Способ производства экстрактов из растительного сырья для напитков

 

Изобретение относится к пищевой проьвдпленности, в частности к способу производства зкстрактов из растительного сырья. Цель изобретения - более полное извлечение ароматических веществ и повышение их концентрации в готовых экстрактах. Исходное сьфье заливают растворителем, производят экстракцию ароматических веществ в замк нутой системе, состоящей из двух сообщающихся между собой сосудов, с многократной циркуляцией растворителя через слой экстрагируемого материала в сосудах попеременно в прямом и обратном направлениях и чередуют с выде ржкой смоченного сырья под вакумом. Выдержку смоченного сырья под вакуумом осуществляют многократно периодически в течение 25-30 мин. Каждый период выдержки в первом сосуде осуществляют после циркуляции растворителя во второй и наоборот, осуществляя на каждом периоде выдержки отбор и конденсацию паров, содержащих ароматические вещества . 1 ил., 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11>

А1 (5D 4 С 12 С 3/06, А 23 L 2/00, В 01 D II/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPblTPM

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ йр, ц, (21) 4015481/30- 13 (22) 31.01.86 (46) 23.07.87. Вюл. Ф 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии (72) Г.С. Кодин, В.А. Ямников, П.Я.Бачурин и Б.А.Устинников (53) 663.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 971874, кл. С 12 G I/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 827100, кл. В 01 D ll/02, 1978. ществ и повышение их концентрации в готовых экстрактах. Исходное сырье заливают растворителем, производят экстракцию ароматических веществ в замКнутой системе, состоящей из двух сообщающихся между собой сосудов, с многократной циркуляцией растворителя через слой экстрагируемого материала в сосудах попеременно в прямом и обратном направлениях и чередуют с выдержкой смоченного сырья под вакумом. Выдержку смоченного сырья под вакуумом осуществляют многократно периодически в течение 25-30 мин. Каждый период выдержки в первом сосуде осуществляют после циркуляции растворителя во вто- д рой и наоборот, осуществляя на каждом периоде выдержки отбор и конденсацию паров, содержащих ароматические вещества. I ил., I табл. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭКСТРАКТОВ

ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ НАПИТКОВ (57) Изобретение относится к пищевой проьыпленности, в частности к способу производства экстрактов из растительного сырья. Цель изобретения — более полное извлечение ароматических веОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1325066

Изобретение относится к пищеной промьппленности, в частности к способам производства высококонцентриронанных экстрактов из растительного сырья для различных пищевых напитков. 5

Целью изобретения является более полное извлечение ароматических веществ и понышение их концентрации н готоных экстрактах.

На чертеже приведена схема, реали- 10 зующая предлагаемый способ.

Исходное растительное сырье поровну загружают в дна сообщающихся между собой экстракционных сосуда 1, 2.

В нач е процесса в сосуды I, 2 15 подают растворитель и выдерживают 3035 мин. Затем центробежным насосом 3 основная часть растворителя из сосуда I циркулирует в сосуд 2, а смоченное растворителем сырье в сосуде 1 вакуумируют и легколетучие ароматические фракции с наружной поверхности сырья испаряются и поступают в конденсатор-холодильник 4, затем в сборник 5. В процессе вакуумирования для интенсификации процесса через теплообменник 6 сырье, смоченное растворителем, подогревают до 40-45 С. По истечении периода выдержки 15-20 мин смоченного растворителем сырья под ва-30 куумом в первом экстракциониом объеме экстрагент из сосуда 2 циркулирует в сосуд 1, а в сосуде 2 сырье, смоченное растворителем, вакуумируют с

o подогревом до 40-45 С и отводят с на- 35 ружной поверхности сырья пары, содержащие ароматические вещества растительного сырья, т.е. повторяют весь цикл. Полученные все фракции направляют в сборник 5. 40

Периоды выдержки сырья и циркуляции растворителя повторяют многократно до полного извлечения ароматических веществ из сырья.

Вакуумирование смоченного сырья приводит к интенсивному вскипанию пленки на наружной поверхности сырья и в макропорах сырья, н первую очередь, легколетучей фракции, т.е. эфи- 50 рных ароматсодержащих веществ.

Однонременно с испарением жидкой фазы на наружной поверхности сырья за счет влаго- и термопроводности интенсифицируется извлечение (экстрагиронание) целевых компонентов из микропор сырья íà его поверхности.

В процессе многократной циркуляции растноритель смачивает сырье, а в ос авшуюся часть растворителя и сырья подводят дополнительную тепловую энергию.

