Пектины в плодово ягодном сырье
|
Пектины являются кислыми полисахаридами клеточной стенки растений и для их извлечения требуются применение или кислоты или комплексных аппаратурных и биологических методов .
В последние годы уделяется значительное внимание выяснению структуры пектиновых веществ в связи с их ценными техническими свойствами и высокой физиологической активностью. Спектр их биологического действия широк: многие пектины обладают иммуномодулирующим действием, способны выводить из организма тяжелые металлы, биогенные токсины, анаболики, ксенобиотики, продукты метаболизма и биологически вредные вещества, способные накапливаться в организме: холестерин, липиды, желчные кислоты, мочевину. Разнообразие свойств пектинов, обладающих новыми физико-химическими, комплексообразующими и физиологическими свойствами, может быть достигнуто за счет химической модификации: этерификации, амидирования, ацилирования. Пектин декларируется как пищевая добавка Е440. Он широко используется в пищевой промышленности в качестве стабилизатора консистенции, загустителя, связующего агента в джемах, мармеладах, молочных, кисломолочных и других продуктах. Амидированные пектины отличаются способностью образовывать гелевые системы с низким содержанием сухих веществ и широким диапазоном значений рН. Образование гелей происходит в присутствии ионов кальция. В пищевой промышленности амидированные пектины широко используются для производства фруктовых желе с низким содержанием сахара. Широкое применение амидированные пектины находят в кондитерском производстве, где их использование обеспечивает весьма низкую скорость и температуру желирования, а также эластичную текстуру изделий с высокой вязкостной составляющей. Кроме того, амидированные пектины могут быть использованы в качестве стабилизирующей и загущающей добавки при производстве йогуртов и сметаны. Также возможно применение амидированных пектинов для производства термостабильных хлебопекарных джемов с тиксотропными свойствами и широким диапазоном содержания сухих веществ. Джемы с данным типом пектина обладают высокой устойчивостью к механическому воздействию, например, к перекачиванию насосом и экструзии. Амидированный пектин отнесен к числу пищевых добавок, потребление которых ограничено. Пектиновые вещества. Таково собирательное название для группы полисахаридов, в которых элементарным звеном является галактуроновая кислота. Полигалактурониды имеют линейную углеродную цепь с а-1,4-связями между остатками D-галактопиранозилуроновой кислоты:
Полигалактуроновая кислота чаще в той или иной степени метоксилирована (этерифицирована метиловым спиртом). В состав пектиновых веществ наряду с мономером D-галактуроновой кислоты входят сахара D-галактоза, L-рамноза, L-арабиноза, D-ксилоза. В некоторых пектиновых веществах обнаружены D-глюкоза, D-фруктоза, 2-0-метил-L-фруктоза, 2-0-метил-D-ксилоза и др. Таким образом, пектиновые вещества являются гетерополисахаридами. Сахара присоединены к основной цепи полигалактуронана в виде олиго- и полисахаридных цепочек, причем остатки галактозы в них находятся в форме пиранозы и соединены между собой β-1,4-связью. Цепи галактана неразветвленные, сравнительно короткие. Цепи арабана, наоборот, длинные, разветвленные остатки арабинозы в них находятся в форме фуранозы и присоединяются к галактану по 1,3-связям. Присутствующая в растительной ткани фосфорная кислота может одновременно этерифицировать два гидроксила, принадлежащих различным цепям полигалактуронанов, и образовывать многочисленные разветвления. Полигалактуронаны могут возникать и при нейтрализации карбоксильных групп поливалентными катионами. Пектиновые вещества относительно легко разделяются на две фракции — нейтральную и кислую. Первая представлена сахаридным комплексом, вторая — полигалактуронаном. Согласно современной отечественной номенклатуре в пектиновых веществах различают протопектин, пектин, пектиновую кислоту и пектинаты, пектовую кислоту и пектаты.
