Tecnologia d'ultrasons Hielscher

Ultrasonic extracció pectina de fruites i Bio-residus

  • Pectins són un additiu alimentari molt freqüentment utilitzat, afegit principalment pels seus efectes de gelificants.
  • Extracció per ultrasons augmenta el rendiment i la qualitat dels extractes de pectina significativament.
  • La sonicació és coneguda pel seu procés d'intensificació dels efectes, que ja s'utilitzen en múltiples processos industrials.

 

Extracció de pectins i pectina

Cítrics fruites com closques i residus després de la guinda, són ideals per a l'extracció ultrasònica de pectins.La pectina és un polisacàrid natural complex (heteropolisacàrids) que es troba en particular en les parets cel·lulars de les fruites, especialment en els cítrics i l'orujo de Poma. L'alt contingut de pectina es troba en les closques de fruita tant de Poma com de cítrics. L'orujo de les pomes conté 10-15% de pectina sobre una base seca, mentre que la closca de cítrics conté un 20-30%. Pectins són biocompatibles, biodegradables i renovables i mostren grans propietats de gelificants i engrosament, la qual cosa els converteix en un additiu altament valorat. Pectins són àmpliament utilitzats en aliments, cosmètics i productes farmacèutics com a modificador de reologia com emulsionant, gelificants, agent d'envidrament, estabilitzador, i espessidor.
L'extracció de pectina convencional per a aplicacions industrials es realitza mitjançant un procés catalitzat per àcid (amb àcid nítric, clorhítric o sulfúric). L'extracció catalitzada per àcid és el procés més freqüentat per la producció de pectina industrial, ja que les altres tècniques d'extracció com l'ebullició directa (60 º C-100 º C) durant 24 hrs i el baix pH (1,0-3.0) són lents i baixes en rendiments i poden causar degradació tèrmica de la fibra extreta i el rendiment de la pectina es limita de vegades per les condicions del procés. No obstant això, l'extracció catalitzada per àcid ve amb els seus desavantatges, també: el tractament àcid dur provoca la despolimerització i la desesterificació de les cadenes de pectina, que afecta negativament la qualitat de la pectina. La producció de grans volums d'efluents àcids requereix post-processat i tractament costós de reciclatge, el que fa que el procés sigui una càrrega ambiental.

Ultrasònica pectina extracció

UIP4000hdT (4kW) processador ultrasònic per a l'extracció de pectines en un procés de línia industrial.Extracció ultrasònica és un tractament suau, no tèrmic, que s'aplica als processos alimentaris múltiples. Pel que fa a l'extracció de pectines de fruites i hortalisses, la sonicació produeix pectina d'alta qualitat. S'extreu per ultrasons pectines Excel per la seva àcid anhydrouronic, els continguts metoxil i calci pectate, així com el seu grau d'esterificació. Les condicions lleus de l'extracció ultrasònica impedeixen una degradació tèrmica del pectins sensibles a la calor.
La qualitat de la pectina i la puresa pot variar depenent de l'àcid anhidrogalacturonic, grau d'esterificació, cendra contingut de pectina extret. La pectina amb alt pes molecular i baixa cendra (per sota del 10%) contingut amb àcid anhidrogalacturonic alt (per sobre del 65%) són conegudes com a pectina de bona qualitat. Atès que la intensitat del tractament ultrasònic pot ser molt controlats amb precisió, les propietats de l'extracte de pectina pot ser influenciat per l'amplitud d'ajust, temperatura d'extracció, la pressió, temps de retenció i dissolvent.

Cèl·lula de flux UIP4000hdT per sonicació en línia a escala industrial

Reactor de flux ultrasònic

Sol · licitud d'informació




Tingueu en compte la nostra Política de privacitat.



beneficis:

  • major rendiment
  • millor qualitat
  • no tèrmic
  • reducció del temps d'extracció
  • la intensificació de processos
  • retro-encaix possible
  • extracció verd
Extracció ultrasònica es pot executar amb diversos dissolvents com l'aigua, àcid cítric, solució d'àcid nítric (HNO3, pH 2,0), o oxalat d'amoni/àcid oxàliic, que fa que també sigui possible integrar la sonicació en línies d'extracció existents (retro-fitting).

Extracte de pectina d'ultrasons Excel per:

  • alta capacitat de gelificants
  • dispersabilitat
  • color de la pectina
  • alta pectate de calci
  • menys degradació
  • Respectuós del medi ambient

Els residus de fruita com a font: Ultrasò d'alt rendiment ja s'ha aplicat amb èxit per aïllar pectines d'orujo de Poma, closques de fruites cítriques (com ara taronja, llimona, pomera), orujo de raïm, magrana, polpa de remolatxa sucrera, pell de Drac, cladodes de pera Espinosa, fruita de la passió pela, i closques de MANGO.

