أعلى البكتين الغلة مع استخراج بالموجات فوق الصوتية
استخراج النتائج بالموجات فوق الصوتية في غلة عالية من البكتين عالية الجودة. باستخدام سونيكيشن، يمكن إنتاج البكتينات القيمة بكفاءة من نفايات الفاكهة (على سبيل المثال، المنتجات الثانوية من معالجة العصير) وغيرها من المواد الخام البيولوجية. استخراج البكتين بالموجات فوق الصوتية تتفوق تقنيات الاستخراج الأخرى من خلال إنتاج غلة أعلى، وإعطاء أعلى جودة البكتين، وإجراء استخراج سريع.
تكثف البكتين استخراج بواسطة سونيكيشن
يستخدم البكتين كعامل تبلور واستحلاب وسماكة في العديد من المنتجات الغذائية بالإضافة إلى مكون في مستحضرات التجميل والمستحضرات الصيدلانية. يتم استخراج البكتين الصناعي التقليدي عن طريق استخراج الماء الساخن ، حيث يتم نقع المواد الخام مثل قشور الحمضيات وثفل التفاح ونفايات الفاكهة الأخرى في ماء ساخن 60-100 درجة مئوية عند درجة حموضة منخفضة (حوالي درجة الحموضة 1.5 - 3.5) لفترة طويلة من الزمن. هذا يحول استخراج الماء الساخن التقليدي عملية مستهلكة للوقت والطاقة ، وغالبا ما تكون غير فعالة بما يكفي لإطلاق الكمية الكاملة من البكتين المتوفرة في المواد الخام.
من أجل التغلب على عدم كفاءة طريقة الإنتاج التقليدية، يتم تطبيق الاستخراج بالموجات فوق الصوتية كتقنية تكثيف عملية تقلل من وقت الاستخراج وتعظيم العائد البكتين بشكل كبير بالمقارنة مع استخراج المياه الساخنة التقليدية.
ميزة استخراج البكتين بالموجات فوق الصوتية
يتم تطبيق استخراج بالموجات فوق الصوتية في العديد من مجالات إنتاج استخراج، على سبيل المثال مستخلصات نباتية والعشبية للأغذية والمكملات الغذائية والأدوية ومستحضرات التجميل. مثال بارز جدا لاستخراج الموجات فوق الصوتية هو استخراج القنب (اتفاقية التنوع البيولوجي) وغيرها من المركبات من نبات القنب.
استخراج بالموجات فوق الصوتية هو تقنية استخراج غير الحرارية، والذي يمنع بالتالي المركبات النشطة بيولوجيا ضد التدهور الحراري. جميع معلمات عملية بالموجات فوق الصوتية، مثل السعة، وكثافة، والوقت، ودرجة الحرارة والضغط، يمكن التحكم فيها تماما. وهذا يسمح لعملية دقيقة ومراقبة الجودة ويجعل من السهل تكرار وإعادة إنتاج مرة واحدة الحصول على نتائج الاستخراج. استخراج المنتجين قيمة ultrasonication لتكرار عملية موثوق بها، مما يساعد على توحيد العمليات والمنتجات.
- كثافة صوتنة
- درجة الحرارة
- قيمة pH
- زمن
- حجم الجسيمات من المواد الخام
مستخرج بالموجات فوق الصوتية UIP4000hdT هو 4kW استخراج قوية لإنتاج البكتين الصناعية.
تحديد معلمات العملية ذات الصلة تسمح لتحسين عملية الاستخراج بالموجات فوق الصوتية إلى أعلى كفاءة وأعلى جودة استخراج.
على سبيل المثال ، يعد حجم جسيمات المواد الخام (مثل قشور الحمضيات) عاملا مهما: حجم الجسيمات الأصغر يعني مساحة سطح أعلى للموجات فوق الصوتية للعمل عليها. ينتج عن حجم الجسيمات الصغير إنتاجية أعلى من البكتين ، ودرجة أقل من المثيلة ونسبة أكبر من مناطق rhamnogalacturonan.
