Hielscher تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية

استخراج البكتين بالموجات فوق الصوتية من الفاكهة والنفايات الحيوية

  • البكتينات هي مادة مضافة غذائية تستخدم بشكل متكرر جداً، تضاف بشكل رئيسي لآثار هاونج.
  • استخراج بالموجات فوق الصوتية يزيد من العائد ونوعية مقتطفات البكتين بشكل كبير.
  • ومن المعروف سونيكيشن لعملية تكثيف الآثار, التي تستخدم بالفعل في العمليات الصناعية متعددة.

 

استخراج البكتينوالبكتين

الحمضيات والفاكهة النفايات مثل القشور وبقايا بعد العصير مثالية لاستخراج بالموجات فوق الصوتية من البكتينات.البكتين هو السكاريد الطبيعي المعقد (هيتروسبوليسكاريد) وجدت على وجه الخصوص في جدران الخلية من الفواكه، وخاصة في الحمضيات والتفاح ثفل. توجد محتويات البكتين العالية في قشور الفاكهة لكل من التفاح والحمضيات. يحتوي ثفل التفاح 10-15٪ من البكتين على أساس المادة الجافة في حين أن قشر الحمضيات يحتوي على 20-30٪. البكتينات هي متوافقة بيولوجيا، قابلة للتحلل الحيوي والمتجددة وتظهر التبلور كبيرة وخصائص سماكة، مما يجعلها مادة مضافة ذات قيمة عالية. وتستخدم على نطاق واسع البكتينات في المواد الغذائية ومستحضرات التجميل والمنتجات الصيدلانية كما معدّل علم الأحياء مثل مستحلب، وكيل التبلور، عامل الزجاج، المثبت، ومثخن.
يتم إجراء استخراج البكتين التقليدي للتطبيقات الصناعية باستخدام عمليات حمضية (باستخدام حمض النيتريك أو الهيدروكلوريك أو الكبريتيك). استخراج حمض الحفز هو العملية الأكثر تواترا في إنتاج البكتين الصناعية، لأن تقنيات الاستخراج الأخرى مثل الغليان المباشر (60ºC-100درجة مئوية) لمدة تصل إلى 24hrs ودرجة الحموضة المنخفضة (1.0-3.0) بطيئة ومنخفضة في الغلة ويمكن أن يسبب تدهور حراري الألياف المستخرجة والمحصول البكتين في بعض الأحيان محدودة من قبل ظروف العملية. ومع ذلك، فإن استخراج حمض تحفيز يأتي مع عيوبه، أيضا: العلاج الحمضي ة يسبب depolymerization وdeesterification سلاسل البكتين، مما يؤثر على نوعية البكتين سلبا. ويتطلب إنتاج كميات كبيرة من النفايات الحمضية السائلة معالجة إعادة التدوير بعد المعالجة وباهظة التكلفة، مما يجعل العملية عبئابيئيا.

استخراج البكتين بالموجات فوق الصوتية

UIP4000hdT (4kW) بالموجات فوق الصوتية المعالج لاستخراج البكتينات في عملية مضمنة الصناعية.استخراج بالموجات فوق الصوتية هو معتدل، والعلاج غير الحرارية، والتي يتم تطبيقها على العمليات الغذائية متعددة. في ما يتعلق باستخراج البكتينات من الفواكه والخضروات، تنتج سونيكيشن البكتين من نوعية عالية. استخراج البكتينات بالموجات فوق الصوتية تتفوق من قبل حمض اللاهيدرورونيك، ميثوكسيل ومحتويات الكالسيوم pectate، فضلا عن درجة استجيستيري. الظروف المعتدلة لاستخراج الموجات فوق الصوتية منع التدهور الحراري للبكتينات الحساسة للحرارة.
يمكن أن تختلف جودة البكتين والنقاء تبعاً لحمض اللامائيات، درجة استيريشن، محتوى الرماد من البكتين المستخرج. البكتين مع الوزن الجزيئي العالي والرماد المنخفض (أقل من 10٪) المحتوى مع حمض اللاهيدروغالاكتوروني (فوق 65٪ ومن المعروف باسم البكتين ذات نوعية جيدة. منذ شدة العلاج بالموجات فوق الصوتية يمكن التحكم بدقة جدا، خصائص استخراج البكتين يمكن أن تتأثر بضبط السعة، ودرجة حرارة الاستخراج، والضغط، والوقت الاحتفاظ والمذيبات.

