RU2111973C1

RU2111973C1 - Method pectin preparing

Info

Publication number: RU2111973C1
Application number: RU96116884A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Волгин; А.А. Свитцов
Original assignee: Акционерное общество Научно-производственная фирма "ТЭКО"
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 1998-05-27

Abstract

FIELD: food industry. SUBSTANCE: invention relates to preparing pectin from plant raw waste of agroindustrial processing branches. Method involves treatment of plant raw in extractor (1), separation of extract from raw particles in unit (2), separation of extract for concentrate and filtrate by ultrafiltration at continuous regime on unit with steps (3-6). From the first steps (3,4) filtrate is recovered to extractor (1) and diluted with water before its feeding to steps (5,6). Before recovery to extractor filtrate from the first steps of ultrafiltration unit sugar solution can be isolated from filtrate by electrodialyzer (8). Filtrate from the other steps (5,6) can be treated together with filtrate from the first steps (3,4) of ultrafiltration unit in electrodialyzer (8). EFFECT: improved method of pectin preparing. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к химии и технологии высокомолекулярных природных соединений, в частности - пектина, и может быть использовано для промышленного получения пектина из отходов растительного сырья перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса. The invention relates to the chemistry and technology of high molecular weight natural compounds, in particular pectin, and can be used for industrial production of pectin from waste plant materials from the processing industries of the agro-industrial complex.

Известен способ получения пектина, включающий экстракцию растительного сырья раствором азотной кислоты, отделение экстракта, концентрирование экстракта выпаркой, осаждение пектина этиловым спиртом и сушку пектина [1]. A known method of producing pectin, including the extraction of plant materials with a solution of nitric acid, separating the extract, concentrating the extract by evaporation, precipitation of pectin with ethyl alcohol and drying pectin [1].

Использование в этом способе этилового спирта удорожает процесс, а также усложняет его, так как необходимо проводить регенерацию этилового спирта перегонкой, при этом кислый кубовый остаток сливается и загрязняет окружающую среду. The use of ethanol in this method increases the cost of the process and also complicates it, since it is necessary to regenerate ethanol by distillation, while the acid bottoms merge and pollute the environment.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пектина, включающий обработку растительного сырья в экстракторе, отделение экстракта от частиц сырья и разделение на концентрат и фильтрат с помощью ультрафильтрации, сушку целевого продукта [2]. Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method for producing pectin, including processing plant materials in an extractor, separating the extract from the particles of the raw materials and separating it into concentrate and filtrate using ultrafiltration, drying the target product [2].

Полученный этим способом фильтрат, содержащий кислоту и балластные вещества (в частности, сахара), сбрасывается в канализацию, что является существенным недостатком, так как он загрязняет окружающую среду и происходит потеря цепных пищевых компонентов. The filtrate obtained by this method containing acid and ballast substances (in particular sugars) is discharged into the sewer, which is a significant drawback, since it pollutes the environment and loss of chain food components occurs.

Задачей изобретения является уменьшение загрязнения окружающей среды, а также экономия реагентов. The objective of the invention is to reduce environmental pollution, as well as saving reagents.

Это достигается в результате того, что в способе получения пектина, включающем обработку растительного сырья в экстракторе, отделение экстракта от частиц сырья, разделение экстракта на концентрат и фильтрат с помощью ультрафильтрации, последнюю осуществляют в непрерывном режиме на многоступенчатой установке, причем фильтрат первых ступеней возвращают в экстрактор, а перед подачей концентрата на последние ступени его разбавляют водой. Кроме того, перед возвратом в экстрактор фильтрата первых ступеней ультрафильтрационной установки из него с помощью электродиализа может быть выделен раствор сахаров. Такой же обработке вместе с фильтратом первых ступеней установки может подвергнуться и фильтрат остальных ступеней. This is achieved as a result of the fact that in the method for producing pectin, which includes processing plant material in an extractor, separating the extract from the particles of the raw material, separating the extract into concentrate and filtrate using ultrafiltration, the latter is carried out continuously in a multi-stage installation, the filtrate of the first stages being returned to extractor, and before the concentrate is fed to the last stages, it is diluted with water. In addition, before returning the first stages of the ultrafiltration unit to the filtrate extractor, a sugar solution can be isolated from it by electrodialysis. The filtrate of the remaining steps can undergo the same treatment together with the filtrate of the first stages of the installation.

