Vyšší výnosy pektinu s ultrazvukovou extrakcí

Ultrazvuková extrakce má za následek vysoké výnosy vynikající kvality pektinů. Pomocí použití ultrazvuku, cenné pektiny mohou být účinně vyrobeny z ovocného odpadu (např. by-produkty ze zpracování šťávy) a jiné biologické suroviny. Ultrazvuková extrakce pektinu vyniká jinými extrakčními technikami tím, že produkuje vyšší výnosy, dává vynikající kvalitu pektinu a rychlý extrakční postup.

Zesílená extrakce pektinu sonikacemi

Pektin se používá jako želírující, emulgační a zahušťovadlo v mnoha potravinářských výrobcích, stejně jako složka v kosmetice a léčivech. Konvenční průmyslová extrakce pektinu se provádí extrakcí horkou vodou, kde je surovina, jako jsou citrusové slupky, jablečné výlisky a další ovocný odpad, namočena v horké vodě o teplotě 60–100 °C při nízkém pH (přibližně pH 1,5 – 3,5) po dlouhou dobu. To mění konvenční extrakci horké vody na časově a energeticky náročný proces, který často není ani dostatečně účinný, aby uvolnil celé množství pektinů dostupných v surovině.
Za účelem překonání neefektivnosti konvenční výrobní metody se ultrazvuková extrakce aplikuje jako technika zesílení procesu, která snižuje dobu extrakce a výrazně maximalizuje výnos pektinu ve srovnání s tradiční extrakcí teplé vody.

Výhodou ultrazvukové pectinové extrakce

Ultrazvuková extrakce se používá v mnoha oblastech výroby extraktu, například botanické a bylinné extrakty pro potraviny, doplňky stravy, léčiva a kosmetiku. Velmi prominentním příkladem ultrazvukové extrakce je extrakce kanabidiolu (CBD) a dalších sloučenin z rostliny konopí.
Ultrazvuková extrakce je netetální extrakční technika, která zabraňuje tím bioaktivním sloučeninám proti tepelné degradaci. Všechny ultrazvukové procesní parametry, jako je amplituda, intenzita, čas, teplota a tlak, lze přesně ovládat. To umožňuje přesnou kontrolu procesů a kvality a usnadňuje opakování a reprodukci po získání výsledků extrakce. Výrobci extraktů hodnotu ultrazvuku pro spolehlivou opakovatelnost procesu, který pomáhá standardizovat procesy a produkty.

Procesní parametry pro ultrazvukovou extrakci pektinu

  • Intenzita použití ultrazvuku
  • Teplota
  • hodnota pH
  • čas
  • Velikost částic suroviny

 

Žádost o informace





Ultrasonicator UIP4000hdT je výkonný extraktor pro průmyslovou výrobu pektinu.

Ultrazvukový extraktor UIP4000hdT je výkonný extraktor o 4kW pro průmyslovou výrobu pektinu.

 

V tomto videu vám představíme vysoce účinnou ultrazvukovou extrakci pektinu z grapefruitové kůry pomocí sondového sonikátoru UP200Ht. Sonikace je vysoce účinná metoda výroby vysoce kvalitních pektinových výnosů z vedlejších produktů ovoce a zeleniny. Ultrazvuková extrakce přináší vyšší množství pektinu a vynikající kvalitu při kratší době zpracování.

Extrakce pektinu z grapefruitové kůry pomocí Sonikátoru UP200Ht

Miniatura videa

 
Protokol pro ultrazvukovou extrakci pektinu z grapefruitové kůry demonstrovaný ve videu výše najdete zde!
 