UIP4000hdT خلية تدفق لsonication مضمنة على نطاق صناعي

بالموجات فوق الصوتية تدفق من خلال مفاعل

طلب معلومات






فوائد:

  • ارتفاع العائد
  • جودة أفضل
  • غير الحرارية
  • تخفيض وقت استخراج
  • تكثيف عملية
  • الرجعية المناسب ممكن
  • استخراج الأخضر
يمكن تشغيل استخراج بالموجات فوق الصوتية باستخدام مختلف المذيبات مثل الماء، حامض الستريك، محلول حمض النيتريك (HNO3، ورقم الأس الباخرة 2.0)، أو حمض الأكسالات/الأكساليك الأمونيوم، مما يجعل من الممكن أيضاً دمج سونيكيشن في خطوط الاستخراج الموجودة (التعديل الرجعي).

مقتطفات البكتين بالموجات فوق الصوتية التفوق من قبل:

  • ارتفاع قدرة التبلور
  • إمكانية التشتت
  • البكتين اللون
  • ارتفاع الكالسيوم pectate
  • أقل تدهور
  • صديق للبيئة

نفايات الفاكهة كمصدر: وقد تم بالفعل تطبيق الموجات فوق الصوتية عالية الأداء بنجاح لعزل البكتينات من ثفل التفاح، قشور الحمضيات الحمضيات (مثل البرتقال والليمون والجريب فروت)، ثفل العنب، الرمان، لب البنجر السكر، قشر فاكهة التنين، كدكود الكمثرى الشائكة، فاكهة العاطفة قشر ، وقشور المانجو.

عالية الأداء أوأولتراسوتور

HIELSCHER الفوق هو شريك حياتك لعمليات الاستخراج من النباتات. إذا كنت تريد استخراج كميات صغيرة للبحث والتحليل أو عملية كميات كبيرة للإنتاج التجاري، لدينا مستخرج بالموجات فوق الصوتية مناسب لك. لنا معالجات مختبر بالموجات فوق الصوتية وكذلك لدينا مقعد بين كبار وultrasonicators الصناعية هي قوية وسهلة الاستخدام وبنيت ل24/7 العملية تحت حمولة كاملة. وهناك مجموعة واسعة من مستلزمات مثل sonotrodes (تحقيقات بالموجات فوق الصوتية / قرون) مع مختلف الأحجام والأشكال، وتدفق الخلايا والمفاعلات والتعزيز تسمح الإعداد الأمثل بالنسبة لك عملية استخراج محددة.
وقد تم تجهيز جميع آلات الموجات فوق الصوتية الرقمية مع شاشة ملونة تعمل باللمس، وبطاقة SD متكاملة لبروتوكول البيانات التلقائي، والمتصفح التحكم عن بعد لرصد عملية شاملة. مع أنظمة الموجات فوق الصوتية المتطورة Hielscher، يتم توحيد عملية عالية ومراقبة الجودة بسيطة.
اتصل بنا اليوم لمناقشة متطلبات عملية الاستخراج الخاص بك! سنكون سعداء لمساعدتك في تجربتنا الطويلة الأجل في استخراج النباتية!
الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:

دفعة حجم معدل المد و الجزر الأجهزة الموصى بها
10 إلى 2000ML 20 إلى 400ML / دقيقة Uf200 ः ر، UP400St
00.1 إلى 20L 00.2 إلى 4L / دقيقة UIP2000hdT
10 إلى 100L 2 إلى 10L / دقيقة UIP4000
زمالة المدمنين المجهولين 10 إلى 100L / دقيقة UIP16000
زمالة المدمنين المجهولين أكبر مجموعة من UIP16000

اتصل بنا! / اسألنا!