Отдельные представители пектиновых веществ в растительных тканях располагаются неравномерно. Протопектин вместе с другими полисахаридами входит в состав клеточных стенок и срединных пластинок молодых тканей. Растворимый пектин, по-видимому, содержится во всех частях клетки, но главным образом в клеточном соке. Жесткость незрелых плодов объясняется наличием в них значительного количества протопектина. Во время созревания плодов под влиянием органических кислот и фермента протопектиназы протопектин расщепляется, при этом плод становится менее жестким. Выделенный и очищенный пектин представляет собой белый порошок. Молекулярная масса пектина изменяется в широких пределах и колеблется от 15 000 до 360 000. Например, яблочный пектин имеет молекулярную массу от 17 000 до 200 000, цитрусовый — от 23 000 до 360 000. Пектин плохо растворяется в холодной воде, лучше в горячей с образованием коллоидного раствора — золя. Растворимость пектина возрастает с уменьшением молекулярной массы и увеличением степени этерификации. Пектиновые кислоты нерастворимы в воде. Пектины из водных растворов осаждаются спиртом и другими органическими растворителями. В водных растворах макромолекула пектина имеет спиралевидноскрученную цепь, карбоксильные группы которой расположены одна под другой. При электролитической диссоциации этих групп возникают отталкивающие силы, вследствие чего спиральная молекула выпрямляется, увеличиваются ее линейный размер и вязкость. Пектин при катафорезе осаждается на аноде, что указывает на отрицательный электрический заряд его частиц. В присутствии cахаров и кислот пектин образует жели (студни). Желирующая способность пектинов увеличивается с увеличением молекулярной массы и степени этерификации. Богаты метоксильными группами пектины яблок, смородины, крыжовника, цитрусовых (7—12%). Кислоты уменьшают диссоциацию карбоксильных групп пектинов, уменьшаются и силы отталкивания. Кроме того, сахар отнимает у пектинов часть гидратной воды. В результате устойчивость пектинового золя снижается. Определенную роль при образовании желе играют и водородные связи, возникающие между карбоксильными и гидроксильными группами. Желе может образоваться в присутствии и поливалентных катионов, например кальция, связывающего карбоксильные группы двух макромолекул пектиновой кислоты. Пектиновые вещества содержатся во всех плодах и ягодах (табл. 1). Особенно их много в сливах, черной смородине, черешне и яблоках. Таблица 1СОДЕРЖАНИЕ ПЕКТИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ В ПЛОДАХ И ЯГОДАХ
Пектиновые вещества в ликерно-наливочном производстве играют отрицательную роль. Они снижают сокоотдачу при прессовании плодов, соки получаются мутными, долго осветляющимися, готовые напитки при хранении мутнеют и выделяют осадки. Выход сока в значительной мере зависит от количества и состояния пектиновых веществ в плодах. При небольшом их содержании (вишня) или присутствии преимущественно в виде нерастворимого протопектина (яблоки) сок отделяется полнее. Плоды, богатые растворимым пектином (сливы, абрикосы, алыча, черная смородина, кизил, айва), отдают меньше сока. Кроме того, полученные из них соки, за исключением черносмородинового, очень мутны и не поддаются фильтрации. Это объясняется характерным для пектинового золя, как лиофильного коллоида, непропорционально высоким возрастанием вязкости при увеличении его концентрации в растворе, а также способностью к желеобразованию в присутствии сахара и органических кислот.