Ultrasonicators d'alt rendiment

Hielscher Ultrasonics és la teva parella per a processos d'extracció de botànics. Ja sigui que vulgueu extreure petites quantitats per a la investigació i l'anàlisi o processar grans volums per a la producció comercial, tenim l'extractor ultrasònic adequat per a vosaltres. El nostre processadors de laboratori ultrasònics així com la nostra ultrasonicadores bancaris i industrials són robustes, fàcils d'usar i construïdes per a operacions de 24 hores a 7 hores sota càrrega completa. Una àmplia gamma de Accessoris com sonotrodes (sondes / banyes ultrasònics) amb diferents mides i formes, cèl·lules de flux i reactors i boosters permeten la configuració òptima per a un procés específic d'extracció.
Totes les màquines ultrasòniques digitals estan equipades amb una pantalla tàctil de color, targeta SD integrada per protocolling automàtic de dades, i el control remot del navegador per al monitoratge de processos integrals. Amb els sistemes ultrasònics sofisticats de Hielscher, una estandardització d'alt procés i control de qualitat es fa simple.
Contacta'ns avui per parlar sobre els requisits del procés d'extracció. Estarem encantats d'ajudar-vos amb la nostra experiència a llarg termini en extraccions botàniques.
La següent taula dóna una indicació de la capacitat de processament aproximada de les ultrasonicators:

El volum de lot Velocitat de flux dispositius recomanats
10-2000 ml 20 a 400 ml / min UF200 ः t, UP400St
00,1-20 litres 00,2 a 4L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 a 10L / min UIP4000
N. A. 10 a 100 L / min UIP16000
N. A. major raïm de UIP16000

Contacti amb nosaltres / Demana'ns!

Demanar més informació

Utilitzeu el formulari següent, si voleu sol·licitar informació addicional sobre l'homogeneïtzació d'ultrasons. Estarem encantats d'oferir-vos un sistema d'ultrasons que compleixi els vostres requisits.









Tingueu en compte que Política de privacitat.


Resultats d'investigació d'extracció de pectina ultrasònica

Residus de tomàquet: Per evitar llargs temps d'extracció (12 – 24 h) en procediment de refluxament, l'ultrasonicación es va utilitzar per a la intensificació del procés d'extracció en termes de temps (15, 30, 45, 60 i 90 min). Depenent dels temps d'extracció, els rendiments de pectina obtinguts per primer pas d'extracció per ultrasons, a temperatures de 60 ° c i 80 ° c són 15,2 – 17,2% i 16,3 – 18,5%, respectivament. Quan s'aplicava un segon pas d'extracció ultrasònic, el rendiment de pectines a partir de residus de tomàquet es va augmentar a 34 – 36%, depenent de les temperatures i els temps). Òbviament, l'extracció d'ultrasons augmenta la ruptura de la matriu de la paret cel·lular de tomàquet, el que condueix a millors interaccions entre el dissolvent i el material extret.
Els pectines ultrasònicament extrets es poden classificar com a alt pectines metoxil (HM-pectina) amb les propietats de gelificants de conjunt ràpid (de > 70%) i un grau d'esterificació de 73.3 – 85.4%. n. el contingut de pectate de calci en pectina extret ultrasònicament es va mesurar entre 41,4% a 97,5%, depenent dels paràmetres d'extracció (temperatura i temps). A major temperatura d'extracció ultrasònica, els continguts pectate de calci són més alts (91 – 97%) i com a tal present paràmetre important de la capacitat de gelificants pectina en comparació amb l'extracció convencional.
Extracció convencional de dissolvent per una durada de 24 h dóna rendiments similars a pectina en comparació amb 15 min de tractament d'extracció ultrasònica. Pel que fa als resultats obtinguts es pot concloure que el tractament ultrasònic disminueix el temps d'extracció notablement. L'espectroscòpia NMR i FTIR confirmen l'existència de pectina predominantment esterificada en totes les mostres investigades. [Grassino et al. 2016]

Closca de fruita de la passió: El rendiment d'extracció, l'àcid galacturònic i el grau d'esterificació van ser considerats com els indicadors de l'eficiència d'extracció. major rendiment de pectina obtinguda per extracció assistida per ultrasons va ser 12,67% (condicions d'extracció 85 º C, 664 W/cm2, pH 2,0 i 10 min). Per aquestes mateixes condicions, es va realitzar una extracció de calefacció convencional i el resultat va ser del 7,95%. Aquests resultats estan d'acord amb altres estudis, que informen del curt temps per a l'extracció efectiva de polisacàrids, incloent-hi la pectina, hemicelloses i altres polisacàrids solubles en aigua, assistida per ultrasons. També es va observar que el rendiment d'extracció va augmentar 1,6 vegades quan l'extracció va ser assistida per ultrasò. Els resultats obtinguts van demostrar que l'ultrasò era un eficient i temps d'estalvi de la tècnica per a l'extracció de pectina de la pell de la passió fruita. [Freitas de Oliveira et al. 2016]

