Εκχύλιση πηκτίνης από φλούδα γκρέιπφρουτ με συσκευή υπερήχων

Οι πηκτίνες από παραπροϊόντα φρούτων, όπως οι φλούδες ή ο πολτός, εκχυλίζονται με πολύ υψηλή αποδοτικότητα με τη χρήση εκχυλιστών υπερήχων. Ως αξιόπιστη, απλή και ασφαλής στη λειτουργία μέθοδος εκχύλισης πηκτίνης, η κατεργασία με υπερήχους αυξάνει την απόδοση και την ποιότητα της πηκτίνης, επιταχύνοντας παράλληλα την παραγωγή. Παρακάτω παρουσιάζουμε την αποτελεσματική τεχνική εκχύλισης πηκτίνης από φλούδα γκρέιπφρουτ με υπερήχους.

Εκχύλιση πηκτίνης με υπερήχους βήμα προς βήμα

Η εκχύλιση πηκτίνης με υπερήχους περιγράφει την εφαρμογή υπερήχων ισχύος για την προώθηση της απελευθέρωσης πηκτινών από μια πρώτη ύλη (π.χ. φλούδες φρούτων, παραπροϊόντα εσπεριδοειδών). Η κατεργασία με υπερήχους αποτελεί καθιερωμένη τεχνική για τη διάρρηξη των κυτταρικών τοιχωμάτων και την απελευθέρωση πηκτίνης από φυτικό υλικό.
Το ακόλουθο πρωτόκολλο για την εκχύλιση πηκτίνης από φλούδες γκρέιπφρουτ με υπερήχους, με χρήση συσκευής υπερήχων με καθετήρα και επακόλουθη καταβύθιση με αιθανόλη:


Υλικά που χρησιμοποιήθηκαν:

• 50gr φλούδας γκρέιπφρουτ
• 200mL καθαρισμένου νερού
• 400mL αιθανόλης
• Συσκευή υπερήχων UP200St + ηχοτρόδιο S26d14
• Γυάλινα ποτήρια ζέσεως

Προετοιμασία πρώτης ύλης:

• Προμηθευτείτε φλούδα εσπεριδοειδών ως πρώτη ύλη. Σε αυτό το πρωτόκολλο χρησιμοποιούμε φλούδες γκρέιπφρουτ.
• Πλύνετε σχολαστικά τη φλούδα των εσπεριδοειδών για να απομακρύνετε τυχόν ρύπους ή υπολείμματα.
• Κόψτε τη φλούδα των εσπεριδοειδών σε μικρά κομμάτια για να αυξήσετε τη διαθέσιμη επιφάνεια για την εκχύλιση.

Επιλογή διαλύτη:
Το νερό είναι ο προτιμώμενος διαλύτης για την εκχύλιση, καθώς είναι οικονομικό και μη τοξικό. Το νερό χρησιμοποιείται συνήθως για την εκχύλιση πηκτίνης λόγω της ικανότητάς του να διαλυτοποιεί την πηκτίνη χωρίς να προκαλεί αποικοδόμηση. Η προσθήκη μικρής ποσότητας οξέων (π.χ. κιτρικού οξέος, οξικού οξέος, νιτρικού ή υδροχλωρικού οξέος) στο νερό που χρησιμοποιείται ως διαλύτης συμβάλλει στη διαλυτοποίηση της πηκτίνης από φυτικά υλικά και ενισχύει τη διαδικασία εκχύλισης. Η ρύθμιση του διαλύτη σε τιμή pH περίπου 2–3 αποτελεί μια καλή κατευθυντήρια τιμή.
 
Διαδικασία εκχύλισης με υπερήχους:

• Τοποθετήστε περίπου 50 gr ψιλοκομμένης φλούδας εσπεριδοειδών σε ποτήρι ζέσεως ή φιάλη.
• Προσθέστε περίπου 200 ml του επιλεγμένου διαλύτη στη φλούδα των εσπεριδοειδών.
• Χρησιμοποιήστε μια συσκευή υπερήχων με καθετήρα για να υποβάλετε το μείγμα σε κατεργασία με υπερηχητικά κύματα. Χρησιμοποιούμε τον UP200Ht, έναν ισχυρό εκχυλιστή υπερήχων 200 watts, εξοπλισμένο με το ηχοτρόδιο S26d14. Ρυθμίστε το πλάτος ταλάντωσης στο 100%.
• Υποβάλετε το μείγμα σε κατεργασία με υπερήχους για περίπου 10 min, μέχρι να επιτευχθεί η βέλτιστη εκχύλιση.

Διήθηση:
Μετά την κατεργασία με υπερήχους, διηθήστε το μείγμα χρησιμοποιώντας ένα λεπτό πλέγμα ή διηθητικό ύφασμα που έχει προηγουμένως διαβραχεί, ώστε να διαχωρίσετε το διάλυμα της εκχυλισμένης πηκτίνης από το στερεό υπόλειμμα, δηλαδή τα σωματίδια της φλούδας γκρέιπφρουτ. Η επανάληψη αυτού του βήματος διήθησης αρκετές φορές διασφαλίζει την απομάκρυνση όλων των στερεών υπολειμμάτων.
 