اطلب المزيد من المعلومات

يرجى استخدام النموذج أدناه، إذا كنت ترغب في طلب معلومات إضافية حول التجانس بالموجات فوق الصوتية. سنكون سعداء لنقدم لكم نظام الموجات فوق الصوتية تلبية الاحتياجات الخاصة بك.









يرجى ملاحظة لدينا سياسة الخصوصية.


نتائج البحوث لاستخراج البكتين بالموجات فوق الصوتية

نفايات الطماطم: لتجنب أوقات الاستخراج الطويلة (12-24 ساعة) في إجراء الارتجاع، تم استخدام ultrasonication لتكثيف عملية الاستخراج من حيث الوقت (15، 30، 45، 60 و 90 دقيقة). اعتمادا على أوقات الاستخراج، البكتين الغلة التي تم الحصول عليها لأول خطوة استخراج بالموجات فوق الصوتية، في درجات حرارة 60 درجة مئوية و 80 درجة مئوية هي 15.2-17.2٪ و 16.3-18.5٪، على التوالي. عندما تم تطبيق خطوة استخراج بالموجات فوق الصوتية الثانية، زادت الإنتاجية من البكتينات من نفايات الطماطم إلى 34-36٪، اعتمادا على درجات الحرارة والأوقات). ومن الواضح أن استخراج بالموجات فوق الصوتية يزيد من تمزق مصفوفة جدار خلية الطماطم، مما يؤدي إلى تفاعلات أفضل بين المذيبات والمواد المستخرجة.
يمكن تصنيف البكتين المستخرجة بالموجات فوق الصوتية باعتبارها عاليه الميثوكسيلي البكتين (HM-البكتين) مع خصائص المجموعة السريعة تبلور (DE > 70%) ودرجه الاستره من 73.3 – 85.4 ٪. ن. تم قياس محتوي pectate الكالسيوم في البكتين المستخرجة بالموجات فوق الصوتية بين 41.4 ٪ إلى 97.5 ٪ ، اعتمادا علي معلمات الاستخراج (درجه الحرارة والوقت). في درجه حرارة اعلي من استخراج بالموجات فوق الصوتية ، ومحتويات pectate الكالسيوم هي اعلي (91-97 ٪) وعلي هذا النحو المعلمة الهامه الحالية من البكتين القدرة علي التبلور مقارنه استخراج التقليدية.
استخراج المذيبات التقليدية لمدة 24hr يعطي الغلة البكتين مماثلة بالمقارنة مع 15 دقيقة من العلاج بالموجات فوق الصوتية. وفيما يتعلق بالنتائج التي تم الحصول عليها يمكن أن يستنتج أن العلاج بالموجات فوق الصوتية يقلل من وقت استخراج بشكل ملحوظ. ويؤكد التحليل الطيفي للمعدلين المغناطيسي والمتطاير للضوء وجود البكتين الإستريفي في الغالب في جميع العينات التي تم التحقيق فيها. [غراسينو وآخرون. 2016]

قشر الفاكهة العاطفة: وتعتبر الغلة الاستخراج، وحمض الجلاكتورون ودرجة استباك كمؤشرات لكفاءة استخراج. وكان أعلى عائد للبكتين التي تم الحصول عليها عن طريق استخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية 12.67٪ (حالات الاستخراج 85 درجة مئوية، 664 W/cm2، ودرجة الألف 2.0 و 10 دقيقة). وبالنسبة لهذه الظروف نفسها، تم إجراء استخراج التدفئة التقليدية وكانت النتيجة 7.95%. هذه النتائج تتفق مع دراسات أخرى، والتي تفيد في الوقت القصير لاستخراج فعالة من السكريات، بما في ذلك البكتين، هيميسيلولوز وغيرها من السكريات القابلة للذوبان في الماء، بمساعدة الموجات فوق الصوتية. ولوحظ أيضا أن العائد استخراج زيادة 1.6 أضعاف عندما ساعد استخراج بالموجات فوق الصوتية. أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها أن الموجات فوق الصوتية كانت تقنية فعالة وتوفير الوقت لاستخراج البكتين من قشر الفاكهة العاطفة. [Freitas de Oliveira وآخرون. 2016]