3а счет многократной конденсации и испарения на наружной поверхности сырья паровой поток, движущийся снизу вверх, укрепляется и взрыхляет слой сырья, унеличивая и обновляя поверхность контакта фаз.

Экстракцию ароматических веществ из сырья осуществляют испарением пленки, образуемой н процессе экстрагирования на наружной поверхности и в микропорах сырья, с последующим отводом и кбнденсацией этих паров, не допуская перехода в экстрагент основной массы ароматических веществ.

При этом происходит двойной процесс экстракции непосредственно с поверхности сырья в паровую фазу и в растворитель при его многократной циркуляции.

Учитывая высокую концентрацию ароматических вещестн на поверхности сырья, их высокий коэффициент испарения и ректификации, паровая фаза наиболее обогащена эфирными маслами и другими ароматическими веществами сырья.

В момент обнажения наружной поверхности сырья под накуумом происходит интенсивное испарение жидкой фазы (экстрагента) с поверхности сырья, т.е. из пленки и макропор. При этом температура на наружной поверхности сырья быстро понижается, жидкая фаза испаряется, поэтому температура и влажность внутри пор сырья выше, чем на наружной поверхности. Таким образом, создается температурный градиент и градиент влажности, вследствие чего нысококонцентрированный по эфирным маслам раствор из внутренних пор интенсивно движется на наружную поверхность сырья.

Данный способ экстрагиронания сопровождается периодической откачкой жидкой фазы из одного экстрактора в другой, т.е. создается макропульсация жидкой фазы и давления от вакуума до максимально предусмотренного1 давления, что интенсифицирует процесс массообмена на наружной поверхности сырья и внутри его пор.

При работе экстрактора в режиме вакуума с обнаженным сырьем с наруж-I ной поверхности сырья происходит интенсивное испарение пленки.

В нижних слоях сырья, находящихся в жидкой фазе, для поддержания темпе ратуры и процесса испарения по всей высоте слоя сырья через теплообменники подводится соответствующее количес- 5 тво тепла. При движении потока паров снизу вверх через слой сырья, незаполненного жидкой фазой, происходит процесс многократного кипячения (испарения) и конденсации паров на поверх- 10 ности сырья непосредственно из пленки и макропор на наружной поверхности сырья.

В период, когда сырье освобождается от жидкой фазы и идет процесс ис- f5 парения пленки под вакуумом, одновременно осуществляется процесс ректификации, сопровождающийся повышением концентрации эфирных масел в паровом потоке экстрактора. 20

Роль насадки при этом играет само сырье.

Таким образом, массообмен внутри пор и наружной пленки интенсифицируется за счет совокупности существен- 25 ных признаков, а именно многократной выдержки сырья под вакуумом с многократной циркуляцией растворителя и отводом парон, обогащенных ароматическими веществами непосредственно 30 с поверхности смоченного сырья и их конденсацией.

Пример 1. Экстрагируют растительное сырье — кубебу. В качестве растворителя используют 65Х-ный раст- 35 вор этилового спирта. В оба экстракционных сосуда загружают по 5 кг кубебы. В первый заливают 25 л этиловоz o спирта, во второй — 25 л этилового спирта и вьщержинают при атмосферном 40 давлении 30 мин. По истечении этого времени 22,5 л растворителя из первого экстракционкого сосуда, содержащего

0,05Х экстрактивных веществ, перекачивают во второй, а оставшиеся 2,5 л 45 продолжают экстрагировать сырье в этом же экстракционном сосуде.

Смоченное растворителем сырье в первом сосуде выдерживают под вакуумом 40 кПа в течение 25 мин с одно- 50 временным отводом паровой фракции, содержащей 15Х ароматических веществ, на конденсирование, а затем в сборник.

В процессе вакуумирования сырье по5 догревают до 45 С

Цикл повторяют следующим образом.

Растворитель во втором экстракторе, повысив концентрацию до 0,1Х экстрак-, 66 4 тинных неществ, в количестне 22,5 л циркулирует в первый, а во втором экстракторе сырье и оставшиеся 2,5 л растворителя выдерживают под вакуумом, равным 40 кПа, в течение 25 мин с одо новременным подогревом до 45 С и отводом жидкой фракции, содержащей 15Х экстрактивных веществ, на концентрирование в сборник, где смешивают с фракцией, полученной в первом цикле, из первого экстрактора.

Новый (нторой) цикл начинают циркуляцией растворителя из первого экстрактора во второй, накуумирование смоченного сырья с подогревом и отводом паровой. фракции на конденсацию и далее в сборник при тех же параметрах.