قيمة الرقم الهيدروجيني لمذيب الاستخراج (أي الماء + الحمض) هي معلمة أساسية أخرى. عندما يتم استخراج البكتين في ظل ظروف حمضية ، تتحلل العديد من المناطق المتفرعة rhamnogalacturonan من البوليمر ، بحيث تبقى مناطق homogalacturonan "المستقيمة" بشكل أساسي مع عدد قليل من جزيئات السكر المحايدة المرفقة على أو في السلسلة الخطية الرئيسية.
استخراج البكتين بالموجات فوق الصوتية يقلل من وقت الاستخراج ويخفض درجة حرارة العملية المطلوبة، مما يقلل من فرصة تعديل البكتين غير المرغوب فيه من الأحماض. وهذا يتيح استخدام الأحماض في ظروف محدودة من أجل تعديل البكتين بدقة لمتطلبات المنتج.
ما الذي يجعل استخراج البكتين بالموجات فوق الصوتية فعالة جدا؟
تأثير الاستخراج بالموجات فوق الصوتية يؤثر مباشرة على تورم، ثقب وكسر جدران الخلايا. يسبب النقل الجماعي المستحث بالموجات فوق الصوتية ترطيب المواد البيلة في اللاميلا الوسطى مما يؤدي إلى تفكك الأنسجة النباتية. التجويف بالموجات فوق الصوتية والقت القوى مباشرة تأثير جدران الخلية وكسر لهم مفتوحة. هذه الآليات تؤدي إلى نتائج فعالة للغاية من استخراج بالموجات فوق الصوتية.
كان البكتين المستخرج بالموجات فوق الصوتية (أيضا البكتين المستخرج بمساعدة التجويف الصوتي ، اختصار. ACAE) الذي كان له وزن جزيئي أقل ودرجة من الميثوكسيل أكثر ثراء في منطقة rhamnogalacturonan-I مع سلاسل جانبية طويلة مقارنة بالبكتين التقليدي المستخرج بالحرارة من التحليل الكيميائي و FT-IR. كان استهلاك الطاقة لاستخراج البكتين ulgtrasonic أقل بكثير من طريقة التسخين التقليدية ، مما يدل على تطبيقها الواعد لنطاق الإنتاج الصناعي.
(راجع وانغ وآخرون، 2017)
يؤكد وانغ وزملاؤه (2017) أيضا أن الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية قد ثبت أنه عملية أكثر اقتصادا وصديقة للبيئة بكفاءة أعلى وتكلفة أقل مقارنة باستخراج التدفئة التقليدي.
SEM من لب بنجر السكر المتبقي عند تكبير 1000x: (أ) قبل الاستخراج ، وبعد استخراج البكتين باستخدام (ب) Xylanasae (250 U / g) ، (ج) Cellulase (300 U / g) ، (د) Xylanasae + Cellulase (1: 1) ، و (ه) Xylanasae + Cellulase (1: 1.5) ، و (f) Xylanasae + Cellulase (1: 2).
(دراسة وصور: أبو السعود وآخرون، 2021)
كيف تعمل استخراج البكتين بالموجات فوق الصوتية؟
ويستند استخراج بالموجات فوق الصوتية على الآثار سونوميشانية الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة. لتعزيز وتكثيف استخراج البكتين عن طريق ultrasonication، وتقترن موجات الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة عن طريق مسبار الموجات فوق الصوتية (وتسمى أيضا القرن بالموجات فوق الصوتية أو سونوترودي) في المتوسطة السائلة، أي الطين التي تتكون في المواد الخام المحتوية على البكتين والمذيبات. الموجات فوق الصوتية السفر من خلال السائل وخلق بالتناوب منخفضة الضغط / ارتفاع الضغط الدورات. خلال دورات الضغط المنخفض ، يتم إنشاء فقاعات فراغ دقيقة (ما يسمى فقاعات التجويف) ، والتي تنمو على مدى عدة دورات ضغط. خلال تلك الدورات من نمو الفقاعات ، والغازات المذابة في السائل تدخل فقاعة الفراغ ، بحيث تتحول فقاعة الفراغ إلى فقاعات غاز متنامية. في حجم معين، عندما لا يمكن فقاعات استيعاب المزيد من الطاقة، فإنها تنهار بعنف خلال دورة الضغط العالي. يتميز انفجار الفقاعة بقوى تجويفية مكثفة ، بما في ذلك درجة الحرارة العالية جدا والضغط الذي يصل إلى 4000K و 1000atm ، على التوالي ؛ فضلا عن درجة الحرارة العالية المقابلة والفوارق الضغط. هذه الاضطرابات التي تم إنشاؤها بالموجات فوق الصوتية و القوات القص كسر الخلايا النباتية والافراج عن البكتين داخل الخلايا في المذيبات القائمة على المياه. منذ التجويف بالموجات فوق الصوتية يخلق نقل كتلة مكثفة للغاية، سونيكيشن النتائج في غلة عالية بشكل استثنائي في غضون وقت معالجة قصيرة جدا.