Stanovení příslušných parametrů procesu umožňuje optimalizovat proces ultrazvukové extrakce na nejvyšší účinnost a vynikající kvalitu extraktu.
Například velikost částic suroviny (např. citrusové kůry) je důležitým faktorem: Menší velikost částic znamená větší plochu pro působení ultrazvukových vln. Malá velikost částic má za následek vyšší výtěžek pektinu, nižší stupeň methylace a větší poměr rhamnogalakturonanových oblastí.
Hodnota pH extrakčního rozpouštědla (tj. voda + kyselina) je dalším důležitým parametrem. Když je pektin extrahován v kyselém prostředí, mnoho rhamnogalakturonanových rozvětvených oblastí polymeru se rozkládá, takže zůstávají hlavně homogalakturonan "rovné" oblasti s několika neutrálními molekulami cukru připojenými na nebo v hlavním lineárním řetězci.
Ultrazvuková extrakce pektinu snižuje dobu extrakce a snižuje požadovanou teplotu procesu, což snižuje pravděpodobnost nežádoucí modifikace pektinu kyselinami. To umožňuje používat kyseliny za omezených podmínek, aby bylo možné přesně upravit pektiny podle požadavků na výrobek.

Co dělá ultrazvukové pektin extrakce tak efektivní?

Vliv ultrazvukové extrakce přímo ovlivňuje otok, perforaci a zlomení buněčných stěn. Ultrazvukem indukovaný přenos hmoty způsobuje hydrataci pektinózního materiálu ve střední lamele, což vede k rozpadu vegetálních tkání. Ultrazvukové kavitace a smykové síly přímo ovlivňují buněčné stěny a rozbijí je. Tyto mechanismy mají za následek vysoce efektivní výsledky ultrazvukové extrakce.

Ultrazvuková extrakce je vysoce účinná technika uvolňování pektinů z grapefruitové kůry. Tento obrázek ukazuje sonikátor UP200Ht extrahující pektiny z grapefruitové kůry pomocí vody jako rozpouštědla.Ultrazvukem extrahovaný pektin (také akustická kavitace asistovaná extrahovaným pektinem, zkratka ACAE), který měl nižší molekulovou hmotnost a stupeň methoxylace, byl bohatší v oblasti rhamnogalacturonan-I s dlouhými postranními řetězci ve srovnání s konvenčním teplem extrahovaným pektinem z chemické a FT-IR analýzy. Spotřeba energie pro extrakci ulgtrasonického pektinu byla výrazně nižší než konvenční metoda ohřevu, což naznačuje jeho slibné použití v průmyslovém měřítku.
(srov. Wang et al., 2017)
Wang a jeho kolegové (2017) také podporují, že ultrazvukem asistovaná extrakce se ukázala jako ekonomičtější a ekologičtější proces s vyšší účinností a nižšími náklady ve srovnání s konvenční extrakcí tepla.
 

Ultrazvuku významně podporuje enzymatickou extrakci pektinů z cukrové řepy. Snímky SEM ukazují dopad ultrazvuku na narušení buněk a uvolňování pektinu.

SEM zbytkových cukrových řízků při zvětšení 1000x: a) před extrakcí a po extrakci pektinu pomocí b) Xylanasae (250 U/g), c) celulázy (300 U/g), d) xylanasae+celulázy (1:1) a e) xylanasae+celulázy (1:1,5) a f) xylanasae+celulázy (1:2).
(studie a obrázky: Abou-Elseoud et al., 2021)

 

Ultrazvuková botanická extrakce poskytuje vyšší výnosy. Homogenizátor Hielscher UIP2000hdT, 2000 wattů je dostatečně výkonný, aby snadno extrahoval dávky od 10 litrů do 120 litrů.

Ultrazvuková extrakce botaniky - 30 litrů / 8 galonů šarže

Miniatura videa

 

Jak ultrazvukové pectin extrakce práce?

