Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕКТИНОВОГО ЭКСТРАКТА ИЗ СУХОГО СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА

Изобретение относится к способам выделения пектина из растительного сырья, а именно к технологии получения пектинового экстракта.

Известен способ получения пектинового экстракта, предусматривающий увлажнение жома острым паром с температурой 125-130°C в течение 15-20 мин для очистки и дезодорации. Затем проводят гидролиз жома 2,0-2,5% раствором перекиси водорода в течение 15-20 мин с отделением твердой фазы. Экстракцию пектиновых веществ из гидролизованного жома осуществляют водой с pH 5,5-6,0 при температуре 70-75°C с последующим отделением экстракта. Ультрафильтрацию экстракта проводят на мембранном фильтре с порами 25-30 нм для разделения на две фракции - высокомолекулярную и низкомолекулярную. Высокомолекулярную фракцию сгущают вакуум-выпариванием до содержания сухих веществ 4,1-4,3%. Низкомолекулярную фракцию подвергают диафильтрации на мембранном фильтре с порами 10-15 нм для очистки от примесей, затем стерилизуют путем ультрафиолетового облучения и концентрируют ультрафильтрацией до содержания сухих веществ 1,4-1,5% (RU №2235478).

Недостатком данного способа является недостаточный выход пектиновых веществ из растительной ткани вследствие использования раствора перекиси водорода в качестве гидролизующего агента, низкие качественные показатели пектиновых веществ в экстракте.

Известен способ получения пектина и пектиносодержащих веществ из свекловичного жома (RU №2116313), способ включает заготовку жома, его гидролиз, экстрагирование и выделение из экстрактов пектинов. Жом отмывают водой, отжимают и высушивают при температуре 120°C. Сухой жом измельчают в муку, которую заготавливают. После завершения сезона сахароварения проводят экстракцию заготовленной муки горячим раствором сернистой кислоты при pH 3. Экстракт очищают, упаривают и сушат в распыленном состоянии, получая пектиновый порошок. Проэкстрагированный жом подвергают дополнительной экстракции горячим раствором щелочи при pH 8-10. Этот экстракт выдерживают при pH более 12 в течение 1-5 ч. Очищают и обрабатывают кислотой и паром до достижения pH 6,5 и температуры 70-100°C. После этого сепарируют выпавший осадок и сушат в распыленном состоянии, получая порошок пектиновых кислот. Растительный остаток отмывают, отжимают, сушат и измельчают, получая свекловичные пищевые волокна. Кроме этого, осадок пектиновых кислот, весь или его часть, обрабатывают концентрированным раствором аммиака, затем высушивают, получая порошок аммонийных солей пектиновых кислот.

Недостатком данного способа является использование раствора сернистой кислоты, увеличение расхода кислоты и пара, увеличение себестоимости продукта, снижение качества пектиновых веществ вследствие их разрушения на стадии обработки сырья высокими температурами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ получения пищевого пектинового экстракта (RU №2471367). Способ включает в себя набухание сухого свекловичного жома в воде температурой 30-40°C при соотношении 1:20 в течение 30-40 минут. Далее полностью набухший жом отжимают и дважды промывают холодной водой. После чего промытый жом заливают 0,5-2,0%-ным раствором ферментного препарата с высокой целлюлолитической активностью. При этом массовое соотношение свекловичного жома и ферментного препарата выбирают в пределах 1:(13-15). Выдержку смеси осуществляют при температуре 40-42°C в течение 1-2 часов при постоянном перемешивании. Затем смесь разделяют. Полученный жом заливают молочной сывороткой в соотношении 1:(13-15) и проводят гидролиз-экстрагирование в течение 2-2,5 часов при температуре 95-98°C при постоянном перемешивании. После этого проводят отделение гидролизата, его фильтрацию. Затем фасуют конечный продукт. Изобретение позволяет получить пищевой свекловичный пектиновый экстракт с хорошими органолептическими показателями.