استخراج بالموجات فوق الصوتية من الخلايا النباتية: المقطع المستعرض المجهري (TS) يظهر آلية الإجراءات خلال استخراج الموجات فوق الصوتية من الخلايا (التكبير 2000x) [المورد: Vilkhu وآخرون. 2011]
مستخرج دفعة بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT مع القرن كاسكاترود
البكتين المستخرجة من نفايات الفاكهة
نفايات الفاكهة مثل القشور، وبقايا لب الفاكهة (بعد ضغط عصير الفاكهة)، وغيرها من المنتجات الثانوية الفاكهة غالبا ما تكون مصادر البكتين الغنية. في حين أن منتجات نفايات الفاكهة غالبا ما تستخدم كعلف للحيوانات، استخراج البكتين هو استخدام أكثر قيمة من النفايات المثمرة.
يتم بالفعل استخراج البكتين بالموجات فوق الصوتية بنجاح مع قشور الحمضيات (مثل البرتقال واليوسفي والجريب فروت) وقشور البطيخ وثفل التفاح ولب بنجر السكر وقشور المانجو ونفايات الطماطم وكذلك الجاك فروت وفاكهة العاطفة وقشور التين وغيرها.
دراسات حالة لاستخراج البكتين بالموجات فوق الصوتية
بسبب عيوب استخراج البكتين التقليدية عن طريق الحرارة، وقد حققت البحوث والصناعة بالفعل بدائل مبتكرة مثل استخراج بالموجات فوق الصوتية. وبالتالي ، تتوفر الكثير من المعلومات عن معلمات العملية لمختلف المواد الخام وكذلك بيانات تحسين العملية.
استخراج بالموجات فوق الصوتية من البكتين من أبل بوماتشي
حقق Dranca و Oroian (2019) عملية الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية من البكتين من فوم التفاح بتطبيق ظروف الموجات فوق الصوتية المختلفة واستخدام تصميم سطح الاستجابة Box-Behnken. وجدوا أن السعة الموجات فوق الصوتية يؤثر بقوة على العائد ودرجة استرة البكتين المستخرجة ، في حين أن استخراج درجة الحموضة كان لها تأثير كبير على جميع الردود الثلاثة ، أي العائد ، محتوى GalA ، ودرجة الإسترعة. وكانت الظروف المثلى لاستخراج السعة 100٪ ، درجة اله pH من 1.8 ، ونسبة الصلبة السائلة من 1:10 غرام / مل ، و 30 sonication. في ظل هذه الظروف، كان العائد البكتين 9.183٪ وكان 98.127 ز/100 غرام GalA المحتوى و 83.202٪ درجة من استرة. لتعيين نتائج البكتين المستخرجة بالموجات فوق الصوتية في العلاقة مع البكتين التجارية، تم مقارنة عينة البكتين التي تم الحصول عليها عن طريق استخراج بالموجات فوق الصوتية تحت الظروف المثلى إلى عينات الحمضيات والتفاح من قبل FT-IR، DSC، التحليل الريولوجي، و SEM. سلطت التقنيتان الأوليان الضوء على بعض خصائص عينة البكتين المستخرجة من استخراج الموجات فوق الصوتية مثل نطاق التوزيع الأضيق للوزن الجزيئي ، وترتيب الجزيئات النظامية ، ودرجة عالية من التستر التي كانت مشابهة لتلك التي من البكتين التفاح المتاحة تجاريا. تحليل الخصائص المورفولوجية للعينة التي تم الحصول عليها بالموجات فوق الصوتية يشير إلى نمط تحديد بين توزيع أحجام أجزاء هذه العينة ومحتوى GalA على جانب واحد ، وقدرة امتصاص المياه على الجانب الآخر. اللزوجة