Ultrazvuková extrakce je založena na sonomechanických účincích ultrazvuku s vysokou intenzitou. Chcete-li podpořit a zesílit extrakci pektinu prostřednictvím ultrazvukové ultrazvukové vlny jsou spojeny pomocí ultrazvukové sondy (také nazývané ultrazvukový roh nebo sonotroda) do kapalného média, tj. Ultrazvukové vlny procházejí kapalinou a vytvářejí střídavé nízkotlaké / vysokotlaké cykly. Během nízkotlakých cyklů vznikají nepatrné vakuové bubliny (tzv. kavitační bubliny), které rostou v několika tlakových cyklech. Během těchto cyklů růstu bublin vstupují rozpuštěné plyny v kapalině do vakuové bubliny, takže vakuová bublina se přemění na rostoucí plynové bubliny. Při určité velikosti, kdy bubliny nemohou absorbovat více energie, prudce implodují během vysokotlakého cyklu. Bublinová imploze se vyznačuje intenzivními kavitačními silami, včetně velmi vysokých teplot a tlaku dosahujících až 4000 K a 1000atm; a odpovídající rozdíly při vysokých teplotách a tlaku. Tyto ultrazvukem generované turbulence a smykové síly rozbít rostlinné buňky a uvolnit intracelulární pektiny do rozpouštědla na bázi vody. Vzhledem k tomu, ultrazvukové kavitace vytváří velmi intenzivní přenos hmoty, sonikace má za následek mimořádně vysoké výnosy ve velmi krátkém čase zpracování.

Ultrazvukové disruptory se používají pro extrakce ze zdrojů fyto (např. rostliny, řasy, houby)

Ultrazvuková extrakce z rostlinných buněk: mikroskopický příčný úsek (TS) ukazuje mechanismus činnosti během ultrazvukové extrakce z buněk (zvětšení 2000x) [zdroj: Vilkhu et al. 2011]

Ultrasonicator UIP2000hdT je extraktor 2kW pro průmyslovou výrobu pektinu.

Ultrazvukový dávkový extraktor UIP2000hdT s kascatrode roh

Pektiny extrahované z ovocného odpadu

Ultrazvuková extrakce je vysoce účinná pro výrobu vysoce kvalitních pektinů z citrusového odpadu.Ovocný odpad, jako jsou slupky, zbytky ovocné buničiny (po lisování ovocnými šťávami) a další plodové by-produkty jsou často bohatými zdroji pektinu. Zatímco ovocné odpady se často používají jako krmivo pro zvířata, extrakce pektinu je cennějším využitím ovocného odpadu.
Ultrazvuková extrakce pektinu se již úspěšně provádí s citrusovými slupkami (jako jsou pomeranče, mandarinky, grapefruity), melounové slupky, jablečné výlisky, cukrová řepa, mango slupky, rajčatový odpad, stejně jako jackfruit, mučenka, fíkové slupky mezi ostatními.

Případové studie ultrazvukové pectinové extrakce

Vzhledem k nevýhodám konvenční extrakce pektinu teplem, výzkum a průmysl již zkoumaly inovativní alternativy, jako je ultrazvuková extrakce. Tím je k dispozici dostatek informací o procesních parametrech pro různé suroviny, stejně jako data optimalizace procesů.

