Ultraheli pektiini ekstraheerimine puu-ja biojäätmetest

  • Pectins on väga sageli kasutatav toidu lisaaine, mis on peamiselt lisatud selle hõõgistamise mõjule.
  • Ultraheli ekstraheerimine suurendab oluliselt pektiini ekstraktide saagikust ja kvaliteeti.
  • Ultrahelitöötlus on tuntud oma protsessi intensiivistamise mõjude poolest, mida kasutatakse juba mitmekesise tööstusliku protsessi käigus.

Pectins ja pektiini ekstraheerimine

Tsitrusviljade jäätmed, näiteks peels ja jäägid pärast juubelamist on ideaalsed pektins ultraheli ekstraheerimiseks.Pectin on looduslik kompleksne polüsahhariid (heteropolüsahhariid), mida leidub eelkõige puuviljade rakuseintes, eriti tsitrusviljades ja õunapõis. Kõrge pektiini sisaldust leidub nii õuna-kui ka tsitrusviljade puuviljapeels. Apple ' i oliivõli sisaldab 10-15% pektiini kuivainesisaldus, samas kui tsitruskoor sisaldab 20-30%. Pektiinid on bioloogiliselt kokkusobivad, biolagunevad ja taastuvad ning näitavad suuri hõõgivaid ja paksenevaid omadusi, mis teeb neile kõrgelt hinnatud söödalisandi. Pectins kasutatakse laialdaselt toidus, kosmeetika-ja farmaatsiatoodete nagu reoloogia modifikaator nagu emulgaator, hõõgusti, klaasitäis agent, stabilisaator, ja paksem.
Tavapärane pektiini ekstraheerimine tööstuslikeks taotlustes toimub happeliste kataliseeritud protsesside abil (nitraat-, soolhappe-või väävelhape). Happes katalüüsitud ekstraheerimine on kõige sagedam protsess tööstusliku pektiini tootmisel, kuna muud ekstraheerimistehnikad nagu otsekeetmine (60 º C-100 º C) kuni 24tundi ja madal pH (1,0-3,0) on aeglaselt ja madalal tasemel ning võib põhjustada ekstraheeritud kiud ja pektiini saagikus on mõnikord piiratud protsessi tingimustega. Aga, happe-kataliseeritud kaevandamine on ka selle puudused, ka: karm happeline ravi põhjustab depolümerisatsioon ja deesterdamine pektiini ketid, mis mõjutab pektiini kvaliteeti negatiivselt. Suuremahuliste happeline heitvee tootmine nõuab järeltöötlust ja kallist ringlussevõttu, mis muudab protsessi keskkonnakoormuse.

Ultraheli pektiini ekstraheerimine

UIP4000hdT (4kW) ultraheli protsessor pektsinide ekstraheerimiseks tööstusliku Tekstisisese protsessi käigus.Ultraheli ekstraheerimine on kerge, mittetermiline töötlus, mida rakendatakse mitmekesise toidu protsessidele. Seoses puu-ja köögivilja pektiinide ekstraheerimise puhul toodab ultrahelitöötlus kõrge kvaliteediga pektiini. Ultraheliga ekstraheeritud Pektiinid Exceliga oma anhüdraadhape, metoksüül ja kaltsiumi pektaadi sisu, samuti selle taseme esterdamine. Ultraheli ekstraheerimise kerged tingimused takistavad kuumatundlike peksiniinide termilise lagunemise.
Pektiini kvaliteet ja puhtus võivad varieeruda sõltuvalt anhüdrogalakturroonhappest, esterdamise astmest, ekstraheeritud pektiini tuhasisaldusest. Kõrge molekulmassiga ja madala tuhaga pektiin (alla 10%) kõrge anhüdrogalakturroonhappega (üle 65%) on tuntud kui hea kvaliteediga pektiin. Kuna ultraheli-ravi intensiivsus võib olla väga täpselt kontrollitav, võib pektiini ekstrakti omadusi mõjutada amplituudi, ekstraheerimistemperatuuri, rõhu, peetumisaja ja lahusti reguleerimine.