من محلول البكتين المستخرج بالموجات فوق الصوتية كان أعلى بكثير من تلك التي من الحلول التي تم إجراؤها باستخدام البكتين التجاري ، والذي ربما بسبب التركيز العالي لحمض المجرة. عند النظر أيضا في درجة عالية من استستير، وهذا قد يفسر لماذا كانت اللزوجة أعلى لالبكتين المستخرجة بالموجات فوق الصوتية. ويخلص الباحثون إلى أن النقاء، والهيكل والسلوك الريولوجي من البكتين المستخرجة عن طريق استخراج بالموجات فوق الصوتية من مالوس المحلية 'Fălticeni' فوط التفاح يشير إلى تطبيقات واعدة من هذه الألياف القابلة للذوبان. (را) درانكا & أوراني 2019)
- عوائد أعلى
- معالجة أسرع
- ظروف معالجة أكثر اعتدالاً
- تحسين الكفاءة الشاملة
- عملية بسيطة وآمنة
- بسرعة روي
عالية الأداء بالموجات فوق الصوتية استخراج لإنتاج البكتين
استخراج بالموجات فوق الصوتية هو تكنولوجيا معالجة موثوق بها، مما يسهل ويسرع إنتاج البكتينات عالية الجودة المواد الخام المختلفة مثل الحمضيات من المنتجات الثانوية والقشور، وفز التفاح وغيرها الكثير. Hielscher الفوق صوتيات محفظة يغطي مجموعة كاملة من الموجات فوق الصوتية مختبر مدمج لنظم الاستخراج الصناعية. وبالتالي، ونحن في Hielscher يمكن أن نقدم لكم ultrasonicator الأكثر ملاءمة ل وسعة العملية المتوخاة الخاص بك. سوف موظفينا ذوي الخبرة منذ فترة طويلة مساعدتك من اختبارات الجدوى وتحسين العملية إلى تثبيت نظام الموجات فوق الصوتية الخاصة بك على مستوى الإنتاج النهائي.
صغيرة القدم طباعة من النا استخراج الموجات فوق الصوتية لدينا، فضلا عن تعدد استخدامات في خيارات التثبيت جعلها تناسب حتى في مرافق معالجة البكتين الفضاء الصغير. يتم تثبيت المعالجات بالموجات فوق الصوتية في جميع أنحاء العالم في الأغذية والأدوية ومرافق إنتاج المكملات الغذائية.
HIELSCHER الفوق – معدات استخراج متطورة
Hielscher الفوق صوتيات مجموعة المنتجات يغطي مجموعة كاملة من النازعات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من صغيرة إلى واسعة النطاق. الملحقات إضافية تسمح لتجميع سهلة من التكوين الجهاز بالموجات فوق الصوتية الأكثر ملاءمة لعملية استخراج البكتين الخاص بك. الإعداد بالموجات فوق الصوتية الأمثل يعتمد على القدرة المتوخاة، وحجم، والمواد الخام، دفعة أو عملية مضمنة والجدول الزمني.
الدفعة والمضمون
Hielscher ultrasonicators يمكن استخدامها لدفعة وتدفق مستمر من خلال معالجة. تجهيز الدفعات بالموجات فوق الصوتية مثالية لاختبار العملية، والتحسين ومستوى الإنتاج الصغيرة إلى متوسطة الحجم. بالنسبة لكميات كبيرة من البكتين المنتجة، قد يكون التجهيز المضمن أكثر فائدة. تتطلب عملية المزج المضمّن المستمر إعدادًا متطورًا – تتكون في مضخة، خراطيم أو أنابيب وخزانات - ، لكنه فعال للغاية وسريع ويتطلب العمل أقل بكثير. Hielscher الفوق صوتيات لديها الإعداد الاستخراج الأكثر ملاءمة لحجم الاستخراج الخاص بك وأهداف العملية.