وخز الكمثرى Cladodes: بالموجات فوق الصوتية بمساعدة استخراج (الإمارات العربية المتحدة) من البكتين من Opuntia اللفي إنديكا (OFI) cladodes بعد محاولة إزالة mucilage باستخدام منهجية سطح الاستجابة. تم تحسين متغيرات العملية من خلال التصميم المركب المركزي المتفاوت من أجل تحسين عائد استخراج البكتين. وكان الشرط الأمثل التي تم الحصول عليها: سونيكيشن الوقت 70 دقيقة، ودرجة الحرارة 70، ودرجة الحرارة 1.5 ونسبة الماء المادي 30 مل / ز. تم التحقق من صحة هذه الحالة وكان أداء الاستخراج التجريبي 18.14% ± 1.41%، وهو ما كان مرتبطاً ارتباطاً وثيقاً بالقيمة المتوقعة (19.06%). وهكذا، استخراج بالموجات فوق الصوتية تقديم بديل واعد لعملية الاستخراج التقليدية بفضل كفاءته العالية التي تحققت في وقت أقل ودرجات حرارة أقل. البكتين المستخرجة من استخراج الموجات فوق الصوتية من أوفي كلادودس (UAEPC) لديه درجة منخفضة من استيرينفينت، وارتفاع محتوى حمض الأورونيك، وخصائص وظيفية هامة والنشاط الجيد لمكافحة التطرف. هذه النتائج هي في صالح استخدام الإمارات العربية المتحدة PC كمادة مضافة محتملة في صناعة المواد الغذائية. [بايار وآخرون. 2017]

عنب ثفل: في ورقة البحث "استخراج البكتينات بمساعدة الموجات فوق الصوتية من ثفل العنب باستخدام حامض الستريك: نهج منهجية استجابة السطح"، يتم استخدام سونيكيشن لاستخراج البكتينات من ثفل العنب مع حامض الستريك كعامل استخراج. وفقا لمنهجية سطح الاستجابة، أعلى عائد للبكتين (+ 32.3%) يمكن أن يتحقق عندما تتم عملية استخراج الموجات فوق الصوتية في 75 درجة مئوية لمدة 60 دقيقة باستخدام محلول حامض الستريك من درجة الحموضة 2.0. هذه السكريات البكدية، التي تتألف أساسا من وحدات حمض الجلاكتوكوروني (+ 97٪ من مجموع السكريات)، ومتوسط الوزن الجزيئي من 163.9kDa ودرجة من استesterification (DE) من 55.2٪.
يظهر مورفولوجيا سطح ثفل العنب الصوتي أن سونيكيشن يلعب دوراً هاماً في تفتي الأنسجة النباتي وتعزيز المحاصيل استخراج. وكان العائد التي تم الحصول عليها بعد استخراج بالموجات فوق الصوتية من البكتينات باستخدام الظروف المثلى (75 درجة مئوية، 60 دقيقة، ودرجة الألف 2.0) أعلى 20٪ من العائد الذي تم الحصول عليه عندما تم الاستخراج تطبيق نفس الظروف من درجة الحرارة والوقت ودرجة الألف، ولكن دون الموجات فوق الصوتية المساعده. وبالإضافة إلى ذلك، البكتينات من استخراج بالموجات فوق الصوتية أظهرت أيضا ارتفاع متوسط الوزن الجزيئي. [منجاريس فوينتس وآخرون. 2014]

Hielscher الفوق صوتيات يساعدك من الاختبار الأول إلى تسويق التطبيق الخاص بك.

من اختبار الجدوى إلى تحسين العملية والتركيب الصناعي – Hielscher الفوق صوتيات هو شريك حياتك لعمليات الموجات فوق الصوتية ناجحة!

