СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕКТИНА ИЗ ПЛОДОВЫХ ОБОЛОЧЕК ОРЕХА ЧЕРНОГО
METHOD OF PECTIN PRODUCTION FROM BLACK WALNUT COATS

Изобретение относится к технологии выделения пектина из растительного сырья.
Известен способ получения пектина из предварительно высушенных плодовых оболочек тунга, предусматривающий их размол до порошкообразного состояния, очистку от примесей и ионов металлов этанолом, повторное высушивание и размол, гидролиз-экстрагирование, отделение жидкой фазы по завершении процесса гидролиза-экстрагирования, осаждение пектина из экстракта хлоридом алюминия, очистку от примесей алюминия этанолом, высушивание, измельчение [Фишман Г.М., Джабуа Т.В. Производство пектина из плодовой мякоти тунга. - Труды Грузинского НИИ пищевой промышленности, 1971, т.5, с.85-87].
Недостатком этого способа является низкая чистота получаемого пектина из-за использования солей поливалентных металлов для коагуляции, а также большие затраты этанола на очистку пектинового коагулята.
Известен способ получения пектина из плодовых оболочек тунга, включающий сушку и измельчение плодовой оболочки, удаление примесей, обезжиривание ацетоном в течение одних суток, очистку от полифенолов 3%-ным раствором хлорида натрия в течение получаса при температуре 70-75°С, 2-3 кратную промывку водой, гидролиз-экстрагирование 0,3-0,5%-ным раствором щавелевой кислоты при гидромодуле 1:17 и температуре процесса 80-85°С в течение 90 минут, отделение жидкой фазы после завершения процесса гидролиза-экстрагирования, коагуляцию целевого продукта 96%-ным этанолом, сушку и измельчение коагулята [патент №2346465, A23L 1/0524, опубл. 20.02.2009 г.].
Недостатком этого способа являются неполноценность очистки от полифенолов, а также большие затраты этанола на коагуляцию пектина из экстракта.
Настоящим изобретением решается задача переработки вторичных сырьевых ресурсов производства ядра ореха черного, не используемых ранее.
Техническим результатом изобретения является получение сухого пектина стандартного качества из плодовых оболочек ореха черного.
Технический результат достигается тем, что в способе, включающем сушку и измельчение плодовой оболочки, удаление примесей, обезжиривание ацетоном в течение одних суток, очистку от полифенолов раствором хлорида натрия в течение получаса, многократную промывку водой, гидролиз-экстрагирование, отделение жидкой фазы после завершения процесса гидролиза-экстрагирования, коагуляцию целевого продукта, сушку и измельчение коагулята, согласно изобретению очистку от полифенолов осуществляют 5%-ным раствором хлорида натрия при гидромодуле 1:10 и температуре 75-80°С, с последующей четырех- пятикратной промывкой питьевой водой, после чего осуществляют гидролиз-экстрагирование 0,3-0,5%-ным раствором лимонной кислоты в течение 120 минут при температуре 85-90°С и гидромодуле 1:20, а коагуляцию пектиновых веществ осуществляют ацетоном.
Сопоставительный анализ заявленного решения с известными способами получения пектина из плодовых оболочек орехоплодных культур позволяет сделать вывод, что заявляемый способ получения пектина обладает критерием новизна, так как позволяет получить пектин из оболочек плодов ореха черного, ранее не используемых.
Заявляемый способ получения пектина соответствует критерию изобретательский уровень, так как позволяет получить пектин стандартного качества путем использования жестких режимов очистки от полифенолов, соле- и водорастворимых белков и усовершенствованных параметров процесса ведения гидролиза-экстрагирования, а применение ацетона в качестве коагулирующего агента позволяет исключить применение этанола.
Заявленное техническое решение соответствует критерию промышленная применимость, так как может быть использовано на любом предприятии пектинового производства.