Недостатком этого способа являются низкие качественные показатели пектиновых веществ экстракта вследствие использования молочной сыворотки в качестве гидролизующего агента, так как содержащееся ионы кальция связывают пектиновые вещества, что ухудшает их функциональные свойства.

Техническим результатом изобретения является повышение качества пектинового экстракта из сухого свекловичного жома путем использования электроактивированной воды и слабого раствора ортофосфорной кислоты.

Результат достигается тем, что в способе получения пектинового экстракта из сухого свекловичного жома, включающем выдержку сырья посредством набухания в водной среде, отжим, промывку холодной водой, гидролиз-экстрагирование при температуре 95-98°C, получение раствора гидратопектина, фильтрование, охлаждение и фасовку, согласно изобретению набухание жома осуществляют электроактивированной водой с pH 2,0-2,5 при соотношении жома и электроактивированной воды (ЭАВ) 1:(12-15) при температуре 60-70°C в течение 75-90 минут, после двукратной промывки холодной водой осуществляют отжим, затем проводят гидролиз отжатого жома раствором ортофосфорной кислоты концентрацией 0,2-0,5% при массовом соотношении 1:(7-9) в течение 3,0-3,5 часов, далее к смеси жома и ортофосфорной кислоты добавляют воду с температурой 20-25°C в соотношении 1:(10-12) к массе отжатого жома и проводят экстрагирование при постоянном перемешивании в течение 20-30 минут, после чего экстракт фильтруют и получают целевой продукт.

Положительный эффект достигается за счет использования электроактивированной воды с pH 2-2,5, что позволяет снизить концентрацию кислоты, очистить сырье от балластных веществ, повысить качество пектинового экстракта.

В качестве сырья используют сухой свекловичный жом, являющийся отходом сахарного производства, широко развитого в Краснодарском крае.

Набухание сухого свекловичного жома в электроактивированной воде (ЭАВ) с pH 2,0-2,5 приводит к частичному гидролизу и удалению низкомолекулярного пектина, повышению качественных показателей пектиновых веществ в конечном продукте.

Массовое соотношение свекловичного жома и ЭАВ равно 1:(12-15), так как при таком значении достигается наилучшее удаление балластных веществ из сырья.

Выбор температуры (60-70°C) и продолжительности (75-90 мин) процесса набухания обусловлен тем, что при этих значениях достигается максимальный выход пектиновых веществ из растительной клетки в процессе гидролиза-экстрагирования, а также максимальная чистота пектиновых веществ.

В качестве гидролизующего агента выбран 0,2-0,5% раствор ортофосфорной кислоты, так как данная кислота имеет низкую стоимость, безопасна и разрешена к применению в качестве пищевой добавки, а также обладает высокой скоростью гидролиза протопектина.

При температуре гидролиза 95-98°C и продолжительности 3-3,5 ч достигается максимальный выход пектиновых веществ из сырья, при этом сохраняются качественные показатели пектиновых веществ.

При массовом соотношении жома и раствора ортофосфорной кислоты 1:(7-9) достигается необходимая степень гидролиза пектиновых веществ клеточной стенки, а также снижение расхода ортофосфорной кислоты.

В качестве экстрагента выбрана вода с температурой 20-25°C в соотношении 1:(10-12) к массе отжатого жома, а длительность составляет 20-30 минут, так как при этом достигаются высокая степень извлечения пектиновых веществ, снижение кислотности экстракта, а также происходит охлаждение смеси для более удобной выгрузки из аппарата.

Получение пектинового экстракта из сухого свекловичного жома осуществляют следующим образом.

Сухой свекловичный жом заливают электроактивированной водой с pH 2,0-2,5 температурой 60-70°C при массовом соотношении жома и электроактивированной воды 1:(12-15) и выдерживают для набухания в течение 75-90 минут. Далее набухший жом отжимают, дважды промывают холодной водой и отжимают еще раз. После чего проводят гидролиз отжатого жома 0,2-0,5% раствором ортофосфорной кислоты в соотношении 1:(7-9) температурой 95-98°C в течение 3,0-3,5 часов. Далее к смеси жома и ортофосфорной кислоты добавляют воду с температурой 20-25°C в соотношении 1:(12-15) к массе отжатого жома и проводят экстрагирование в течение 20-30 минут при постоянном перемешивании. После этого проводят фильтрование экстракта. Целевой продукт охлаждают и фасуют.