Ultrazvuková extrakce pektinu z jablečného pořízí

Dranca a Oroian (2019) zkoumali ultrazvukem asistovaný proces extrakce pektinu z jablečného pokruše, který používal různé ultrazvukové podmínky a používal design povrchu odezvy Box-Behnken. Zjistili, že ultrazvuková amplituda silně ovlivňuje výtěžnost a stupeň esterifikace extrahovaného pštinu, zatímco extrakční pH mělo velký vliv na všechny tři odpovědi, tj. Optimální podmínky pro extrakci byly 100% amplituda, pH 1,8, poměr pevné kapaliny 1:10 g/ml a 30 min sonikace. Za těchto podmínek byl výnos pektinu 9,183 % a měl obsah GalA 98,127 g/100 g a 83,202% stupeň esterifikace. Chcete-li nastavit výsledky ultrazvukem extrahovaného pektinu ve vztahu s komerčním pektinem, vzorek pektinu získaný ultrazvukovou extrakcí za optimálních podmínek byl porovnán s komerčními vzorky citrusů a jablek pektin ft-IR, DSC, reologické analýzy a SEM. První dvě techniky zdůraznily některé zvláštnosti vzorku pektinu extrahovaného ultrazvukovou extrakcí, jako je užší distribuční rozsah molekulové hmotnosti, uspořádané molekulární uspořádání a vysoký stupeň esterifikace, který byl podobný komerčně dostupným jablečným pektinům. Analýza morfologických vlastností ultrazvukem získaného vzorku naznačuje způsob stanovení mezi rozložením velikosti fragmentů tohoto vzorku a jeho obsahem GalA na jedné straně a kapacitou příjmu vody na druhé straně. Viskozita ultrazvukem extrahovaného roztoku pektinu byla mnohem vyšší než u roztoků vyrobených pomocí komerčního pektinu, což možná kvůli vysoké koncentraci kyseliny galakturonové. Při zvažování také vysoký stupeň esterifikace, To by mohlo vysvětlovat, proč viskozita byly vyšší pro ultrazvukem extrahované pektin. Výzkumníci k závěru, že čistota, struktura a reologické chování pektinu extrahované ultrazvukové extrakce z Malus domestica 'Fălticeni' jablečný pokrutin naznačuje slibné aplikace této rozpustné vlákniny. (srov. & Oroian 2019)

Ultrazvuková metoda extrakce pektinu vyniká

  • vyšší výnosy
  • rychlejší zpracování
  • mírnější podmínky zpracování
  • Vyšší celková efektivita
  • jednoduchý a bezpečný provoz
  • rychlá RoI

Vysoce výkonný ultrazvukový extraktor pro výrobu pektinu

Ultrazvukový extraktor UIP4000hdT s průtokovým nastavením pro extrakci pektinuUltrazvuková extrakce je spolehlivá technologie zpracování, která usnadňuje a urychluje produkci vysoce kvalitních pektinů různých surovin, jako jsou citrusové plody a slupky, jablečný pomace a mnoho dalších. Hielscher Ultrazvuk portfolio pokrývá celou řadu od kompaktních laboratorních ultrasonicators na průmyslové extrakční systémy. Tím, my v Hielscher vám může nabídnout nejvhodnější ultrasonicator pro vaše předpokládané kapacity procesu. Náš dlouholetý zkušený personál vám pomůže od testů proveditelnosti a optimalizace procesů až po instalaci vašeho ultrazvukového systému na konečné úrovni výroby.
Malý otisk nohou našich ultrazvukových extraktorů, stejně jako jejich univerzálnost v možnostech instalace, aby se vešly i do malých prostorů pektin zařízení. Ultrazvukové procesory jsou instalovány po celém světě v potravinářských, farmaceutických a nutričních doplněk výrobních zařízení.

Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Hromadná dávkaprůtokDoporučené Devices
1 až 500 ml10 až 200 ml / minUP100H
00,1 až 20L00,2 až 4 litry / minUIP2000hdT
10 až 100L2 až 10 l / minUIP4000hdT
na10 až 100L / minUIP16000
navětšíhrozen UIP16000

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Požádejte o další informace

Použijte níže uvedený formulář a vyžádejte si další informace o ultrazvukových extraktorech pro výrobu pektinu, aplikace a ceny. Rádi s vámi probereme váš proces extrakce pektinu a nabídneme vám ultrazvukový systém, který vyplňuje vaše požadavky!









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


Hielscher Ultrazvuk – Sofistikované odsávací zařízení

Hielscher Ultrazvuk produktové portfolio pokrývá celou řadu vysoce výkonných ultrazvukových extraktorů z malého až velkého rozsahu. Další příslušenství umožňuje snadnou montáž nejvhodnější konfigurace ultrazvukového zařízení pro proces extrakce pektinu. Optimální ultrazvukové nastavení závisí na předpokládané kapacitě, objemu, surovině, dávkovém nebo vloženém procesu a časové ose.