Καταβύθιση με αιθανόλη:

• Για την καταβύθιση της πηκτίνης από το διάλυμα που προέκυψε από την εκχύλιση, η αιθανόλη χρησιμοποιείται συνήθως ως παράγοντας καταβύθισης ή διακοπής της διεργασίας.
• Μεταφέρετε το διηθημένο διάλυμα πηκτίνης σε καθαρό δοχείο.
• Προσθέστε σταδιακά αιθανόλη στο διάλυμα πηκτίνης υπό συνεχή ανάδευση. Η αναλογία αιθανόλης προς διάλυμα πηκτίνης ποικίλλει, αλλά συνήθως είναι περίπου 2:1 (αιθανόλη: διάλυμα) κατ’ όγκο.
• Συνεχίστε να προσθέτετε αιθανόλη μέχρι να επιτευχθεί τελική συγκέντρωση αιθανόλης περίπου 70–80% στο διάλυμα. Αυτή η συγκέντρωση προάγει την καταβύθιση της πηκτίνης.
• Αφήστε το μείγμα σε ηρεμία για επαρκές χρονικό διάστημα, συνήθως αρκετές ώρες ή όλη τη νύχτα, ώστε να διευκολυνθεί η καταβύθιση.
• Μετά την καταβύθιση, συλλέξτε την καταβυθισμένη πηκτίνη με φυγοκέντρηση ή διήθηση.
• Πλύνετε την καταβυθισμένη πηκτίνη με αιθανόλη για να απομακρύνετε τις προσμείξεις και τον υπολειμματικό διαλύτη.
• Τέλος, ξηράνετε την καθαρισμένη πηκτίνη υπό κενό ή σε χαμηλή θερμοκρασία για να απομακρύνετε τυχόν εναπομένουσα υγρασία.

Καθώς η περιεκτικότητα σε πηκτίνη και η πρώτη ύλη από φρούτα υπόκεινται σε φυσικές διακυμάνσεις, η διαδικασία εκχύλισης ενδέχεται να χρειάζεται ανάλογη προσαρμογή. Αυτό σημαίνει ότι οι συγκεκριμένες συνθήκες εκχύλισης και καταβύθισης μπορεί να χρειάζεται να βελτιστοποιηθούν ανάλογα με το είδος της φλούδας εσπεριδοειδών, την ωριμότητα, την απόδοση σε πηκτίνη και τις επιθυμητές ιδιότητες της πηκτίνης. Αναλυτικές τεχνικές, όπως η σταθμική ανάλυση ή οι φασματοφωτομετρικές μέθοδοι, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον ποσοτικό προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε πηκτίνη και την αξιολόγηση της αποδοτικότητας της εκχύλισης.

Εικόνες ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM) του υπολειμματικού πολτού ζαχαρότευτλων σε μεγέθυνση 1000x: (a) πριν από την εκχύλιση και μετά την εκχύλιση πηκτίνης με χρήση (b) Xylanasae (250 U/g), (c) κυτταρινάσης (300 U/g), (d) Xylanasae+κυτταρινάσης (1:1), και (e) Xylanasae+κυτταρινάσης (1:1,5), και (f) Xylanasae+κυτταρινάσης (1:2).
(μελέτη και εικόνες: Abou-Elseoud et al., 2021)

Βιομηχανική εκχύλιση πηκτίνης με συσκευές υπερήχων Hielscher

Η ίδια διαδικασία εκχύλισης πηκτίνης με υπερήχους που παρουσιάζεται παραπάνω μπορεί να κλιμακωθεί γραμμικά για βιομηχανική παραγωγή εντός γραμμής. Η χρήση αντιδραστήρα υπερήχων με κυψελίδα ροής επιτρέπει την επεξεργασία μεγάλων όγκων παραπροϊόντων φρούτων με συνεχή κατεργασία εντός γραμμής.
Η Hielscher Ultrasonics προσφέρει μια εξελιγμένη σειρά βιομηχανικών συσκευών υπερήχων για την επεξεργασία υλικού από φρούτα και λαχανικά για την παραγωγή πηκτίνης.
 
Η κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται όχι μόνο για την εκχύλιση πηκτίνης, αλλά και για την απομόνωση πολυφαινολών από στέμφυλα φρούτων, πολτό, φλούδες και σπόρους. Διαβάστε περισσότερα εδώ!
 

Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:

Σχεδιασμός, κατασκευή και συμβουλευτική – Ποιότητα γερμανικής κατασκευής

Οι συσκευές υπερήχων Hielscher είναι ευρέως γνωστές για τα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας και σχεδιασμού τους. Η ανθεκτικότητα και η εύκολη λειτουργία επιτρέπουν την ομαλή ενσωμάτωση των συσκευών υπερήχων μας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Οι συσκευές υπερήχων Hielscher ανταποκρίνονται με ευκολία σε δύσκολες συνθήκες και απαιτητικά περιβάλλοντα.

Η Hielscher Ultrasonics είναι εταιρεία πιστοποιημένη κατά ISO και δίνει ιδιαίτερη έμφαση στις συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων που διαθέτουν τεχνολογία αιχμής και φιλικότητα προς τον χρήστη. Φυσικά, οι συσκευές υπερήχων Hielscher συμμορφώνονται με το CE και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.