从柑橘果皮获得柑橘纤维的方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年1月20日提交的名称为"PROCESS FOR OBTAINING CITRUS FIBER FROM CITRUS PEEL"（从柑橘果皮获得柑橘纤维的方法）的美国临时专利申请序列 号61/588, 915的权益，所述专利申请据此全文以引用方式并入。
技术领域
[0003] 本发明涉及从柑橘果皮获得柑橘纤维的方法。所得干燥柑橘纤维可用作食物产 品、饲料产品和饮料中的食物添加剂。该柑橘纤维也可用于个人护理、药物或洗涤剂产品。
【背景技术】
[0004] 柑橘果皮是果汁行业的废品或是果胶工艺的副产物。可使用热酸水性条件下的特 定处理从多种原材料（如柑橘果皮）获得果胶。柑橘类包括（例如）柠檬、橙子、酸橙、西 柚，其中柠檬最常用。从果汁行业获得的果皮通常经过另一处理以提取果汁和油，然后将其 干燥。这些果皮通常用作牲畜饲料。在提取果胶之后从果胶工艺获得的果皮具有甚至更低 的经济价值。
[0005] 因此希望提高这种产物的经济价值。一种方法是改善可源自柑橘果皮的纤维的功 能特性。然而，现有柑橘果皮纤维的特性仍然可改善。
[0006] 因此，本发明的一个目标是开发从柑橘果皮获得柑橘纤维的方法，所述柑橘纤维 与现有技术的柑橘纤维相比具有改善的特性。本发明的另一个目标是获得具有良好水合能 力和增粘特性的柑橘纤维。
【发明内容】
[0007] 根据一个方面，本发明涉及从柑橘果皮获得柑橘纤维的方法。在一个实施例中，对 柑橘果皮进行处理以获得均质化的柑橘果皮。该方法还包括使用有机溶剂洗涤均质化的柑 橘果皮以获得经有机溶剂洗涤的柑橘果皮的步骤。对经有机溶剂洗涤的柑橘果皮进行脱溶 剂和干燥，并回收柑橘纤维。
[0008] 在另一个方面，本发明涉及基于无水计具有小于3. 8重量％的C*密堆积浓度值的 柑橘纤维。在一个优选实施例中，柑橘纤维的湿含量为约5%至约15%。在另一个优选实施 例中，柑橘纤维的粘度为至少1000 mPa. s，其中所述柑橘纤维以约800rpm至约lOOOrpm、优 选约900rpm的混合速度在标准化水中分散成3w/w%柑橘纤维/标准化水溶液，并且其中所 述粘度是在20°C下以5s_i的剪切速率测得。在又一个优选实施例中，柑橘纤维的CIELABL* 值为至少约90。
[0009] 在又一个方面，本发明涉及本发明的柑橘纤维与植物来源（例如，源自谷物的）纤 维、从柑橘渣获得的柑橘纤维及其组合的共混物。
[0010] 在又一个方面，本发明涉及包含根据本发明的柑橘纤维的食物产品、饲料产品、饮 料、个人护理产品、药物产品或洗涤剂产品。
[0011] 在又一个方面，本发明涉及柑橘纤维作为食物产品、饲料产品、饮料、个人护理产 品、药物产品或洗涤剂产品中的调质剂或增粘剂的用途。
【附图说明】
[0012] 图1是根据本发明的优选实施例的方法的示意图。
【具体实施方式】
[0013] 在一个方面，本发明涉及从柑橘果皮获得柑橘纤维的方法。
[0014] 本文所用的术语"柑橘果皮"是指柑橘类水果外部所包含的果胶和纤维素材料。它 可以是来自果汁行业的废品。也可以是果胶行业的副产物，并且有时也称作"废果皮"。本 文所用的术语"柑橘纤维"是指从柑橘果皮获得的纤维组分。
[0015] 根据本发明的方法可用于从多种多样柑橘类水果的柑橘果皮获得柑橘纤维，所述 柑橘类水果的非限制性例子包括橙子、橘子、酸橙、柠檬和西柚。在一个优选实施例中，从柠 檬果皮获得柑橘纤维。
[0016] 在根据本发明的方法中，对柑橘果皮进行处理以获得均质化的柑橘果皮。在一个 优选的实施例中，使用废果皮作为原材料。任选地，在均质化之前可以用水洗涤柑橘果皮。 有时，柑橘果皮可以冷冻或干燥状态提供，其需要在均质化之前进行解冻或复水。优选地， 用水调节柑橘果皮使其干物质含量为5重量％或更少。尽管不希望受任何理论的束缚，但 据信，均质化处理会造成完整果皮细胞和细胞片段的破坏和破碎。可通过许多可行的方法 实现均质化，所述方法包括但不限于高剪切处理、压力均质化、胶体研磨机研磨、充分混合、 挤出、超声处理及其组合。优选地，用于实现均质化的功率输入（每单位体积的功率）为至 少约1000kW/cm 3柑橘果皮。