Такое выполнение способа позволяет при сохранении качества готового продукта существенно уменьшить количество сбрасываемых жидкостей и уменьшить расход воды и кислоты на экстракцию за счет того, что основная часть фильтрата, получаемая на первых ступенях ультрафильтрационной установки и содержащая значительное количество кислоты, возвращается в экстрактор для приготовления экстрагента. Дополнительный эффект может быть получен за счет того, что в экстрактор может возвращаться кислый раствор после электродиализа фильтрата со всех ступеней ультрафильтрационной установки. Кроме того, электролиз фильтрата, содержащего помимо кислоты много других балластных веществ типа сахаров, имеющих пищевую и биологическую ценность, позволяет получить раствор этих сахаров, который может в дальнейшем перерабатываться, например сбраживаться, для получения спирта. К тому же малые количества фильтрата на последних ступенях установки позволяют уменьшить затраты на его очистку при сбросе в канализацию. This embodiment of the method, while maintaining the quality of the finished product, significantly reduces the amount of discharged liquids and reduces the consumption of water and acid for extraction due to the fact that the main part of the filtrate obtained in the first steps of the ultrafiltration unit and containing a significant amount of acid is returned to the extractor to prepare the extractant. An additional effect can be obtained due to the fact that the acid solution can be returned to the extractor after electrodialysis of the filtrate from all stages of the ultrafiltration unit. In addition, the electrolysis of the filtrate, which in addition to acid contains many other ballast substances such as sugars with nutritional and biological value, makes it possible to obtain a solution of these sugars, which can be further processed, for example, fermented, to produce alcohol. In addition, small amounts of filtrate in the last stages of the installation can reduce the cost of cleaning it when discharged into the sewer.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлена схема осуществления способа. The invention is illustrated by drawings, in which a diagram of a method implementation is presented.

На фиг. 1 показан вариант с непосредственным направлением фильтрата первых ступеней на экстракцию; на фиг. 2 - вариант с его обработкой в электродиализном аппарате; на фиг. 3 - вариант с обработкой в электродиализном аппарате фильтрата со всех ступеней ультрафильтрационной установки. In FIG. 1 shows a variant with direct directing of the filtrate of the first stages to extraction; in FIG. 2 - option with its processing in the electrodialysis apparatus; in FIG. 3 - option with processing in the electrodialysis apparatus of the filtrate from all stages of the ultrafiltration unit.

Предлагаемый способ получения пектина осуществляется следующим образом. The proposed method for producing pectin is as follows.

Растительное сырье обрабатывается в экстракторе 1 кислым раствором, затем экстракт в аппарате 2 отделяется от частиц сырья и последовательно обрабатывается на четырех ступенях 3, 4, 5 и 6 ультрафильтрационной установки. Фильтрат с первых ступеней 3, 4 установки возвращается в экстрактор 1. Перед подачей концентрата в последние ступени 5, 6 установки его разбавляют водой, что позволяет извлечь из концентрата пектина больше балластных веществ. В сушилке 7 из концентрата получают сухой пектин. The plant material is treated in an extractor 1 with an acid solution, then the extract in the apparatus 2 is separated from the particles of the raw material and sequentially processed in four stages 3, 4, 5 and 6 of the ultrafiltration unit. The filtrate from the first stages 3, 4 of the unit is returned to the extractor 1. Before the concentrate is fed to the last stages 5, 6 of the unit, it is diluted with water, which allows more ballast substances to be extracted from the pectin concentrate. In dryer 7, dry pectin is obtained from the concentrate.

Перед возвратом в экстрактор 1 из фильтрата первых ступеней 3, 4 ультрафильтрационной установки с помощью электродиализатора 8 может быть выделен раствор сахаров, который перерабатывается, например сбраживается, для получения спирта. Вместе с фильтратом первых ступеней 3, 4 так же может обрабатываться и фильтрат остальных ступеней 5, 6. Before returning to the extractor 1 from the filtrate of the first stages 3, 4 of the ultrafiltration unit with the help of an electrodialyzer 8, a sugar solution can be isolated, which is processed, for example, fermented, to produce alcohol. Together with the filtrate of the first steps 3, 4, the filtrate of the remaining steps 5, 6 can also be processed.

Пример 1. В экстрактор 1 в виде емкости из нержавеющей стали с водяной рубашкой засыпали 10 кг сухой яблочной выжимки, полученной в процессе производства сока, затем заливали 100 л воды при температуре 50^oC. Через 30 мин воду сливали для удаления мусора и части сахаров. В емкость после этого заливали еще 100 л воды при 80^oC и добавляли в нее соляную кислоту, доводя значение pH до 2,0. Процесс экстракции вели в течение 50 мин, после чего экстракт слили, пропустив через сетку с размером ячеек 20 мкм. Более тонкую очистку экстракта от остатков растительного сырья вели на узле 2 в виде центробежного сепаратора.Example 1. In an extractor 1 in the form of a stainless steel container with a water jacket, 10 kg of dry apple squeeze obtained during the production of juice was poured, then 100 l of water was poured at a temperature of 50 ^o C. After 30 minutes the water was drained to remove debris and part of the sugars . After that, another 100 L of water was poured into the container at 80 ^° C and hydrochloric acid was added to it, bringing the pH to 2.0. The extraction process was carried out for 50 min, after which the extract was drained, passing through a grid with a mesh size of 20 μm. Finer purification of the extract from the residues of plant materials was carried out on node 2 in the form of a centrifugal separator.