Ферменты. В растительном сырье находятся разнообразные ферменты — специфические катализаторы белковой природы, участвующие в обмене веществ: окислительно-восстановительные (оксиредуктазы — пероксидаза, дегидрогеназа, каталаза, долифенолоксидаза и др.); трансферазные; гидролитические; ферменты, катализирующие негидролитический распад сложных органических соединений (лиазы — карбоксилаза и др.); изомеразные и др. Для получения плодовых соков и стойких готовых напитков большое значение имеют пектолитические ферменты. Они представляют собой сложный комплекс. В этом комплексе различаются три основных фермента: пектинэстераза, полигалактуроназа и пектатлиаза. Фермент, катализирующий превращение протопектина в растворимый пектин, не выделен. Пектинэстераза (3.1.1.11, пектин-пектилгидролаза) катализирует разрыв сложноэфирных связей в пектине. В результате образуются метиловый спирт и пектиновая, а затем пектовая кислота:Пектин + Н2О —> Метанол + Пектиновая кислота —> Пектовая кислота. Полигалактуроназа (3.2.1.15, поли-а-1,4-галакту-ронид-глюканогидролаза) катализирует гидролиз галактуронидных связей в пектинах и других полигалактуронидах с присоединением к остаткам галактозы по месту разрыва связи молекулы воды.Пектатлиаза (4.2.99.3, поли-а-1,4-галактуронид-гликанолиаза) катализирует разрыв галактуронидных связей путем транс-элиминирования. При этом происходит удаление активированного водорода от пятого углеродного атома и образование продукта с двойной связью в кольце между четвертым и пятым атомами углерода:
Мезгу из яблок и вишни после отделения сока-самотека немедленно подвергают прессованию, мезгу из остальных видов сырья выдерживают в торпанах определенное время. В плодах с нарушенной структурой действие ферментов не координируется и начинают преобладать процессы разложения органических веществ. Фермент пектинэстераза от растворенного пектина отщепляет метоксильные группы, вследствие чего растворимость его уменьшается, образующиеся пектиновая и пектовая кислоты с поливалентными металлами дают практически нерастворимые соединения (например, Са-пектипат и Са-пектат). Определенную активность проявляет и гемицеллюлаза, гидролизующая гемицеллюлозы клеточных стенок. В результате этого повышается проницаемость клеточных стенок, понижается вязкость сока, что увеличивает его выход и способствует осветлению. Для пектинэстеразы высших растений оптимальными являются температура 30—40° С и рН 6—8. Однако при такой температуре вследствие окислительных процессов под действием полифенолок-сидазы происходит потемнение соков, хорошо развиваются дрожжи, плесени и некоторые другие микроорганизмы, поэтому мезгу выдерживают при температуре около 20° С. Мезгу из малины и земляники выдерживают 2—3 часа, из черной смородины 6—8 часа, из слив, абрикосов, алычи и кизила 12—15 часа. Очень длительная выдержка может вызвать забраживание сока (снижение его экстрактивности, ухудшение вкуса и аромата) и ослизнение мезги. Пектолитических ферментов в плодах и ягодах содержится немного и они мало активны, что, вероятно, объясняется неблагоприятным рН, величина которого в клеточном соке значительно меньше (3,5—4,0). В плесневых грибах больше пектолитических ферментов и активность их выше. Оптимальная величина рН для действия пектолитических ферментов смещена в слабокислую зону (3,5—4,5). Поэтому для ускорения выдержки мезги добавляют грибные пектолитические препараты. За рубежом известно много таких пектолитических ферментных препаратов, выпускаемых под различными названиями. Для применения в производстве плодово-ягодных соков на территории бывшего СССР вырабатывали пектавомарин П10Х. Расход ферментного препарата стандартной активности (3500 ед./г) в зависимости от вида плодово-ягодного сырья составляет от 0,01 до 0,03% к его массе. Препарат добавляют непосредственно в плоды и ягоды перед дроблением, предварительно смешав с соком в соотношении 1 : 10. Тщательно перемешанную массу после дробления передают в сокостекатель. Температурный оптимум действия пектолитических ферментов плесневых грибов находится в пределах 40—50° С, но по той же причине, что и выше, поддерживают температуру 18—25° С. Понижение температуры необходимо еще и потому, что препарат содержит фенолоксидазу и пероксидазу. Продолжительность ферментации 2—4 ч. За это время выделяется значительная часть сока (мезга покрывается соком), который поступает в смеситель для спиртования. Механизм действия ферментных препаратов в основном аналогичен рассмотренному выше для пектолитических ферментов. Так как эти препараты содержат еще другие активные гидролитические ферменты — полигалактуроназу, гемицеллюлазы и протеазы, то частично происходит разрыв а-1,4-галактуронидных связей в полигалактуронидах, «разъедание» клеточных оболочек и вследствие проникновения протеолитических ферментов разрушение протоплазмы клетки. Возможно, что некоторые вещества неферментативного характера, присутствующие в препаратах, оказывают токсическое действие на протоплазму и она коагулирует .