В заявляемом способе предложены оптимальные параметры очистки сырья от полифенолов, содержание которых в нем весьма высоко, а также от соле- и водорастворимых белков. При переходе в раствор, а затем и в коагулят полифенолы и белки отрицательно влияют на физико-химические свойства коагулируемого пектина, ухудшают его потребительские качества. В качестве агента очистки используют хлорид натрия, как эффективный и вместе с тем дешевый и доступный агент, простой в транспортировке, хранении и применении. Предложено использовать 5%-ный раствор хлорида натрия при гидромодуле 1:10, что гарантирует наиболее глубокую очистку сырья от нежелательных компонентов. Температура процесса при этом должна быть 75-80°С, во избежание деградации пектиновых веществ.
Следующая за экстрагированием четырех-пятикратная промывка сырья питьевой водой позволяет максимально удалить избыток хлорида натрия, экстракт полифенолов и белков.
Приведенные параметры очистки сырья от полифенолов, соле- и водорастворимых белков оптимальны и обеспечивают наиболее глубокое их экстрагирование.
Выбор описанной совокупности параметров гидролиза-экстрагирования пектиновых веществ объясняется наибольшим их выходом при оптимальных затратах основного, вспомогательного сырья и времени.
Лимонная кислота, используемая в качестве гидролизующего агента, обеспечивает наибольший выход пектиновых веществ из данного вида сырья, а концентрация раствора 0,3-05% оптимальна для хода процесса.
Оптимальный выход пектиновых веществ обнаруживается при гидромодуле 1:20. При гидромодуле 1:15-1:17 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 возрастание гидромодуля особенно не влияет, в технологическом цикле параллельно увеличивается расход кислоты, загруженность тары и оборудования, а также расход энергии.
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.
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.
Использование ацетона в качестве коагулирующего агента позволяет добиться должной чистоты пектинового коагулята и исключить расход этанола на его последующую очистку.
Способ реализуется следующим образом. Отделенная плодовая оболочка ореха черного высушивается и измельчается, затем проводится удаление примесей, обезжиривание сырья ацетоном в течение одних суток, очистка его от полифенолов раствором хлорида натрия в течение получаса. Затем следует многократная промывка сырья водой, гидролиз-экстрагирование, отделение жидкой фазы после завершения процесса гидролиза-экстрагирования, коагуляция целевого продукта, сушка и измельчение коагулята.
Пример осуществления заявляемого способа
Отделенную в процессе обработки плодов ореха черного плодовую оболочку высушивают и измельчают до размера частиц 1-3 мм, которые обезжиривают ацетоном в течение одних суток, затем производят очистку от полифенолов 5%-ным раствором хлорида натрия в течение 30 минут при температуре 75°С и гидромодуле 1:10 с последующей четырехкратной промывкой сырья питьевой водой. Гидролиз-экстрагирование осуществляют 0,5% раствором лимонной кислоты в течение 120 минут при температуре 85°С и гидромодуле 1:20. По завершении процесса гидролиза-экстрагирования отделяют жидкую фазу и осаждают из нее пектиновые вещества ацетоном; коагулят высушивают и измельчают до порошкообразного состояния. Выход сухого измельченного пектинового коагулята при этом составляет 21%.
Положительный эффект при реализации разработанного способа заключается в решении задачи переработки вторичных сырьевых ресурсов производства плодов ореха черного, не используемых ранее; в увеличении выхода пектиновых веществ из плодовых оболочек ореха черного в результате обезжиривания их ацетоном; в придании целевому продукту потребительских качеств путем очистки сырья от полифенолов и белков; в максимальном выходе пектиновых веществ в результате подбора оптимальных параметров процесса гидролиза-экстрагирования, а также в применении в качестве коагулирующего агента ацетона.
Указанный положительный эффект достигается только при сочетании описанных параметров процесса, что позволяет получить заявляемый технический результат.
Производственная проверка разработанной технологии проведена в УНИК «Технолог» (КубГАУ) в 2008-2009 гг. Разработка рекомендована для внедрения в производство.