Antoshka

Путь к Файлу: /ПД и Г / Технология пектина_ИОП / 11_Глава 7.doc

Ознакомиться или скачать весь учебный материал данного пользователя
Скачиваний:   12
Пользователь:   Antoshka
Добавлен:   28.10.2014
Размер:   499.0 КБ
СКАЧАТЬ

ГЛАВА  7

 

 

ПРОИЗВОДСТВО  ПЕКТИНА

ИЗ  ЦИТРУСОВОГО  СЫРЬЯ

 

 

Основным видом промышленного сырья для производства пектина в промышленно развитых странах являются выжимки крупноплодных цитрусовых. Примерно 60% мирового объема пектина составляет цитрусовый пектин.

Крупными производителями цитрусовых являются Италия, Испания, США, Бразилия, Марокко, Алжир, Египет.

По своему строению плод цитрусовых – многогнездная ягода. Поверхность плода – мелкоямчатая от многочисленных железок. Наружная, окрашенная, более плотная часть оболочки, носящая название флаведо [85, 134], подстилается белой, рыхлой – альбедо [39, 90]. Мякоть плода состоит из радиально расположенных долек гнезд плода, имеющих мягкие, но плотные стенки, в зрелом плоде легко отделяющиеся друг от друга. В каждой дольке находится большое количество веретеновидных сочных телец – соковых мешочков.

Схематично строение цитрусового плода можно представить следующим образом (рис. 7.1):

 

11_Глава 7

1 – флаведо; 2 – альбедо; 3 – дольки или сегменты; 4 – соковые мешочки;

5 – мембраны; 6 – сердцевина; 7 – эфировместилища

 

Рис. 7.1– Схематичное строение цитрусового плода

 

 

Содержание пектиновых веществ в составных частях плода неодинаково и составляет, например, для лимонов сорта Meyer [189]: флаведо – 25%; альбедо – 30%; мембраны – 26%; соковые мешочки – 19%. Содержание пектина – наибольшее в альбедо. Поэтому крупноплодные цитрусовые как промышленный сырьевой источник пектина оцениваются по массе альбедо. Так, содержание пектиновых веществ составляет в альбедо и флаведо соответственно у апельсинов: 20,5% и 11,5%; у лимонов – 29,9% и 24,6%; у мандаринов – 9,3% и 6,8%. При этом в мякоти зрелых плодов примерно 2/3 общего количества пектиновых веществ находится в форме протопектина.

Выжимки крупноплодных цитрусовых по содержанию пектиновых веществ можно классифицировать следующим образом [155, 189, 200] (рис. 7.2).

11_Глава 7

1 – апельсины; 2 – грейпфруты; 3 – лимоны; 4 – мандарины; 5 – апельсины бергамо; 6 – цитранжи

 

Рис. 7.2 – Классификация цитрусовых выжимок по содержанию пектина

 

Из рис. 7.2 видно, что концентрация пектиновых веществ в выжимках апельсинов, грейпфрутов и лимонов высокая, немного меньше (на 0,5 - 1 пункт) – в выжимках мандаринов, апельсинов, бергамо и цитранжов.

Это позволяет сделать вывод о том, что практически выжимки любых крупноплодных цитрусовых являются промышленным сырьем для пектина.

Как правило, схемы получения пектина состоят из следующих основных стадий:

Ø подготовка растительного пектиносодержащего сырья к экстрагированию пектиновых веществ;

Ø гидролиз–экстрагирование пектина минеральными или органическими кислотами;

Ø фильтрование экстракта; осветление фильтрата; концентрирование экстракта;

Ø осаждение пектиновых веществ алифатическими спиртами или солями поливалентных металлов;

Ø очистка пектина, сушка пектина, измельчение и смешивание с сахаром до стандартного «градуса прочности».

На рис. 7.3 представлена принципиальная технологическая схема получения цитрусовых пектинов: низкометоксилированного (НМ), высокометоксилированного (ВМ) и их производных форм.

Однако во всех технологических схемах получения цитрусового пектина в зависимости от фирмы-производителя есть свои особенности.

 

7.1. Производство  пектина  в  США

 

Американская фирма «Gercules Inc.» имеет более 150 дочерних предприятий по выработке пектина в разных странах мира.

Наиболее характерной для этой фирмы является следующая технологическая схема.