Предложены и другие способы обработки плодов перед прессованием, например, воздействие на плоды или мезгу переменного электрического тока напряжением 220 В, что приводит к мгновенной коагуляции протоплазмы. Л. Флауменбаум. Этот способ, известный под названием электроплазмолиза, заключается в пропускании плодов между двумя стальными Валками, к каждому из которых подведен ток силой 50—70 А. При этом происходит замыкание электрической цепи. Расстояние между валками, в зависимости вида сырья, устанавливают от 1 до 5 мм. Коагуляция протоплазмы, увеличение проницаемости оболочки и вскрытие части клеток могут быть достигнуты высоковольтным импульсным разрядом. При этом возникает мощный электрогидравлический удар, сопровождающийся ультразвуковыми, кавитационными и резонансными явлениями, а также наложением импульсного электромагнитного поля. Упругие колебания частотой выше 20000 в секунду (ультразвук) и механическая вибрация частотой около 3000 колебаний в минуту повреждает оболочки клеток. Но все эти методы не имеют преимуществ, по сравнению с применением ферментных препаратов. К тому же высоковольтный импульсный разряд и ультразвук могут дать эффект только в жидкой среде, а применение электрическо тока требует особых мер защиты обслуживающего персонала от поражения.
Пектиновые вещества, содержащиеся в значительных количествах в фруктах, ягодах, клубнях и стеблях растений, находятся в растениях; в виде нерастворимого протопектина, переходящего в растворимый пектин после обработки разбавленными кислотами или под действием фермента протопектиназы. Растворимый пектин представляет собой полисахарид, состоящий из соединенных между собой остатков галактуроновой кислоты, которая находится в нем в виде метилового эфира.
Метоксильные группы легко отщепляются, образуя метиловый спирт и свободную пектиновую кислоту, которая может образовывать соли, называемые пектатами.
Пектиновые вещества содержатся в клеточных стенках зерна или картофеля, или свеклы в незначительных количествах, а при гидролизе пектиновых веществ образуется пектиновая кислота, которая при дальнейшем гидролизе распадается на галактуроновую кислоту и, кроме того, дает метиловый спирт, уксусную кислоту, арабинозу, галактозу и в некоторых случаях - ксилозу. Было устанолено, что при разваривании этого сырья под давлением для переработки на спирт пектиновые вещества гидролизуются с образованием метанола по реакции (Физико-химические основы производства спирта, Г.И. Фертман, М.С. Шульман, Пищепромиздат, М-1960).
Чем жестче режим разваривания (т.е. чем выше давление и температура разваривания), тем больше образуется метанола, который при очистке этилового спирта ректификацией трудно отделить, так как температура его кипения близка температуре кипения этилового спирта.
Главная роль в растворении клеточных стенок зернового или картофельного сырья принадлежит ферментам гемицеллюлазам и пектиназам. Пектиназа катализирует гидролиз пектиновых веществ. Пектиназа — собирательное название группы ферментов, основными из которых являются три:
Механизм действия описан выше. Таким образом, из пектиназ только полигалактуроназа, и то условно, может быть отнесена к карбогидразам.
Перед выбором ферментного препарата для гидролиза пектинов в выбранном сырье необходимо исследовать - выделить и установить физико-химические и структурные особенности полисахаридов сырья.
ФEРМЕНТЫ из Китая http://www.cnenzyme.cc/
Получение пектина из яблочных отходовИз яблочных отходов вырабатывают сухой пектин или жидкий пектиновый концентрат. Производство сухого пектина. Технологическая схема производства сухого пектина из яблочных выжимок приведена на рисунке .