مستخلصات بالموجات فوق الصوتية لكل سعة المنتج
Hielscher الفوق صوتيات مجموعة المنتجات يغطي الطيف الكامل من المعالجات بالموجات فوق الصوتية من الموجات فوق الصوتية مختبر مدمج على مقاعد البدلاء أعلى وأنظمة تجريبية لمعالجات الموجات فوق الصوتية الصناعية بالكامل مع القدرة على معالجة حمولة الشاحنة في الساعة. مجموعة كاملة من المنتجات يسمح لنا أن نقدم لكم النازع بالموجات فوق الصوتية الأكثر ملاءمة للمواد الخام الخاصة بك تحتوي على البكتين، وقدرة العملية وأهداف الإنتاج.
أنظمة سطح المقعد بالموجات فوق الصوتية مثالية لاختبارات الجدوى وتحسين العملية. إن التوسع الخطي القائم على بارامترات العمليات الراسخة يجعل من السهل جداً زيادة قدرات المعالجة من الأراضي الصغيرة إلى الإنتاج التجاري بالكامل. يمكن القيام به حتى-- توسيع إما عن طريق تثبيت وحدة أكثر قوة مستخرج الموجات فوق الصوتية أو تجميع عدة ultrasonicators في موازاة. مع UIP16000، Hielscher يقدم النازع بالموجات فوق الصوتية أقوى في جميع أنحاء العالم.
السعات التي يمكن التحكم فيها بدقة للحصول على أفضل النتائج
جميع الموجات فوق الصوتية Hielscher هي التي يمكن التحكم فيها بدقة، وبالتالي يمكن الاعتماد عليها الخيول العمل في الإنتاج. السعة هي واحدة من معلمات العملية الحاسمة التي تؤثر على كفاءة وفعالية استخراج البكتين بالموجات فوق الصوتية من الفاكهة والنفايات الحيوية.
جميع Hielscher الفوق صوتيات’ المعالجات تسمح للإعداد الدقيق من السعة. سونوتروديس وقرون معززة هي الملحقات التي تسمح لتعديل السعة في نطاق أوسع. معالجات الموجات فوق الصوتية Hielscher الصناعية يمكن أن توفر السعات عالية جداً وتقديم كثافة الموجات فوق الصوتية المطلوبة للتطبيقات تطلب. يمكن تشغيل السعات التي تصل إلى 200μm بسهولة في عملية 24/7.
إعدادات السعة الدقيقة والرصد الدائم للمعلمات عملية بالموجات فوق الصوتية عبر البرامج الذكية تعطيك إمكانية لعلاج المواد الخام الخاصة بك مع الظروف بالموجات فوق الصوتية الأكثر فعالية. سونيكيشن الأمثل للحصول على أفضل نتائج الاستخراج!
متانة معدات Hielscher بالموجات فوق الصوتية يسمح لعملية 24/7 في الثقيلة وفي بيئات تطالب. وهذا يجعل معدات Hielscher بالموجات فوق الصوتية أداة عمل موثوقة تفي بمتطلبات الاستخراج الخاصة بك.
اختبار سهل، خال من المخاطر
يمكن أن تكون عمليات الموجات فوق الصوتية تحجيم خطي تماما. وهذا يعني أن كل نتيجة التي كنت قد حققت باستخدام مختبر أو أوفوق أوفوق الموناتوتور أعلى مقاعد البدلاء، يمكن تحجيمها إلى بالضبط نفس الإخراج باستخدام المعلمات العملية نفسها بالضبط. وهذا يجعل ultrasonication مثالية لاختبار الجدوى خالية من المخاطر، وتحسين العملية والتنفيذ اللاحقة في التصنيع التجاري. اتصل بنا لمعرفة كيف يمكن sonication زيادة إنتاج استخراج البكتين الخاص بك.