Для получения пектина применяют в основном сушеные выжимки апельсинов и лимонов. Подготовка к процессу экстрагирования сушеного сырья заключается в их однократной либо двукратной промывке водой температурой 10 - 20 °С и измельчении.

Одним из способов повышения эффективности пектинового производства является получение пектина из свежего растительного сырья. С этим связаны следующие преимущества: исключение энергетических затрат на сушку сырья, стабильность процессов гидролиза и экстрагирования, повышение выхода и качества пектиновых веществ.

Подготовка свежего цитрусового сырья заключается в его измельчении и промывке водой в соотношении 1:1.

Для гидролиза протопектиновой фракции используют кислоты: соляную, азотную, лимонную, уксусную и фосфорную. Наиболее часто применяют серную и сернистую кислоты, обладающие отбеливающим эффектом, что способствует осветлению пектиновых экстрактов. Процесс осуществляется при следующих технологических параметрах: количество сырья – 3000 кг; воды – 3800 л; 1,5%-ного раствора сернистой кислоты – 2200 л; рН гидролизной смеси – 2,2 – 2,3; температура – 70 - 75 °С.

11_Глава 7
11_Глава 7

Спиртовая промывка, сушка, измельчение и стандартизация

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


11_Глава 7Однако, в

11_Глава 7
11_Глава 7
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 7.3 – Принципиальная технологическая схема получения цитрусовых пектинов

Смесь сырья и гидролизной смеси нагревается с помощью пара и выдерживается при заданной температуре 1 - 2 ч в зависимости от типа получаемого пектина. По истечении времени проводят разделение твердой (обеспектиненное сырье) и жидкой (пектиновый экстракт) фаз одним из способов механического фильтрования. Для удаления двуокиси серы экстракт дегазируют и охлаждают до 50 °С.

Из осветленного экстракта пектиновые вещества выделяют осаждением алифатическими спиртами (изопропиловым, этиловым) или солями поливалентных металлов. При осаждении спиртом для снижения его расхода пектиновый экстракт предварительно концентрируют в вакуум-выпарных аппаратах до содержания сухих веществ в экстракте 6 – 7%. При осаждении пектиновых веществ солями поливалентных металлов экстракт нейтрализуют до рН 6 - 7. Наиболее часто для нейтрализации используют гидроксид аммония.

Пектиновый коагулят отпрессовывают, сушат до влажности 8 - 10%, измельчают на частицы с диаметром не более 1/8 дюйма (3,175 мм) и суспендируют в 1/3 объема 75%-ного спирта. После отделения жидкой фазы твердую промывают в закисленном соляной кислотой спирте. Соотношение спирта, соляной кислоты и воды – 60:10:30. Продолжительность обработки при перемешивании – 30 мин. Получаемый на этой стадии пектин после высушивания имеет молекулярную массу 180000...200000 Да, содержание метоксильных групп – 10,0 – 10,5 %.

С целью получения пектинов различных типов осуществляют деметилирование.

Для получения пектина с молекулярной массой 160000 Да и содержанием метоксильных групп 7,0 – 8,5% проводят деметилирование при следующих соотношениях спирта, соляной кислоты и воды – 60:10:30, что соответствует нормальности смеси порядка 1.0 Н по НCl. Температура реакционной смеси 15 - 30 °С. Продолжительность обработки – 24 ч. По истечении времени обработки пектин отделяют и сушат. Уменьшение продолжительности сушки может быть достигнуто за счет повышения температуры до 40 - 50 °С. Однако увеличение температуры сушки сопровождается повышением скорости деполимеризации молекул пектина, что снижает молекулярную массу его ниже предельной величины.

Сухой пектин после проведения I этапа деметилирования промывают дважды или трижды 75%-ным спиртом, отделяют и снова направляют на сушку.

С целью регулирования рН раствора пектина осуществляют его забуферивание щелочно-спиртовой смесью. Для разжижения смеси добавляется новая порция 75%-ного спирта. Регулирование рН осуществляется путем добавления гидроксида аммония, бикарбоната натрия или их смеси. Такая обработка приводит к достижению рН смеси порядка 5,2 – 5,8. рН пектина после высушивания и приготовления 1%-ного раствора составляет 3,6 – 4,2.