Рис. Технологическая схема производства сухого пектина из яблочных выжимок: 1 - дробление яблочных выжимок; 2-сушка; 3 - хранение сухих яблочных выжимок; 4 - повторное дробление; о - экстракция; 6 - прессование; 7 - осахарнвание; 8 - фильтрация- 9 -Тон-центрирование в вакууме; 10 - осаждение пектина; 11 - отделение пеинна на нутч-фильтре; 12 - сушка в вакуум-сушилке; 13 - спиртоловушка; 14- измельчение на шаровой мельнице; /5 - упаковка готового продукта; 16 - отгонка спирта- 17 - сбраживание флегмы; 18 — насосы. Свежие яблочные выжимки, получаемые при производстве яблочного сока, дробят на молотковой дробилке и сушат на конвейерной ленточной сушилке до влажности 8—10%. Для выработки пектина применяют также сушеные выжимки из яблок-дички и падалицы, являющихся отходом сокового производства. Сухие выжимки вторично измельчают на молотковой дробилке и направляют в экстрактор, оборудованный ложным сетчатым дном, мешалкой (12—15 о б [мин) и паровой рубашкой. Выжимки в экстракторе заливают водой (1:2,6) подкисленной сернистым ангидридом до рН 2,5—3,5, смесь подогревают до 85—92 °С и выдерживают при этой температуре в течение часа. Основное количество экстракта отделяется на ситах самотеком через спускной вентиль, а оставшийся в мокрых выжимках экстракт отпрессовывают на соковых прессах. Кислый экстракт, содержащий пектин, сахара и полисахариды, подщелачивают углекислым натрием до рН 4,5—5 и подвергают ферментативному гидролизу для осахаривания крахмала 0,5% (по весу) грибной культуры Aspergilius orisae, выращенной на пшеничных отрубях. Ферментация проводится при температуре 40—50 °С в течение 30—60 мин. Затем в среду добавляют 0,02% кизельгура и массу фильтруют на фильтр-прессе через фильтр-ткань (бельтинг) при давлении 2—2,5 атм. Полученный фильтрат направляют в вакуум-аппарат для выпаривания до содержания сухих веществ в рабочем растворе 15% (по рефрактометру), а пектина 3%. Концентрирование пектинового экстракта ведут в вакуум-аппаратах с выносной поверхностью нагрева при температуре 55—60 °С. Концентрат направляют в коагулятор и обрабатывают 95%-ным этиловым спиртом (1,2 объема спирта на каждую объемную единицу экстракта); смесь подкисляют 0,3% соляной кислоты и перемешивают в течение 8—10 мин. Массу направляют на фильтрпресс или в намывной фильтр и отделяют пектин от водно-спиртовой смеси при давлении 1 — 1,5 атм. Осадок пектина на фильтре промывают 95%-ным этиловым спиртом из расчета 60—70% от веса пектина, и пектин в виде густой пасты снимают с салфеток и передают на подсушку. Отработанный спирт и спиртовой раствор после регенерации вновь используют в производстве. Пектиновую пасту подсушивают на барабанной вакуумной сушилке при температуре 60—70 °С, размалывают на шаровой мельнице с фарфоровыми шарами и упаковывают в банки емкостью 3—10 кг. На производство 1 тонны пектина расходуется: сушеные яблочные выжимки в тоннах . . 20 спирт-ректификат 95%-ный в дал . . 75 сернистый ангидрид в кг .... . . 20 соляная кислота в кг . ....... 90 кизельгур в кг ........... 6
Производство жидкого пектинового концентрата.ЦНИИКОПом и Краснодарским НИИППом разработана технология получения из сушеных или свежих яблочных отходов жидкого пектинового концентрата, применяемого для изготовления плодово-ягодного желе, а также в производстве джема, повидла и фруктовых начинок. Концентрат получают путем экстрагирования пектина горячей водой и упаривания раствора под вакуумом. Для получения пектина используют яблочные выжимки-отводы сокового производства, а также отходы, получаемые в производстве джема, варенья, компотов и сушеных яблок (сердцевина, кожица) и др. Свежие выжимки из-под пресса предварительно дробят на ножевой дробилке до получения кусочков размером около 5 мм, затем сушат или направляют непосредственно на переработку. Сушку проводят в конвейерной ленточной сушилке до содержания влаги 8—10%. При этом происходит разрушение слизеподобных веществ, мешающих экстрагированию пектина. После сушки выжимки хранят в джутовых или бумажных мешках в штабелях высотой до 4 м. Для выработки пектинового концентрата, применяемого для изготовления плодово-ягодного желе, технологическая схема предусматривает проведение следующих операций: дробление выжимок, выщелачивание