Примеры осуществления способа получения пищевого пектинового экстракта

Пример 1. Сухой свекловичный жом заливают электроактивированной водой с pH 2,0 температурой 60°C в соотношении 1:12, выдерживают 75 минут. Затем набухший жом отжимают, промывают 2 раза холодной водой и отжимают еще раз. Проводят гидролиз отжатого жома 0,5% раствором ортофосфорной кислоты в соотношении 1:7 температурой 98°C в течение 3,0 часов. Далее к смеси добавляют воду температурой 20°C в массовом соотношении к отжатому жому 1:12 и проводят экстрагирование в течение 30 минут. Полученную смесь фильтруют, охлаждают и отправляют на расфасовку.

Полученный пектиновый экстракт представлял собой прозрачную жидкость без осадка, желтого цвета, с выраженным кислым вкусом, без запаха. Содержание сухих веществ составляло 3,7%, пектиновых веществ 1,0%, комплексообразующая способность по ионам свинца составляла 420 мг Pb⁺²/г пектина.

Пример 2. Сухой свекловичный жом заливают электроактивированной водой с pH 2,3 температурой 65°C в соотношении 1:12, выдерживают 90 минут. Затем набухший жом отжимают, промывают 2 раза холодной водой и отжимают еще раз. Проводят гидролиз отжатого жома 0,2% раствором ортофосфорной кислоты в соотношении 1:8 температурой 95°C в течение 3,2 часов. Далее к смеси добавляют воду температурой 25°C в массовом соотношении к отжатому жому 1:10 и проводят экстрагирование в течение 20 минут. Полученную смесь фильтруют, охлаждают и отправляют на расфасовку.

Полученный пектиновый экстракт представлял собой прозрачную жидкость без осадка, светло-желтого цвета, с выраженным слабокислым вкусом, без запаха. Содержание сухих веществ составляло 4,0%, пектиновых веществ 1,5%, комплексообразующая способность по ионам свинца составляла 450 мг Pb⁺²/г пектина.

Пример 3. Сухой свекловичный жом заливают электроактивированной водой с pH 2,5 температурой 70°C в соотношении 1:15, выдерживают 90 минут. Затем набухший жом отжимают, промывают 2 раза холодной водой и отжимают еще раз. Проводят гидролиз отжатого жома 0,2% раствором ортофосфорной кислоты в соотношении 1:9 температурой 98°C в течение 3,5 часов. Далее к смеси добавляют воду температурой 22°C в массовом соотношении к отжатому жому 1:10 и проводят экстрагирование в течение 30 минут. Полученную смесь фильтруют, охлаждают и отправляют на расфасовку.

Полученный пектиновый экстракт представлял собой прозрачную жидкость без осадка, желтого или темно желтого цвета, с выраженным слабокислым вкусом, без запаха. Содержание сухих веществ составляло 3,9%, пектиновых веществ 1,2%, комплексообразующая способность по ионам свинца составляла 430 мг Pb⁺²/г пектина.

Нарушение заявленных параметров может привести либо к деградации, либо к недостаточному гидролизу пектиновых веществ, то есть к снижению их качества. Наилучший результат достигается при оптимальных параметрах, приведенных во втором примере, готовый пектиновый экстракт содержит массовую долю сухих веществ 4,0%, пектиновых веществ 1,5%, комплексообразующая способность по ионам свинца составляет 450 мг Pb⁺²/г пектина.

Заявленный способ получения пектинового экстракта из сухого свекловичного жома позволяет получить целевой продукт с высокими показателями качества пектиновых веществ, оптимальным соотношением выхода, чистоты и комплексообразующей способности пектиновых веществ. Использование электроактивированной воды позволяет снизить концентрацию ортофосфорной кислоты, уменьшить себестоимость целевого продукта и повысить его качество.