Для получения пектина с молекулярной массой 120000 - 160000 Да и содержанием метоксильных групп 5 - 6% проводят второй этап деметилирования. Для этого 300 кг сухого пектина суспендируют в 1500 л спирта при температуре не выше 12 - 13 °С. В непрерывно перемешиваемую суспензию добавляют 250 л концентрированного гидроксида аммония. Затем  реакционную смесь выдерживают при температуре 15°С или ниже в течение 45 мин и более. Продолжительность обработки зависит от точного значения температуры и исходного содержания метоксильных групп в пектине. Например, пектин с содержанием метоксильных групп 7% подвергают щелочному деметилированию в течение 40 мин, а при содержании групп от 8 - 5% до 5,5% при 10 °С – 120 мин. По истечении времени процесса спирт отделяют, а твердую фазу направляют на сушку.

Сухой пектин промывают в течение 5 мин при непрерывном перемешивании в 1500 л 75%-ного спирта, отделяют, сушат и направляют в кислотно-спиртовую смесь для забуферивания. Буферная смесь состоит из 1500 л спирта, содержащего 30 - 50 л концентрированной соляной кислоты. рН суспензии 3,3 – 3,6. Продолжительность обработки – 30 мин, затем продукт сушат и измельчают.

 

 

7.2 Производство  цитрусового  пектина  во  Франции

 

В качестве сырья для получения пектина используются свежие выжимки апельсинов, лимонов и нампельмусов.

С целью максимального удаления сахаров, кислот и других балластных по отношению к пектину веществ, увеличения клеточной проницаемости и инактивации ферментов, удаления воздуха из межклеточного пространства выжимки подвергают предварительной подготовке, заключающейся в их обработке водяным паром в течение 2 - 10 мин. Такая обработка позволяет нарушить структуру цитоплазмы и многих биомембран, особенно на границе внешней и внутренней поверхности цитоплазмы, а также биомембран, органелл цитоплазмы.

После такой обработки или бланширования выжимки промывают водой при температуре 35 - 45°С, отпрессовывают, затем снова промывают холодной водой для извлечения растворимых веществ и вновь отпрессовывают. Промытые выжимки измельчают на коллоидной мельнице и направляют на гидролиз-экстрагирование пектиновых веществ. Этот процесс осуществляют следующим образом. К полученной пульпе добавляют 0,8 – 1,5 частей воды (расчет – по массе пульпы) и 0,5 – 1,0% чистой соляной кислоты или 3,5 – 4,0% серной. Продолжительность гидролиза от 5 до 20 мин при температуре 100 °С. По окончании процесса гидролизную массу разбавляют водой, доводят до рН 2,5 – 3,0 и перемешивают в течение 30 - 60 мин при 40 - 60 °С.

Затем гидролизную смесь разделяют на твердую и жидкую фазы центрифугированием. Экстракт фильтруют, осветляют и направляют для выделения пектиновых веществ.

Процессы осаждения, очистки, сушки пектина осуществляют аналогично американской технологии.

 

 

7.3  Производство  пектина  в  Испании

 

Технологическая схема получения цитрусового пектина отличается параметрами процесса подготовки сырья. В качестве основного сырья используются выжимки апельсинов, наиболее распространенного сорта Валенсия [200].

Свежие выжимки измельчают до размера частиц диаметром 0,4 мм, помещают в воду и кипятят смесь в течение 10 мин. Затем смесь разделяют, а сырье сушат до влажности 11,5%.

Гидролиз-экстрагирование проводят водными растворами  кислот лимонной, азотной и уксусной при 100 °С. Продолжительность гидролитического расщепления протопектина 20 - 30 мин. По истечении этого времени пектин осаждают, очищают и сушат по аналогичной технологии.

Выход пектина при таких параметрах составляет 10 - 13% от сухой массы сырья.

 

 

7.4  Производство  цитрусового  пектина  в  Японии

 

Цитрусовый пектин в Японии вырабатывается в очень небольших количествах. По оценке специалистов – до нескольких тонн, в основном пектин закупается в США. Технологическая схема заслуживает внимания своей оригинальностью.

Способ заключается в том, что для получения пектина применяют не выжимки, а крупноплодные цитрусовые.

Плоды помещают в сакэ (рисовая водка) и выдерживают необходимое время. После чего плоды извлекают, а экстракт оставляют в покое до выпадения гелеобразного пектина. Выпавший пектин высушивают при пониженной температуре для получения порошкообразного пектина.

 

 

7.5 Производство  пектина  из  мандариновых  выжимок

 

Мандариновые выжимки являются полноценным промышленным сырьем для получения пектина. Это доказано результатами экспериментальных исследований [32, 200].