холодной водой, экстрагирование пектина, отделение экстракта, осахаривание крахмала, обесцвечивание, отделение осадка, концентрирование, расфасовка, пастеризация. Сушеные выжимки дробят на молотковой дробилке и просеивают через сито с отверстиями диаметром 1,5— 2 мм, а свежие отходы и выжимки измельчают на ножевой дробилке, после чего взвешивают и загружают в экстрактор для выщелачивания холодной водой растворимых веществ: Сахаров, ароматических и красящих веществ, солей и кислот. После 15 минут настаивания в воде (с температурой 10—15 °С) выжимки промывают водой до содержания сухих веществ в промывной воде 0,2% (по рефрактометру). Первые промывные воды, содержащие до 3% сахара, используют в производстве сиропа, сидра или уксуса. Продолжительность выщелачивания 1,5—2 ч. После выщелачивания выжимки направляют в другой экстрактор, где обрабатывают горячей водой для гидролиза протопектина и образования растворимого пектина. В экстрактор загружают свежие или сушеные выжимки и заливают водой с температурой 88—92°С, подкисленной сернистой, молочной, винной или лимонной кислотой до рН 3,2—0,2, и экстрагируют в течение часа. При переработке сушеных выжимок гидромодуль равен 12—16, в зависимости от содержания пектина в сырье, а для свежих выжимок 2,5—4. По окончании экстрагирования вытяжку охлаждают до 60 °С и перекачивают в сборник, а оставшуюся густую массу направляют для прессования. Полученную мутную вытяжку добавляют в сборник к основному экстракту и подвергают ферментативному гидролизу препаратом грибной культуры Asp. orisae для расщепления содержащихся в вытяжках крахмала и протеинов. Перед ферментацией вытяжку нейтрализуют карбонатом натрия до рН 4,5—5, нагревают до 45—50 °С и задают в нее ферментный препарат в количестве 0,5% (по весу); размешивают и выдерживают при этой температуре 30—45 мин. Конец ферментации устанавливают по йодной пробе. По окончании ферментации раствор нагревают до 70 °С для инактивации ферментов и обрабатывают в течение 20—30 мин активированным углем (0,5—1,0%) для осветления и обесцвечивания вытяжки. Затем вытяжку охлаждают до 55—60 °С и направляют на сепаратор для отделения взвешенных частиц мути и крупинок угля. После сепарации горячую вытяжку фильтруют на фильтрпрес-се через фильтрткань (бельтинг) при давлении 2—2,5 атм и температуре 50—55 °С с добавлением кизельгура (2—4 кг на 1 т вытяжки). Полученный фильтрат, содержащий 1 —1,5% сухих веществ и 0,3—0,7% пектина, охлаждают до 40 °С, направляют в сборник и оттуда в вакуум-аппарат для уваривания в 6—10 раз по объему до содержания сухих веществ 8—10% (по рефрактометру). Концентрирование раствора проводят при температуре не выше 60 °С и вакууме не ниже 600 мм рт. ст. Во избежание осаждения пектина на стенках аппарата при уваривании применяют вакуум-аппараты с развитой трубчатой поверхностью нагрева, обеспечивающей быструю циркуляцию раствора. Уваренный концентрат направляют в подогреватель для подогрева до 75—77 °С, после чего разливают в предварительно вымытые и прошпаренные бутыли или жестяные банки емкостью 3 л. Наполненную тару укупоривают и пастеризуют по следующему режиму: бутыли емкостью 3 литра 20—60—30 / 80 , противодавление 1 атм, банки № 14 20—40—20 / 75. При выработке пектинового концентрата, применяемого в производстве джема, повидла и фруктовых начинок, исключаются операции осахаривания крахмала и обесцвечивания вытяжки. В этом случае технологический процесс включает следующие операции: дробление выжимок, выщелачивание холодной водой, экстрагирование пектина, отделение экстракта, отделение осадка, Концентрирование, расфасовку, пастеризацию. Раствор до уваривания содержит 2—3% сухих веществ, а после уваривания 20—25%. На Славянском консервном заводе из яблочных выжимок получают пектиновый концентрат по следующей схеме: сушка яблочных выжимок, повторное дробление их, промывка холодной водой, экстрагирование пектина, отделение экстракта, промывка жома водой, охлаждение экстракта, осахаривание; отделение осадка, Концентрирование, расфасовка, консервирование концентратов пастеризацией или сульфитацией. Полученный пектиновый концентрат применяют для изготовления плодово-ягодных конфитюров из земляники, черешни, вишни, слив и других плодов. А.Ф. Фан-Юнгом и И.