 

Selles videos tutvustame teile pektiini ülitõhusat ultraheli ekstraheerimist greibikoorest, kasutades sondi tüüpi songaatorit UP200Ht. Sonikatsioon on väga tõhus meetod puu- ja köögiviljade kõrvalsaadustest kvaliteetsete pektiini saagiste tootmiseks. Ultraheli ekstraheerimine annab lühema töötlemisaja jooksul suuremad pektiini kogused ja kõrgema kvaliteedi.

Pektiini ekstraheerimine greibikoorest, kasutades sonikaatorit UP200Ht

Video pisipilt

 
Leidke greibikoorest ultraheli pektiini ekstraheerimise protokoll, mida on näidatud ülaltoodud videol siin!
 

Ultraheli ekstraheerimist saab käitada kasutades erinevaid Lahustid nagu vesi, sidrunhape, Lämmastikhappe lahus (HNO3, pH 2,0) või ammooniumoksalaadi/oksaliinhape, mis võimaldab ka ultrahelitöötlust integreerida olemasolevatesse ekstraheerimisridadena (retro-paigaldus).

Ultraheli pektiin ekstraktib Exceliga:

  • kõrge gaasistamise võimsus
  • hea hajutatavus
  • pektiini värv
  • kõrge kaltsiumipektaat
  • vähem lagunemist
  • keskkonnasõbralik

Puuviljasjäätmed allikana: High-Performance ultraheli on juba edukalt rakendatud isoleerida pektiine õunapomace, tsitrusviljad peels (nagu oranž, sidruni, greip), viinamarjamahla, granaatõun, suhkrupeedisisaldusega, Dragon puuvili koor, Prickly pirn cladodes, kirg puu koor ja Mango peels.

Pektiini sadestumine pärast ultraheli ekstraheerimist

Etanooli lisamine ekstraktilahusele võib aidata pektiini eraldada protsessi kaudu, mida nimetatakse sadestamiseks. Pektiin, taimede rakuseintes leiduv kompleksne polüsahhariid, lahustub vees normaalsetes tingimustes. Kuid lahustikeskkonna muutmisega etanooli lisamisega saab pektiini lahustuvust vähendada, mis viib selle sadestumiseni lahusest.

Pektiini sadestamise keemiat etanooli abil saab seletada kolme reaktsiooniga:

  • Vesiniksidemete katkemine: Pektiinimolekule hoiavad koos vesiniksidemed, mis aitavad kaasa nende lahustuvusele vees. Etanool katkestab need vesiniksidemed, konkureerides veemolekulidega pektiinimolekulide sidumiskohtades. Kuna etanoolimolekulid asendavad pektiinimolekulide ümber veemolekule, nõrgenevad pektiinimolekulide vahelised vesiniksidemed, vähendades nende lahustuvust lahustis.
  • Vähenenud lahusti polaarsus: Etanool on vähem polaarne kui vesi, mis tähendab, et sellel on väiksem võime lahustada polaarseid aineid nagu pektiin. Kuna ekstraktilahusele lisatakse etanooli, väheneb lahusti üldine polaarsus, muutes pektiinimolekulide lahusesse jäämise vähem soodsaks. See viib pektiini sadestumiseni lahusest välja, kuna see muutub etanooli-vee segus vähem lahustuvaks.
  • Suurenenud pektiini kontsentratsioon: Kuna pektiinimolekulid sadestuvad lahusest välja, suureneb pektiini kontsentratsioon ülejäänud lahuses. See võimaldab pektiini hõlpsamini eraldada vedelast faasist filtreerimise või tsentrifuugimise teel.

Pektiini sadestamine etanooli abil on lihtne ja tõhus meetod pektiinide eraldamiseks ekstraktilahusest, mis on protsessietapp, mida saab hõlpsasti käivitada pärast ultraheli pektiini ekstraheerimist. Etanooli lisamine ekstraktlahusele muudab lahusti keskkonda viisil, mis vähendab pektiini lahustuvust, mille tulemuseks on selle sadestumine ja järgnev eraldumine lahusest. Seda tehnikat kasutatakse tavaliselt pektiini ekstraheerimisel ja puhastamisel taimsetest materjalidest erinevate tööstuslike ja toidurakenduste jaoks.