Dávka a vložené

Hielscher ultrasonicators lze použít pro dávkové a kontinuální průtok přes zpracování. Ultrazvukové dávkové zpracování je ideální pro testování procesů, optimalizaci a malou až střední úroveň výroby. Pro výrobu velkých objemů pektinu může být výhodnější inline zpracování. Kontinuální proces inline míchání vyžaduje sofistikované nastavení – sestávající z čerpadla, hadic nebo potrubí a nádrží -, ale to je vysoce efektivní, rychlý a vyžaduje podstatně méně práce. Hielscher Ultrazvuk má nejvhodnější extrakce nastavení pro vaše extrakční objem a cíle procesu.

Ultrazvukové extraktory pro každou kapacitu produktu

UIP4000hdT proud pro vloženou sonikaci v průmyslovém měřítkuHielscher Ultrazvuk sortiment pokrývá celé spektrum ultrazvukových procesorů z kompaktních laboratorních ultrasonicators přes bench-top a pilotní systémy plně-průmyslové ultrazvukové procesory s kapacitou pro zpracování kamionů za hodinu. Kompletní sortiment nám umožňuje nabídnout vám nejvhodnější ultrazvukový extraktor pro vaši surovinu obsahující pektin, procesní kapacitu a výrobní cíle.
Ultrazvukové stolní systémy jsou ideální pro testy proveditelnosti a optimalizaci procesů. Lineární scale-up založený na zavedených procesních parametrech velmi usnadňuje zvýšení zpracovatelských kapacit z menších šarží na plně komerční výrobu. Up-škálování lze provést buď instalací výkonnější ultrazvukové odsávací jednotky nebo shlukování několik ultrasonicators paralelně. S UIP16000, Hielscher nabízí nejsilnější ultrazvukový extraktor po celém světě.

Přesně řiditelných amplitud pro optimální výsledky

Všechny Hielscher ultrasonicators jsou přesně kontrolovatelné a tím spolehlivé pracovní koně ve výrobě. Amplituda je jedním z klíčových parametrů procesu, které ovlivňují účinnost a účinnost ultrazvukové extrakce pektinu z ovoce a biologického odpadu.
Hielscher ultrasonicators mohou být dálkově ovládány pomocí ovládání prohlížeče. Parametry sonikace lze sledovat a přesně přizpůsobit požadavkům procesu.Všechny Hielscher sonikátory umožňují přesné nastavení amplitudy. Sonotrody a posilovací rohy jsou příslušenstvím, které umožňuje upravit amplitudu v ještě širším rozsahu. Hielscher průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy a dodávat požadovanou ultrazvukovou intenzitu pro náročné aplikace. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24 hodin denně, 7 dní v týdnu.
Přesné nastavení amplitudy a trvalé sledování parametrů ultrazvukového procesu pomocí inteligentního softwaru vám dávají možnost zacházet se surovinou s nejúčinnějšími ultrazvukovými podmínkami. Optimální použití ultrazvuku pro nejlepší výsledky extrakce!
Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje nepřetržitý provoz v náročných a náročných prostředích. Díky tomu je hielscherovo ultrazvukové zařízení spolehlivým pracovním nástrojem, který splňuje vaše požadavky na extrakci.

Snadné a bezrizikové testování

Ultrazvukové procesy mohou být zcela lineární škálované. To znamená, že každý výsledek, kterého jste dosáhli pomocí laboratoře nebo bench-top ultrasonicator, lze škálovat na přesně stejný výstup pomocí přesně stejné parametry procesu. Díky ultrazvuku ideální pro bezrizikové testování proveditelnosti, optimalizace procesů a následnou implementaci do komerční výroby. Kontaktujte nás, abyste se dozvěděli, jak použití ultrazvuku může zvýšit produkci pektinového extraktu.