С. Качаном разработана следующая схема получения пектинсодержащего препарата. Свежие незабродившие яблочные вытерки загружают в шпаритель и заливают водой при соотношении 1 : 1. Затем подают в барботер пар и экстрагируют в течение часа до содержания сухих веществ в экстракте не менее 3% по рефрактометру. После экстракции массу пропускают через сдвоенную протирочную машину. Полученный экстракт уваривают под разрежением в течение часа до содержания сухих веществ не менее 7%. На пектиновом комбинате в г. Церква (Болгарская Народная Республика) пектин вырабатывают из отходов яблок от производства соков, пюре, джемов и конфитюров. Все отходы поступают на пектиновый завод в высушенном виде. При этом в переработку идет только доброкачественное сырье, так как гнилые или заплесневелые плоды содержат ферменты, разрушающие пектин, а в перезрелом сырье во время сушки под действием ферментов происходит омыление пектина с отщеплением метилэфирных групп. При переработке яблок на концентрированный сок получаемые после прессования выжимки подвергают дроблению, а затем сушке во вращающейся барабанной сушилке, обогреваемой топочными газами. Начальная температура воздуха, поступающего в сушилку 125, при выходе —80 °С. Продолжительность сушки выжимок до влажности 6—8% 10 мин. После сушки выжимки охлаждают, затаривают в мешки и укладывают для хранения в сухих проветриваемых складах ярусами высотой в 14—15 рядов. Переработка сушеных выжимок производится по следующей технологической схеме.
Рис. Технологическая схема производства пектина из сушеных выжимок. Сушеные выжимки взвешивают, загружают в экстракторы и заливают водой с температурой не выше 30 °С при гидромодуле 3 для отмывки содержащихся в сырье сопутствующих пектину веществ (крахмала, сахара, кислот, минеральных солей, ароматических и красящих веществ). Промывку проводят в течение 15 мин при перемешивании, затем смесь выдерживают 10—15 мин, после чего промывные воды спускают и используют при производстве спирта и уксусной кислоты. После промывки в экстрактор подают сернистый газ и проводят гидролиз протопектина выжимок при температуре 82— 86 °С и рН 1,0—2,0 в течение 2,5—3 ч. Гидромодуль сухих выжимок и гидролианой жидкости составляет 14—18. Экстракцию пектина проводят в 3 стадии, причем вторую и третью стадии — без кислоты. Продолжительность всего процесса гидролиза 9—10 ч. После экстракции, по окончании сцеживания, пульпу из экстрактора выгружают в сборник, из которого она поступаетна прессование в трехкорзиночные гидравлические пакпрессы. Прессование пульпы проводят в течение 8—10 мин, постепенно увеличивая давление; до 100 атм по мере стекания экстракта. Окончательное прессование проводят при давлении 200— 250 атм. После прессования получают фильтрат, направляемый в общий сборник экстракта, и остаток в виде отхода влажностью 70%, используемый на корм скоту. Экстракт, полученный самотеком и после прессования, отстаивается в течение 8 часов для оседания крупных примесей или его центрифугируют, после чего направляют на фильтрацию через фильтрпрессы с кизельгуром. Давление при фильтрации поддерживают в пределах 2,5— 3,0 атм. В сборник через каждые 10—15 минут добавляют кизельгур. Расход его составляет 2—6 кг на 1 т экстракта. После пропуска 10—12 т экстракта (1—1,5 ч) фильтр промывают. Отфильтрованный экстракт, содержащий около 1,5% сухих веществ, направляют в сборник и оттуда в непрерывно действующие вакуум-аппараты для сгущения до 7% сухих веществ, Уваривание ведут пр:И вакууме 680 мм рт. ст. при соответствующей температуре и давлении греющего пара 3—4 атм. Сгущенный экстракт поступает в аппараты-коагуляторы для осаждения пектина этиловым спиртом. Количество задаваемого спирта зависит от характера присутствующего в перерабатываемом сырье пектина. При наличии в сырье высокомолекулярного пектина концентрация спирта в смеси может быть ниже 45%, а при низкомолекулярном пектине для полного осаждения его она должна быть повышена до 60—70%. Коагуляция пектина проводится при работающей мешалке (40—50 об/мин); увеличение числа оборотов мешалки приводит к нарушению структуры осадка. Процесс осаждения ведут при температуре 15—20°С в течение 10—15 мин. Для лучшей агрегации пектина в коагулятор добавляют соляную кислоту.