مراجع الادب



حقائق تستحق العلم

البكتين

البكتين هو السكاريد غير متجانس بشكل طبيعي، والذي يوجد بشكل رئيسي في الفواكه مثل ثفل التفاح والحمضيات. البكتينات، والمعروفة أيضا باسم السكريات البكية، غنية بحمض الجلاكتوروني. داخل المجموعة البكية، تم تحديد العديد من السكريات المختلفة. الهوماولاكتورونات هي سلاسل خطية من α-(1-4)-المرتبطة د-حمض جلاكتوري. تتميز الغالاكتورونات المستبدل بوجود بقايا السكاريد المتدلية (مثل د-زيلوس أو د-أبيوز في الحالات المعنية من إكسيليولاكتورونان وأبيوغالاكتورونان) متفرعة من العمود الفقري لبقايا حمض د-جلاكتورون. يحتوي Rhamnogalacturonan I pectins (RG-I) على عمود فقري من الديساكشاريريد المتكرر: 4)-α-D-حمض غالاكتورون-(1,2)-α-L-rhamnose-(1). العديد من بقايا rhamnose لها سلاسل جانبية من السكريات المحايدة المختلفة. السكريات المحايدة هي أساسا D-غالاكتوز، L-أرابينوز وD-xylose. تختلف أنواع ونسب السكريات المحايدة مع أصل البكتين.
نوع هيكلي آخر من البكتين هو rhamnogalacturonan II (RG-II)، وهو متعدد السكاريد المعقد ومتفرع بدرجة عالية وأقل شيوعاً في الطبيعة. العمود الفقري للrhamnogalacturonan الثاني يتكون حصرا من وحدات حمض د-غالاكتوريك. البكتين المعزول له وزن جزيئي يتراوح عادة بين 60,000–130,000 غرام/مول، وتختلف مع الأصل وشروط الاستخراج.
Pectins هي ماده مضافه هامه مع تطبيقات متعددة في الاطعمه والمستحضرات الصيدلانية ، وكذلك في الصناعات الأخرى. ويستند استخدام البكتين علي قدرتها العالية لتشكيل هلام في وجود Ca2+ أيونات أو مذاب في انخفاض درجه الحموضة. هناك نوعان من pectins: منخفض-ميثوكريل البكتين (LMP) وعاليه-ميثوكريل البكتين (HMP). وتتميز نوعين من البكتين بدرجه من ميثيل (DM). في الاعتماد علي methylathion ، يمكن ان يكون البكتين اما عاليه البكتين ميثوكسي (DM>50) أو انخفاض البكتين ميثوكسي (DM<50). ويتميز عاليه ميثوكسي البكتين من خلال قدرتها علي تشكيل الهلام في وسط الحمضية (pH 2.0-3.5) تحت فرضيه ان السكروز في تركيز ما لا يقل عن 55 wt ٪ أو اعلي موجود. يمكن ان تشكل البكتين المنخفضة الميثوكسي الهلام علي مدي الأس الهيدروجيني أكبر (2.0-6.0) في وجود أيون ثنائي التكافؤ ، مثل الكالسيوم.
فيما يتعلق دبق من البكتين عاليه ميثوكريل ، والربط المتقاطع لجزيئات البكتين يحدث السندات الهيدروجين بسبب والتفاعلات مسعور بين الجزيئات. مع انخفاض ميثوكريل البكتين ، يتم الحصول علي دبق من الربط الايونيه عبر جسور الكالسيوم بين مجموعتين الكربوكسيل التي تنتمي إلى سلسلتين مختلفتين علي مقربه من بعضها البعض.
عوامل مثل الأس الهيدروجيني ، وجود الحلول الأخرى ، والحجم الجزيئي ، ودرجه methoxylation ، وعدد وموقف من السلاسل الجانبية ، وكثافة تهمه علي جزيء تؤثر علي خصائص دبق من البكتين. يتم تمييز نوعين من البكتين فيما يتعلق بقابليتها للذوبان. هناك للذوبان في الماء أو البكتين الحرة والمياه-غير قابله للذوبان البكتين. ويرتبط الذوبان في الماء البكتين لدرجه البلمره وكميه وموقف مجموعات الميثوكسيلي. بشكل عام ، يزيد الذوبان في الماء البكتين مع تناقص الوزن الجزيئي والزيادات في مجموعات الكربوكسيل استيريفيد. ومع ذلك ، الأس الهيدروجيني ، ودرجه الحرارة ، ونوع من مذاب التاثير الحالي الذوبان ، أيضا.
نوعيه إذا البكتين المستخدمة تجاريا عاده ما تكون أكثر تحديدا من قبل تشتت لها من قبل الذوبان المطلق. عندما يضاف مسحوق الجافة البكتين إلى الماء ، ومن المعروف ان تشكل ما يسمي “عيون السمك”. هذه الأسماك العينين هي كتل شكلت بسبب الترطيب السريع لمسحوق. “الأسماك العين” كتل لديها الجافة ، الأمم المتحدة الرطبة البكتين الاساسيه ، والتي هي مغلفه مع طبقه الخارجي رطبه للغاية من مسحوق مبلل. هذه الكتل من الصعب الرطب بشكل صحيح وانها تفرق فقط بطيئه جدا.