Cladodes de pera: Ultrasonic extracció assistida (eau) de pectina d'Opuntia Ficus indica (OFI), després de l'eliminació de mucílag es va tractar d'utilitzar la metodologia de la superfície de resposta. Les variables de procés van ser optimitzades pel disseny de compostos centrals isovariants per tal de millorar el rendiment d'extracció de pectina. L'òptima condició obtinguda va ser: temps de sonicació 70 min, temperatura 70, pH 1,5 i la relació aigua-material 30 ml/g. Aquesta condició va ser validada i el rendiment de l'extracció experimental era de 18,14% ± 1,41%, que estava estretament vinculat al valor previst (19,06%). D'aquesta manera, l'extracció ultrasònica presenta una prometedora alternativa al procés d'extracció convencional gràcies a la seva alta eficiència que es va aconseguir en menys temps i a temperatures més baixes. El pectina extret per extracció ultrasònica de OFI cladodes (UAEPC) té un baix grau d'esterificació, alt contingut en Àcid urònic, propietats funcionals importants i una bona activitat antiradical. Aquests resultats són a favor de l'ús de UAEPC com a potencial additiu en la indústria alimentària. [Bayar et al. 2017]

Orujo de raïm: En el treball de recerca "extracció assistida per ultrasons de pectines de l'orujo de raïm amb àcid cítric: un enfocament metodologia de la superfície de resposta", s'utilitza la sonicació per extreure pectines de l'orujo de raïm amb àcid cítric com l'agent d'extracció. Segons la metodologia de la superfície de resposta, el rendiment més alt de la pectina (∼ 32,3%) es pot aconseguir quan el procés d'extracció ultrasònica es porta a terme a 75 º C per 60 min utilitzant una solució d'àcid cítric del pH 2,0. Aquests polisacàrids pecètics, compostos principalment per unitats d'àcid galacturònic (∼ 97% del total de sucres), tenen un pes molecular mitjà de 163.9 kDa i un grau d'esterificació (de) del 55,2%.
La morfologia de la superfície de l'orujo de raïm ultrasons Mostra que la sonicació juga un paper important en la ruptura del teixit vegetal i millorar els rendiments d'extracció. El rendiment obtingut després de l'extracció ultrasònica de pectines utilitzant les condicions òptimes (75 ° c, 60 min, pH 2,0) va ser del 20% superior al rendiment obtingut quan l'extracció es va dur a terme aplicant les mateixes condicions de temperatura, temps i pH, però sense ultrasons Assistència. A més, pectines d'extracció ultrasònica també va exhibir un major pes molecular mitjà. [Minjares-Fuentes et al. 2014]

Hielscher ultrasons t'ajuda de la primera prova a la comercialització de la seva aplicació.

Des de proves de viabilitat fins a optimització de processos i instal·lació industrial – Hielscher ultrasons és la seva parella per als processos ultrasònics d'èxit!