Nejvyšší kvalita – Navrženo a vyrobeno v Německu

Jako rodinný podnik Hielscher upřednostňuje nejvyšší standardy kvality svých ultrazvukových procesorů. Všechny ultrasonicators jsou navrženy, vyrobeny a důkladně testovány v naší centrále v Teltow poblíž Berlína v Německu. Robustnost a spolehlivost ultrazvukového zařízení Hielscher z něj činí pracovního koně ve vaší výrobě. Provoz 24/7 při plném zatížení a v náročných prostředích je přirozenou charakteristikou vysoce výkonných mixérů Hielscher.

Žádost o informace





Ultrazvukové homogenizátory s vysokým smykem se používají v laboratorních, stolních, pilotních a průmyslových zpracováních.

Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakce v laboratoři, pilotním a průmyslovém měřítku.


O společnosti Pectins

Pektin je rozvětvený heteropolysacharid skládající se ze segmentů galakturonanu s dlouhým řetězcem a dalších neutrálních cukrů, jako je rhamnosa, arabinóza, galaktóza a xylóza. Abychom byli konkrétnější, pektin je blok kopolymeru skládající se z 1,4-α-vázané kyseliny galakturonové a 1,2-vázané rhamnosy s postranními větvemi β-D-galaktózy, L-arabinózy a dalších cukerných jednotek. Vzhledem k tomu, že v pektinu se nachází několik cukerných částí a různé úrovně methylesterifikace, pektin nemá definovanou molekulovou hmotnost jako jiné polysacharidy. Pektin, který je určen pro použití v potravinách, je definován jako heteropolysacharid obsahující nejméně 65% jednotek kyseliny galakturonové. Použitím specifických extrakčních podmínek mohou být pektiny úspěšně modifikovány a funkcionalizovány tak, aby splňovaly specifické požadavky. Výroba funkcionalizovaných a modifikovaných pektinů je zajímavá pro speciální aplikace, např. nízkomethoxylovaný pektin pro léčiva.

Jak se odděluje pektin od extraktového roztoku?

Srážení pektinu po ultrazvukové extrakci: Přidání ethanolu do extraktového roztoku může pomoci oddělit pektin procesem zvaným srážení. Pektin, komplexní polysacharid nacházející se v buněčných stěnách rostlin, je za normálních podmínek rozpustný ve vodě. Změnou prostředí rozpouštědla přidáním ethanolu však lze rozpustnost pektinu snížit, což vede k jeho vysrážení z roztoku.

Níže vám vysvětlíme chemii srážení pektinu pomocí ethanolu:

  • Narušení vodíkových vazeb: Molekuly pektinu jsou drženy pohromadě vodíkovými vazbami, které přispívají k jejich rozpustnosti ve vodě. Ethanol narušuje tyto vodíkové vazby tím, že soutěží s molekulami vody o vazebná místa na molekulách pektinu. Jak molekuly ethanolu nahrazují molekuly vody kolem molekul pektinu, vodíkové vazby mezi molekulami pektinu slábnou, čímž se snižuje jejich rozpustnost v rozpouštědle.
  • Snížená polarita rozpouštědla: Ethanol je méně polární než voda, což znamená, že má nižší schopnost rozpouštět polární látky, jako je pektin. Jak se do extraktového roztoku přidává ethanol, celková polarita rozpouštědla klesá, takže je méně příznivé pro to, aby molekuly pektinu zůstaly v roztoku. To vede k vysrážení pektinu z roztoku, protože se stává méně rozpustným ve směsi ethanolu a vody.
  • Zvýšená koncentrace pektinu: Jak se molekuly pektinu vysrážejí z roztoku, koncentrace pektinu ve zbývajícím roztoku se zvyšuje. To umožňuje snadnější oddělení pektinu od kapalné fáze filtrací nebo odstřeďováním.

Literatura / Reference

Rádi probereme váš proces.

Pojďme se spojit.