استخدام البكتينات

في صناعة الأغذية، يتم إضافة البكتين إلى مربى البرتقال، ينتشر الفاكهة، والمربى، والهلام، والمشروبات، والصلصات، والأطعمة المجمدة، والحلويات، ومنتجات المخابز. يستخدم البكتين في الهلام الحلويات لإعطاء بنية هلام جيدة، لدغة نظيفة ومنح الإفراج نكهة جيدة. كما يستخدم البكتين لتثبيت المشروبات البروتين الحمضية، مثل شرب اللبن، لتحسين الملمس، الفم يشعر واستقرار اللب في المشروبات القائمة على عصير وكبديل الدهون في المخبوزات. بالنسبة للسعرات الحرارية المخفضة / منخفضة السعرات الحرارية، يتم إضافة البكتينات كدهون و/أو استبدال السكر.
في صناعة الأدوية، يتم استخدامه للحد من مستويات الكولسترول في الدم واضطرابات الجهاز الهضمي.
وتشمل التطبيقات الصناعية الأخرى للبكتين تطبيقه في الأفلام الصالحة للأكل، كما استقرار مستحلب لمستحلبات المياه / النفط، كما معدّل الروائح والملدنة، كعامل التحجيم للورق والمنسوجات الخ.

مصادر البكتين

على الرغم من أن البكتين يمكن العثور عليها في جدران الخلية من معظم النباتات، ثفل التفاح وقشر البرتقال هما المصدران الرئيسيان للبكتينات المنتجة تجاريا منذ البكتينات هي من نوعية كبيرة. وتظهر مصادر أخرى في كثير من الأحيان سوء سلوك التبلور. في الفواكه، إلى جانب التفاح والحمضيات والخوخ والمشمش والكمثرى وغوافا، وكوينس، والخوخ، والتوت معروفة لكمية عالية من البكتين. ومن بين الخضروات والطماطم والجزر والبطاطا معروفة بمحتوياتها البكتين العالية.

طماطم

تتم معالجة ملايين الأطنان من الطماطم (Lycopersicon esculentum Mill.) سنويا لإنتاج منتجات مثل عصير الطماطم ومعجون وبوريه والكاتشب والصلصة والصلصة، مما يؤدي إلى توليد كميات كبيرة من النفايات. تتكون نفايات الطماطم، التي يتم الحصول عليها بعد الضغط على الطماطم من 33٪ من البذور، 27٪ من الجلد، و 40٪ اللب، في حين يحتوي ثوافل الطماطم المجففة 44٪ البذور و 56٪ اللب والجلد. نفايات الطماطم مصدر كبير لإنتاج البكتينات.