Полученный экстракт - прозрачную жидкости направили на первую ступень 3 ультрафильтрационной установки, где произошло удаление части воды из экстракта в виде фильтрата. Затем экстракт последовательно переходил во вторую 4, а далее - в третью 5 и четвертую 6 ступени ультрафильтрационной установки. Количество экстракта после первой и второй ступени уменьшилось в 5 раз, однако на третьей и четвертой ступени в экстракт добавили чистую воду в количестве трех объемов экстракта. На выходе из последней ступени объем экстракта составлял 15% от первоначального. Экстракт с содержанием пектина 3-3,5% направили на сушилку 7, откуда вышел готовый сухой порошкообразный продукт. The obtained extract, a clear liquid, was sent to the first stage 3 of the ultrafiltration unit, where part of the water was removed from the extract in the form of a filtrate. Then the extract sequentially passed to the second 4, and then to the third 5 and fourth 6 stages of the ultrafiltration unit. The amount of extract after the first and second stages decreased by 5 times, however, in the third and fourth stages pure water was added to the extract in the amount of three volumes of the extract. At the exit from the last stage, the extract volume was 15% of the initial. An extract with a pectin content of 3-3.5% was sent to dryer 7, from where the finished dry powder product came out.

Фильтрат с первой и второй ступени в количестве 80 л возвращали на обработку следующей партии выжимок, соответственно добавив кислоты до pH 2. The filtrate from the first and second stages in an amount of 80 l was returned to the processing of the next batch of pomace, respectively adding acid to pH 2.

Фильтрат после третьей и четвертой ступени в количестве 60 л содержал в 3,5 раза меньше кислоты и других веществ и давал гораздо меньшую нагрузку на очистные сооружения. The filtrate after the third and fourth stages in an amount of 60 l contained 3.5 times less acid and other substances and gave a much lower load on the treatment plant.

Пример 2. То же, что в примере 1, но фильтрат с первой 3 и второй 4 ступени направили в электродиализный аппарат 8, где его делили на два потока - первый, содержащий 90% кислоты в количестве 80% от входящего потока, и второй, слабокислый, содержащий менее 10% кислоты. Второй поток, слабокислый и сладкий на вкус, содержащий основное количество сахаров и других низкомолекулярных веществ, направили на сбраживание. Первый поток с кислотой возвратили в экстрактор 1. Example 2. The same as in example 1, but the filtrate from the first 3 and second 4 stages was sent to the electrodialysis apparatus 8, where it was divided into two streams - the first one containing 90% acid in an amount of 80% of the incoming stream, and the second, slightly acidic, containing less than 10% acid. The second stream, slightly acidic and sweet in taste, containing the bulk of sugars and other low molecular weight substances, was sent to fermentation. The first acid stream was returned to extractor 1.

Пример 3. То же, что и в примере 2, но через электродиализный аппарат 8 пропускали фильтрат со всех ступеней. При этом получали более разбавленный раствор сахаров (примерно в 1,5 раза) и более слабый раствор кислоты, но общее количество всех возвращаемых веществ было на 10% больше. Общее время проведения электродиализа и соответственно энергозатраты увеличились на 50%. Example 3. The same as in example 2, but through the electrodialysis apparatus 8 passed the filtrate from all stages. A more dilute solution of sugars (about 1.5 times) and a weaker acid solution were obtained, but the total amount of all returned substances was 10% more. The total time of electrodialysis and, accordingly, energy consumption increased by 50%.

Claims

1. The method of producing pectin, including processing plant materials in an extractor, separating the extract from the particles of raw materials, separating the extract into concentrate and filtrate using ultrafiltration, followed by drying of the target product, characterized in that the ultrafiltration is carried out in a continuous mode on a multi-stage installation, the filtrate of the first steps are returned to the extractor, and before the concentrate is fed to the remaining steps, it is diluted with water.

2. The method according to p. 1, characterized in that before returning the filtrate to the extractor from the first stages of the ultrafiltration unit, a sugar solution is isolated from it by electrodialysis.

3. The method according to p. 1, characterized in that, together with the filtrate of the first stages of the ultrafiltration unit, the filtrate of the remaining steps is processed.