Рис. Схема коагуляции пектина: 1 — фильтр пресс; 2, 5, 7 — сборники; 3 — измеритель сока; 4 — вакуум-аппарат: 6 — насос; 8 — резервуар для спирта; 9 — столы; 10 — дробилка; 11 — мерники спирта; 12 — коагуляторы; 13 — конусные резервуары; 14 — пресс; 15 ~ вакуум-сушилка; 16 — мельничное отделение. Полученный осадок пектина промывают несколько раз спиртом для полного удаления остатка соляной кислоты, как указано на схеме (рис. ). Затем коагулят пектина спускают в специальные конусные резервуары, откуда свободный спирт по сетчатым трубам, проходящим в резервуарах, стекает в сборник отработанного спирта. Пектиновый осадок отпрессовывают через хлопчатобумажную ткань, измельчают и загружают в гомогенизатор № 1. Массу заливают спиртом для промывки в соотношении 1 : 2,5, перемешивают в течение 30—40 мин и направляют в конусный резервуар № 2 для удаления спирта и оттуда снова на пресс. Гомогенизация продолжается 50—60 мин. После прессования массу вторично дробят на куски, направляют в гомогенизатор на вторичную промывку спиртом (в соотношении 1 : 2,5), отделяют спирт в конусном резервуаре № 3, после чего коагулят отпрессовывают, измельчают и направляют на сушку. В вакуум-сушилке пектин сушат в течение часа при разрежении 350 мм рт. ст. и полученный сухой порошок влажностью 4—5 % размалывают на молотковой дробилке. Готовый пектин упаковывают в фанерные бочки, внутренняя поверхность которых выстлана в два слоя крафт-бумагой. Отработанный спирт подвергают регенерации, для чего его нейтрализуют известковым молоком до рН 7—8, фильтруют через сетчатый фильтр и ректифицируют. На 1 кг пектина расходуется 6 литров спирта-сырца и 0,84 кг сернистого газа. Описанная схема производства пектина несколько сложна, но она представляет определенный интерес для получения пищевого пектина из отходов переработки яблок.
Производство пищевого пектина из свекловичного жома.
Всесоюзный НИИ кондитерской промышленности разработал технологическую схему получения пектина из <а href="http://www.sergey-osetrov.narod.ru/Raw_material/beet_pulp.htm">свекловичного жома. Содержание сухого пектина в свекловичного жоме разных сахарных заводов находится в пределах 12-24%. Сухой свекловичный жом измельчают и гидролизуют двадцати кратным количеством 1,3%-ной HCl при температуре 70 °С, рН 0,6-0,8 в течение 2,5 часов. Из фильтрата пектин осаждают хлористым алюминием при подщелачивании NH4OH. Полученный коагулят обезвоживают крепким спиртом и очищают его обработкой подкисленными и чистыми водно-спиртовыми растворами. Схема очистки включает 4 фазы: две фазы - очистка водно-спиртовыми раствором и две фазы - обработка смесью 70%-ного спирта и 4%-ной HCl. Выход воздушно-сухого пектина с влажностью 15% составляет около 15% к весу воздушно-сухого свекловичного жома. Пектин обладает хорошими желирующими свойствами. На производство 1 тонны пектина расходуется 8,3 тонны сухого свекловичного жома, 10,5 тонн технической соляной кислоты и 10,5 тонн хлористого алюминия, 2,4 тонны спирта ректификата, 6 тонн аммиака (25%-го).
Производство пищевого пектина по методу Киевского технологического института из свекловичного жома.
И.М. Ливак и М.И. Барабанов разработали усовершенствованную технологическую схему получения пищевого пектина из свекловичного жома. На выработку 1 тонны пектина расходуется:
По предварительным подсчётам себестоимость 1 кг пектина из свекловичного жома составляет 250 рублей.
|
Ссылка
Ссылка
Ссылка