Для комплексной переработки мандаринов была разработана и создана опытная линия по производству из мандариновых выжимок пектина и витамина Р, смонтированная на Аджарском комбинате [107].

Свежие выжимки или кожуру дробят на волчке и направляют в экстрактор для проведения гидролиза-экстрагирования пектиновых веществ. Соотношение сырья и экстрагента 1:6. В качестве экстрагента применяют водный раствор концентрированной соляной кислоты с рН 2,5 – 2,8. Температура процесса – 95 - 98 °С. Гидролиз-экстрагирование проводят при перемешивании в течение 45 мин. По окончании процесса гидролизная масса насосом подается в центрифуги для отделения твердой фазы. Отфугованная мезга загружается в экстрактор для получения витамина Р, а пектиновый экстракт поступает в теплообменник для быстрого охлаждения до 35 - 40 °С. Охлажденный экстракт подкисляют до рН 1,2, затем подают пар и при перемешивании нагревают до температуры 90 - 95 °С. Нагретый экстракт фильтруют с последующим охлаждением до 35 - 40 °С и направляют в реактор для выделения пектина осаждением хлористым алюминием с добавлением аммиачной воды. Осажденный пектин в виде студенистой массы всплывает на поверхность жидкой фазы. Для его отделения жидкая фаза сливается через нижнее отверстие аппарата.

Полученный пектино-алюминиевый коагулят отпрессовывают, разрыхляют и трижды промывают спиртом. Промывки осуществляют путем тщательного перемешивания измельченного пектина в спирте-ректификате на взрывобезопасной центрифуге. После последней промывки отфильтрованный пектин вновь прессуют, разрыхляют, затем сушат при температуре 60 °С до влажности 8% и проводят тонкий помол.

Пектин из мандариновых выжимок имеет следующие физико-химические показатели [107]: молекулярная масса – 15596 Да; количество метоксильных групп – 13,4%; ацетильных групп – 0,12%; студнеобразующая способность – 200 - 210 ° Т-Б (Тарр-Бейкера).

Экстрагирование витамина Р из мандариновых выжимок проводят при рН 10 - 11, добавляя известковое молоко. Продолжительность процесса (без подогрева) составляет 3 ч при постоянном перемешивании. По окончании процесса смесь разделяют центрифугированием.

Осаждение из экстракта витамина Р осуществляют добавлением соляной кислоты для снижения рН до 2.3. После отстаивания верхний слой жидкости декантируют, а оставшуюся массу в виде пульпы подают на нутч-фильтр для обезвоживания целевого продукта. Затем осадок витамина Р дважды промывают чистой водой, при этом после каждой промывки осадок вновь обезвоживается.

Промытый и обезвоженный витамин сушат, измельчают и просеивают.

Нами разработана и апробирована в промышленных условиях технология мандаринового пектина, отличающаяся от известной (рис. 7.4). Технологическая схема позволяет получать пектиновый экстракт, концентрат, сухой пектиновый экстракт, пектин и студнеобразующую пасту. На данную технологию получено 7 патентов.

 

 

7.6 Производство  цитрусового  пектина

на  Бендерском заводе  (Молдова)

 

С целью частичного обеспечения кондитерской отрасли промышленности студнеобразователем на Бендерском пектиновом заводе – бывшем флагмане пектиновой отрасли бывшего СССР – было организовано производство цитрусового пектина из апельсиновых, грейпфрутовых и лимонных выжимок, поставляемых из Республики Куба. Сырье имело следующие показатели: массовая доля влаги – не более 12%, массовая доля спиртоосаждаемых пектиновых веществ – не менее 20% при их студнеобразующей способности – 270 ° Т–Б.

Для подготовки выжимок к процессу извлечения пектина их однократно промывали.


11_Глава 7 1,5бункера; 2, 3 – конвейеры; 4 – экстракторы; 6 – дробилка; 7 – протирочная машина;

8, 10, 12, 16, 18 – сборники; 9, 11 – насосы; 13, 24 – фильтры; 14 – теплообменник; 15 – вакуум-выпарная установка;

17 – стекатель; 19 – центрифуга; 20 – тележка; 21 – вакуум-сушилка; 22 – дробилка; 23 – электромагнитный сепаратор;

25 – сульфитатор; 26 – распылительная сушилка

 

11_Глава 7Рис. 7.4 – Схема производства мандаринового пектина


 

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика