома и пектинсодержащего гидролизата. Жом экстрагируют католитом с pH₂₀ 7,5-8,0 при температуре 60°C в течение 30 минут и гидромодуле смеси 1:3. Проэкстрагировавший жом отделяют прессованием от экстракта, измельчают и сушат с получением пищевых волокон. Экстракт смешивают с гидролизатом и их смесь используют для получения пектина. Для этого ее фильтруют, концентрируют, осаждают из нее этиловым спиртом пектин, который далее сушат при 60°C. По окончании процесса сушки пектин измельчают, просеивают. Отработанный спирт после ректификации может использоваться повторно.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1 (прототип).

300 г свежеотжатого тыквенного жома заливают водой и промывают в 0,5 л воды при 55°C в течение 30 минут. Процесс промывки в указанном режиме проводят трижды, после чего отжатый жом подвергают гидролизу в 0,1 N соляной кислоте. Гидромодуль жомокислотной смеси 1:10, pH 0,8, температура 65°C, продолжительность первой стадии гидролиза 1,5 часа. Гидролизат отфильтровывают, отжатый жом вторично подвергают гидролизу при тех же условиях, но в течение 0,5 часа. Соединяют оба гидролизата, смесь охлаждают, осаждают спиртом и сушат. Выход пектина составил 7,2%, содержание полигалактуроновых кислот (ПГК) - 49%, степень этерификации - 65%.

Пример 2.

Тыкву моют, измельчают в стружку. Из полученной стружки отжимают клеточный сок. Тыквенный жом в количестве 300 г промывают водой с целью удаления низкомолекулярных веществ и прессуют. Далее проводят гидролиз-экстрагирование при температуре 60°C в течение 60 мин и при гидромодуле 1:4. В качестве экстрагента используют анолит с pH₂₀ 4,0, полученный в результате обработки водного раствора хлорида натрия в анодной камере диафрагменного электролизера. Прогидролизованную массу прессуют с отделением жома и гидролизата. Жом экстрагируют 3-кратным количеством католита с pH₂₀ 7,5 при температуре 60°C в течение 30 мин. Далее проэкстрагировавший жом отделяют прессованием от экстракта, измельчают и сушат с получением пищевых волокон. Экстракт смешивают с гидролизатом и их смесь используют для получения пектина. Для этого данную смесь фильтруют, концентрируют, осаждают из нее пектин этиловым спиртом 96%-ной концентрации и сушат пектин при 60°C.

Готовые пектин и пищевые волокна анализируют. Данные анализа представлены в таблице.

Пример 3.

Способ получения пектина и пищевых волокон из тыквенного жома осуществляют аналогично примеру 2, но в качестве гидролизующего агента используют анолит с pH₂₀ 4,5, а процесс гидролиза-экстрагирования проводят при гидромодуле смеси 1:5, температуре 65°C, в течение 60 минут.

Готовые продукты анализируют. Данные анализа представлены в таблице.

Таблица
Технологические показатели	Данные по примерам
1 (прототип)	2	3
Выход пектина, %	7,2	17,0	17,5
Степень этерификации, %	65	70,2	70,0
Содержание полигалактуроновых кислот, %	49	77	71
Водоудерживающая способность пищевых волокон (ПВ), г/г ПВ	-	15,0	14,2

Как видно из таблицы, пектин, полученный по предложенному способу, характеризуется более высоким качеством: содержание полигалактуроновых кислот увеличилось в 1,5 раза, степень этерификации повысилась на 5% по сравнению с прототипом. Выход пектина повысился в среднем на 10%. Более того, данный способ позволяет кроме пектина получать пищевые волокна высокого качества, то есть способствует осуществлению безотходной переработки вторичного сырья.

Проведение процесса гидролитического расщепления при pH₂₀ менее 4,0 ведет к деструкции пектина вследствие деполимеризации рамнозильных и галактуронпиранозильных звеньев, поэтому выход пектина резко снижается, а при pH₂₀ менее 2,5 пищевые волокна совсем не удается выделить, в связи с изменением структуры растительной ткани. Гидролиз-экстрагирование при pH₂₀ более 4,5 не обеспечивает высокого выхода целевого продукта, извлекаются только лишь пектиновые вещества, связанные механически и посредством водородных связей, которые составляют 5-10% от суммы пектиновых веществ.

При температуре гидролиза-экстрагирования 60-65°C достигается максимальный выход пектина. Уменьшение температуры ниже 60°C не приводит к существенному снижению структурной вязкости пектина, что ухудшает массообмен и снижает степень экстрагирования. Кроме того, при температуре выше 65°C качество пектина и пищевых волокон заметно снижается.

При увеличении продолжительности процесса гидролиза-экстрагирования выше 60 минут снижается выход пектина и разрушается структура частиц жома, в силу чего резко ухудшаются условия отделения жидкой фазы в процессе фильтрации, затрудняется получение пищевых волокон.

При гидромодуле меньше 1:4 возрастает вязкость гидролизной смеси, отсутствует свободное перемешивание и экстрагирование пектина усложняется. Увеличение гидромодуля выше 1:5 не приводит к значительному повышению выхода пектина, но ведет к повышению расхода химических реагентов и энергоемкости производства, поэтому является экономически нерентабельным.

Предложенный способ получения пектина и пищевых волокон из тыквенного жома позволяет:

- организовать безотходную переработку вторичного растительного сырья на пектин и пищевые волокна;

- повысить качество и выход готовых продуктов;

- повысить экологическую безопасность производства и улучшить условия труда за счет замены традиционного кислотного реагента на реагент, полученный электрохимическим синтезом.