[0017] 在本发明的一个优选实施例中，均质化处理为压力均质化处理。压力均质机通 常包括往复式柱塞或活塞类型的泵以及固定于均质机出料端的均质阀组件。合适的高压 均质机包括意大利帕尔马的基伊埃尼鲁索尔维公司（GEA Niro Soavi of Parma(Italy)) 制造的高压均质机（例如NS系列），或者美国马萨诸塞州埃弗雷特的APV公司（APV Corporation of Everett, Massachusetts (US))制造的 Gaulin 和 Rannie 系列均质机。
[0018] 在压力均质化过程中，由于空化和湍流效应，柑橘果皮经受高剪切速率。这些效应 由柑橘果皮在高压（和低速）下从均质机的泵部分进入均质阀组件引起。本发明方法的合 适压力为约50巴至约1000巴。
[0019] 根据为压力均质化选择的特定压力和柑橘果皮通过均质机的流速，柑橘果皮可经 一次通过均质机而被均质化。然而，可能需要柑橘果皮不止一次地通过。
[0020] 在一个实施例中，柑橘果皮可经一次通过均质机而被均质化。在进行单次通过的 均质化中，所用压力优选地为约300巴至约1000巴，更优选地为约400巴至约800巴，甚至 更优选地为约500巴至约750巴。
[0021] 在另一个优选实施例中，柑橘果皮可经多次通过均质机而被均质化而被均质化， 优选地至少2次通过、更优选地至少3次通过均质机。在进行多次通过的均质化中，与进行 单次通过的均质化相比，所用压力通常较低并且优选地为约100巴至约600巴，更优选地为 约200巴至约500巴，甚至更优选地为约300巴至约400巴。
[0022] 任选地，可以在均质化之前对柑橘果皮进行热处理。优选地，热处理所用的温度可 在约50°C至约140°C之间变动，持续时间为约1秒至约3分钟。热处理可用于柑橘果皮的巴 氏灭菌。为进行巴氏灭菌，热处理优选地采用约65 °C至约140 °C、优选地约80 °C至约100 °C 的温度，持续时间为约2秒至约60秒，优选地为约20秒至约45秒。巴氏灭菌优选用于灭 活果胶酯酶以防止浑浊态消失和用于灭活腐败微生物以提高储存稳定性。
[0023]然后，将均质化柑橘果皮与有机溶剂接触。在一个方面，有机溶剂从柑橘果皮中提 取出水、味道、气味、颜色等。溶剂应优选地为极性且与水混溶的，以更有利于移取所需的组 分。可用的溶剂可包括低级醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或丁醇。优选的溶剂为乙醇、 异丙醇及其组合。溶剂可以水溶液形式提供。溶剂溶液中的溶剂浓度最常见的范围为约70 重量％至约100重量％。在一个实施例中，使用75重量％乙醇水溶液作为溶剂。在一个优 选实施例中，使用90重量％乙醇水溶液作为溶剂。在又一个优选实施例中，使用异丙醇作 为溶剂，优选地为异丙醇水溶液。一般来讲，溶剂将移取较低浓度的水溶性组分和较高浓度 的油溶性组分。任选地，可以将非极性更强的助溶剂添加到醇类水溶液中以提高柑橘果皮 中油溶性组分的回收率。此类非极性溶剂的例子包括乙酸乙酯、甲乙酮、丙酮、己烷、甲基异 丁基酮和甲苯。此类非极性更强的溶剂可以最多占溶剂混合物的约20%来添加。许多溶剂 (例如乙醇）具有比水低的汽化热，因此与挥发等质量的水所需的能量相比，需要较少的能 量即可挥发。优选地除去溶剂并回收再利用。
[0024]优选地，基于固形物的湿重计，柑橘果皮与有机溶剂以至少约0.25:1、优选地至少 约0.5:1、以及通常至少约0.75:1、约1:1至约5:1、或约1.5:1至约3:1的固形物与溶剂重 量比接触。在一个实施例中，固形物与溶剂比为约2:1。
[0025]可以使用单级来实现提取，但优选地使用多级提取来进行提取，例如二、三或四级 提取法，并优选地使用逆流提取。未对可用的提取级数设想具体上限。图1示意性地示出 了一个优选实施例，其中两级逆流提取法分别采用第一溶剂提取器25a和第二溶剂提取器 25b 〇
[0026]经过均质化10后，将均质化柑橘果皮送入第二提取器25b。将含水乙醇或异丙醇 溶剂从溶剂槽26送入第一溶剂提取器25a。将来自第一溶剂提取器25a的废溶剂送入第二 溶剂提取器25b，同时将来自第二溶剂提取器25b的提取过的柑橘果皮送入第一溶剂提取 器25a。可以将来自第二溶剂提取器25b的废溶剂送入蒸发器35(任选）以从废溶剂中分 离固形物（例如糖、酸、颜色、味道、柑橘油等），其可冷凝并返回至蒸馏釜24。分离并除去 蒸馏釜底残留物（主要是水）。
[0027]在每个提取阶段之后，优选地进一步除去液体。一种合适的装置是滗析离心机。或 者，可以使用筛、带式压滤机或其它适合除去液体的装置。
[0028] 将来自第一溶剂提取