Literatura / Referències



Fets que cal saber

Pectina

La pectina és un heteropolisacàrid d'origen natural, que es troba principalment en les fruites com l'orujo de Poma i fruites cítriques. Pectins, també coneguts com a polisacàrids pecètics, són rics en àcid galacturònic. Dins del grup pectic s'han identificat diversos polisacàrids diferents. Els homogalacturonans són cadenes lineals dels α-(1 – 4) lligats amb àcid D-galacturonic. Els galacturonans substituïts es caracteritzen per la presència de residus annexos del sacàrids (com la D-xilosa o D-apiosa en els respectius casos de xylogalacturonan i apiogalacturonan) de la ramificació d'una columna vertebral de residus D'àcids D-galacturònics. Rhamnogalacturonan I pectines (RG-I) contenen una columna vertebral del disacàrid que es repeteix: 4)-α-D-galacturonic (1, 2)-α-L-rhamnose-(1. Molts residus de rhamnose tenen cadenes laterals de diversos sucres neutres. Els sucres neutrals són principalment D-galactosa, L-arabinose i D-xilosa. Els tipus i les proporcions dels sucres neutres varien segons l'origen de la pectina.
Un altre tipus estructural de pectina és rhamnogalacturonan II (RG-II), que és un polisacàrid complex, altament ramificat i menys freqüentment trobat a la natura. La columna vertebral de la rhamnogalacturonan II consisteix exclusivament en unitats D'àcid D-galacturonic. La pectina aïllada té un pes molecular de l'habitual 60000 – 130000 g/mol, variant amb condicions d'origen i extracció.
Pectins és un additiu important amb múltiples aplicacions en aliments, productes farmacèutics, així com en altres indústries. L'ús de pectines es basa en la seva alta capacitat per formar gel en presència de camés de 2 d'ions o un solut a pH baix. Hi ha dues formes de pectines: la pectina baixa-metoxil (LMP) i l'alta metoxil pectina (HMP). Els dos tipus de pectina es distingeixen pel seu grau de metilació (DM). En dependència de methylathion, la pectina pot ser alta metoxy pectina (DM>50) o metòxia baixa pectina (DM<50). l'alt metoxy pectina es caracteritza per la seva capacitat per formar gels en un medi àcid (pH 2.0-3.5) sota la premissa que la sacarosa en una concentració de com a mínim 55% o superior és present. El metoxi pectina baix pot formar gels sobre un rang de pH més gran (2,0 – 6,0) en presència d'un ió divalents, com el calci.
Pel que fa a la gelació de la pectina d'alta methoxyl, l'enllaç creuat de molècules de pectina es produeix a causa de bons d'hidrogen i interaccions hidrofòbiques entre les molècules. Amb pectina baixa-methoxyl, la gelació s'obté de la vinculació iònica a través de ponts de calci entre dos grups carboxil pertanyents a dues cadenes diferents en estreta proximitat l'un de l'altre.
Factors com el pH, la presència d'altres soluts, la mida molecular, el grau de metoxilació, el nombre i la posició de les cadenes laterals, i la densitat de càrrega de la molècula influeixen en les propietats de la gelació de la pectina. Es distingeixen dos tipus de pectines pel que fa a la seva solubilitat. Hi ha pectina soluble en aigua o lliure i pectina insoluble en aigua. La solubilitat d'aigua de pectina està relacionada amb el seu grau de polimerització i la quantitat i posició de grups metoxil. En general, l'aigua-solubilitat de pectina augmenta amb la disminució de pes molecular i augmenta en grups carboxil esterificats. No obstant això, pH, temperatura, i el tipus de soluta d'influència present solubilitat, també.
La qualitat si l'ús comercial de pectina és generalment més determinat per la seva dispersabilitat que per la seva solubilitat absoluta. Quan la pectina en pols seca s'afegeix a l'aigua, se sap que forma l'anomenada “Ulls de peix”. Aquests ulls de peix són grups formats a causa de la ràpida hidratació de la pols. “Ull de peix” els grups tenen un nucli pectina sec i desmullat, que està recobert amb una capa exterior altament hidratada de pols humida. Aquests grups són difícils de mullar adequadament i es dispersa només molt lenta.

Ús de Pectins

A la indústria alimentària, la pectina s'afegeix a les melmelades, fruits escampats, melmelades, gelatines, begudes, salses, congelats, confiteria, i productes de pastisseria. La pectina s'utilitza en gelees de confiteria per donar una bona estructura de gel, una mossegada neta i conferir un bon alliberament de sabor. Pectina també s'utilitza per estabilitzar les begudes de proteïnes àcides, com ara beure iogurt, per millorar la textura, la boca-sensació i l'estabilitat de la polpa en els sucs de begudes i com a substitut de greix en els productes del forn. Per a la caloria-reduïda/baixa en calories, pectines s'afegeixen com un greix i/o reemplaçament de sucre.
En la indústria farmacèutica, s'utilitza per reduir els nivells de colesterol en sang i trastorns gastrointestinals.
Altres aplicacions industrials de la pectina inclouen la seva aplicació en films comestibles, com a estabilitzador d'emulsió per a emulsions d'aigua/oli, com a modificador reològic i plastificant, com a agent de dimensionament de paper i tèxtil, etc.

Fonts de pectina

Encara que la pectina es pot trobar a les parets cel·lulars de la majoria de les plantes, l'orujo de Poma i la pela de taronja són les dues grans fonts de pectines produïts comercialment ja que els seus pectines són de gran qualitat. Altres fonts mostren sovint el comportament de l'gelificants pobres. En els fruits, a més de Poma i cítrics, préssecs, albercocs, peres, guaves, codony, prunes, i groselles són conegudes per la seva gran quantitat de pectina. Entre les verdures, els tomàquets, les pastanagues i les patates són conegudes pel seu alt contingut en pectina.

tomàquet

Milions de tones de tomàquets (Lycopersicon esculentum Mill.) es processen anualment per produir productes com el suc de tomàquet, pasta, puré, Ketchup, salsa i salsa, resultant en la generació de grans quantitats de deixalles. Els residus de tomàquet, obtinguts després de prémer el tomàquet es compon de 33% llavor, 27% pell, i 40% polpa, mentre que l'orujo de tomàquet sec conté 44% llavor i 56% polpa i pell. Els residus de tomàquet és una gran font per produir pectins.