Циклы процесса повторяются шесть раз до содержания в циркуляционном растворителе экстрактивных веществ

0,15Х, а н конденсате паровой фракции, полученной при всех шести циклах и смешанных в сборнике, 14K экстрактивньгх веществ. Некоторое снижение концентрации экстрактинньгх вQII!c .ñòâ в последних циклах наблюдается за счет истощения экстрактинньгх вещеc тв н сырье от цикла к циклу. Таким образом, при совершении вс х циклов процесса получаются две фракции экстрагента: первая с высокой концентрацией ароматических веществ 14Х, полученная методом испарения пленки на наружной поверхности смоченного сьгрья, и вторая фракция с концентрацией ароматических веществ 0,15Х, являющиеся рабочим, рециркулируемым экстрагентом. Полученный экстракт используют для безалкогольного напитка.

Пример 2. Циклы аналогичны примеру 1, при подогреге в процессе вакуумирования до 45 С и выдержке

30 мин. Количество циклов циркуляции растворителя и выдержки сырья под вакуумом 8.

Содержание экстрактивных веществ в циркулирующем растворе от первого до восьмого цикла изменяется соответственно от 0,05 до 0,2Х, а в конденсированных паровых фракциях от 12 до

8Х и в смеси — 10X.

Пример 3 (контрольный). Про-; цесс ведут по примеру 1, только подогрев в процессе вакуумиронания нео дут до 39 С, а выдержку 24 мин. Содержание экстрактивных веществ н раст" ворителе несколько уменьшается (0,051325066

Продолжение .т блицы

0,19X), а в смеси паровых фракций

13,8Ж.

Пример 4 (контрольный). Процесс ведут по примеру 1, только подогрев ведут до 46 и 47 С, а вьщерж- 5 ку 32 мин.

Содержание экстрактивных веществ в отобранных паровых фракциях и рециркулирующем растворителе не изменяется по сравнению с примером I только теплоэнергоэатраты увеличиваются на 5Х по сравнению с примером 1 и составляют 200 ккал.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать 15-10Х высококонцентрированных экстрактов из растительного сырья, что снижает их количество при изготовлении напитков и снижает производственные затраты при ведении процесса экстрагирования. 20

В таблице приведены сравнительные данные предлагаемого и известного способов.

Показатели по способу

Характеристика процесса невест пред-, ному лагае" мому

Общая смесь

14,0

7,5

VII

VIII

6,0

10,0

Общая смесь

Растворители экстрагента, л

100 25

0,4 0,2 (о сновные

25 ароматичесПоказатели по способу

Характеристика процесса кие вещества пе. реходят в паровую фрак" цию) пРед- 30 лагаеизвест ному мому

100 25

Концентрация ароматических веществ в готовом экстракте, по40 лученном в конденсате паровых фракциях, 7.

Растительное сырье— кубеба, кг

14-10

Формула

Способ производства экстрактов иэ растительного сырья для напитков, предусматривающий залив растворителем исходного сырья, экстракцию из него ароматических веществ в замкнутой системе, состоящей из двух сообщающихся между собой сосудов, периодическую циркуляцию растворителя и выдержку смоченного сырья под вакуумом, о т—

55 л и ч а ю шийся тем, что, с целью более полного извлечения ароматических веществ и повышения их концентрации в готовых экстрактах, циркуляцию растворителя осуществляют много15

14,7

14,2

13,9

13,7

13,5

Растворитель <раствор этанола), л

Концентрация экстрактивных веществ, X.

Конденсаты паровых фракций смоченного сырья, 7., для цикла:

Концентрация ароматических веществ в

100 л растворителя, X и з о б р е т е н и я

1325066

Составитель Л. Пашинина

Редактор Н. Гунько Техред Н.Глущенко

Корректор М. Демчик

Заказ 3021/24 Тираж 499 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 кратно через слой экстрагируемого материала в сосудах в прямом и обратном направлениях до получения в растворителе концентрации ароматических веществ, равной 0,05-0,2Х, а выдержку смоченного сырья под вакуумом осуществляют до полного извлечения ароматических веществ многократно периодичес ки в течение 25-30 мин. таким обра ом, что каждый период выдержки в первом сосуде проводят после циркуляции растворителя во втором и наоборот, осуществляя на всех стадиях выдержки последовательный отбор и конденсацию паров, содержащих ароматические вещества, непосредственно с поверхности смоченного сырья с одновременным подогревом последнего до о

40-45 С и получением самостоятельной высококонцентрированной фракции, содержащей 15-IOX ароматических ве| ществ.