أعلى جودة – تم تصميمها وتصنيعها في ألمانيا
باعتبارها الأعمال التي تديرها عائلة و، Hielscher يعطي الأولوية لأعلى معايير الجودة لمعالجات الموجات فوق الصوتية. جميع أوفوق الصوتيات مصممة، وتصنيعها واختبارها بدقة في مقرنا الرئيسي في Teltow بالقرب من برلين، ألمانيا. قوة وموثوقية معدات Hielscher بالموجات فوق الصوتية تجعل من حصان عمل في الإنتاج الخاص بك. 24/7 عملية تحت حمولة كاملة وفي بيئات تطالب هي سمة طبيعية من خلاطات Hielscher عالية الأداء.
الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:
| دفعة حجم | معدل المد و الجزر | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500ML | 10 إلى 200ML / دقيقة | UP100H |
| 00.1 إلى 20L | 00.2 إلى 4L / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L / دقيقة | UIP4000hdT |
| زمالة المدمنين المجهولين | 10 إلى 100L / دقيقة | UIP16000 |
| زمالة المدمنين المجهولين | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية لخلط التطبيقات، تشتت، استحلاب واستخراج على المختبر، والطيارية ومقياس الصناعية.
حول البكتين
البكتين هو عديد السكاريد غير المتجانس المتفرع الذي يتكون من شرائح الجالاكتورونان طويلة السلسلة والسكريات المحايدة الأخرى مثل الرامنوز والأرابينوز والجالاكتوز والزيلوز. لكي نكون أكثر تحديدا ، فإن البكتين عبارة عن كتلة من البوليمر المشترك تتكون من حمض الجلاكتورونيك المرتبط ب 1،4 α و 1،2 مع فروع جانبية من β-D-galactose و L-arabinose ووحدات السكر الأخرى. نظرا لأنه في البكتين تم العثور على العديد من أجزاء السكر ومستويات مختلفة من أسترة الميثيل ، فإن البكتين ليس له وزن جزيئي محدد مثل السكريات الأخرى. يعرف البكتين ، المحدد للاستخدام في الأطعمة ، بأنه عديد السكاريد غير المتجانس الذي يحتوي على 65٪ على الأقل من وحدات حمض الجلاكتورونيك. من خلال تطبيق شروط استخراج محددة ، يمكن تعديل البكتين وتشغيله بنجاح من أجل تلبية متطلبات محددة. يعتبر إنتاج البكتين الوظيفي والمعدل ذا أهمية للتطبيقات الخاصة ، مثل البكتين منخفض الميثوكسيلات للمستحضرات الصيدلانية.
الأدب / المراجع
- Wafaa S. Abou-Elseoud, Enas A. Hassan, Mohammad L. Hassan (2021): Extraction of pectin from sugar beet pulp by enzymatic and ultrasound-assisted treatments. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications, Volume 2, 2021.
- Marina Fernández-Delgado, Esther del Amo-Mateos, Mónica Coca, Juan Carlos López-Linares, M. Teresa García-Cubero, Susana Lucas (2023): Enhancement of industrial pectin production from sugar beet pulp by the integration of surfactants in ultrasound-assisted extraction followed by diafiltration/ultrafiltration. Industrial Crops and Products, Volume 194, 2023.
- Wang, Wenjun; Wu, Xingzhu; Chantapakul, Thunthacha; Wang, Danli; Zhang, Song; Ma Xiaobin; Ding, Tian; Ye, Xingqian; Liu, Donghong(2017): Acoustic cavitation assisted extraction of pectin from waste grapefruit peels: A green two-stage approach and its general mechanism. Food Research Journal Vol.102, December 2017. 101-110.
- Drance, Florina; Oroian, Mircea (2019): Ultrasound-Assisted Extraction of Pectin from Malus domestica ‘Fălticeni’ Apple Pomace. Processes 7(8): 488; 2019.
- Owais Yousuf; Anupama Singh; N. C. Shahi; Anil Kumar; A. K. Verma (2018): Ultrasound Assisted Extraction of Pectin from Orange Peel. Bulletin of Environment, Pharmacology and Life Sciences Vol 7 [12], November 2018. 48-54.
- Lena Rebecca Larsen; Julia Buerschaper; Andreas Schieber; Fabian Weber (2019): Interactions of Anthocyanins with Pectin and Pectin Fragments in Model Solutions. J Agric Food Chem 2019 Aug 21; 67(33). pp. 9344-9353.