UIP4000hdT vooluraku tekstisiseseks ultrahelitöötluseks tööstuslikul skaalal

Ultraheli läbiv reaktor

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.



Eelised:

  • suurem saagikus
  • parem kvaliteet
  • mittetermiline
  • vähendatud väljavõtmise aeg
  • protsessi intensiivistamine
  • retro-paigaldus võimalik
  • Roheline ekstrakt

Suure jõudlusega Ultrasonikaatorid

Hielscher Ultrasonics on teie partner botaaniliste preparaatide ekstraheerimisprotsessides. Kas soovite ekstraheerida väikeseid koguseid uurimiseks ja analüüsimiseks või töödelda suuri koguseid kaubanduslikuks tootmiseks, on meil teile sobiv ultraheli ekstraktor. Meie ultraheli labori homogenisaatorid, samuti meie pink-top ja tööstuslikud sonikaatorid on tugevad, kergesti kasutatavad ja ehitatud 24/7 tööks täiskoormusel. Lai valik tarvikuid, nagu erineva suuruse ja kujuga sonotroodid (ultraheli sondid / sarved), voolurakud ja reaktorid ning võimendid, võimaldavad teie jaoks optimaalset seadistust konkreetne ekstraheerimisprotsess.
Kõik digitaalsed ultraheli masinad on varustatud värvilise puuteekraaniga, integreeritud SD-kaardiga automaatseks andmeprotokollimiseks ja brauseri kaugjuhtimispuldil tervikliku protsessi jälgimiseks. Hielscheri keerukate ultraheli süsteemidega tehakse lihtne protsessi standardimine ja kvaliteedikontrols.
Võtke meiega ühendust juba täna, et arutada oma pektiini ekstraheerimise protsessi nõudeid! Meil on hea meel aidata teil oma pikaajalist kogemust ultraheli ekstraheerimisel ja aidata teil saavutada kõrgeim protsessi efektiivsus ja optimaalne pektiini kvaliteet!

Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:

partii Köideflow RateSoovitatavad seadmed
10 kuni 2000 ml20 kuni 400 ml / minUf200 ः t, UP400St
0.1 kuni 20 l0.2 kuni 4 l / minUIP2000hdT
10 kuni 100 l2 kuni 10 l / minUIP4000
e.k.10 kuni 100 l / minUIP16000
e.k.suuremklastri UIP16000

Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!

Küsige lisateavet

Palun kasutage allpool olevat vormi, kui soovite taotleda täiendavat teavet ultraheli homogeniseerimine. Meil on hea meel pakkuda teile ultraheli süsteemi istungil oma nõudeid.









Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultraheli ekstraheerimine on väga tõhus meetod pektiinide vabastamiseks greibikoorest. See pilt näitab sonikaatorit UP200Ht ekstraheerides pektiine greibikoorest, kasutades lahustina vett.

Lab sonikaator UP200Ht pektiinide ekstraheerimine greibikoorest, kasutades lahustina vett.

Ultraheli pektiini ekstraheerimise uurimistulemused

Tomatijäätmed: Vältimaks pikki ekstraheerimisaegu (12 – 24 tundi) refluksiseerimisprotseduuriga, kasutati ultraheliga ekstraheerimisprotsessi intensiivistamiseks aja jooksul (15, 30, 45, 60 ja 90 min). Sõltuvalt ekstraheerimisaegadest on saadud pektiini saagikus esimese Ultraheli ekstraheerimise etapiga temperatuuril 60 ° c ja 80 ° c vastavalt 15,2 – 17,2% ja 16,3 – 18,5%. Kui rakendati teist ultraheli ekstraheerimisetappi, suurendati tomatijäätmetest saadud peksiniinide saagikust 34 – 36 protsendini sõltuvalt temperatuurist ja kellaaegadest. Ilmselgelt suurendab ultraheli ekstraheerimine tomatiraku seina maatriksi rebend, mis viib lahusti ja ekstraheeritud materjali parema koostoimesse.
Ultraheli ekstraheeritud Pektiinid võib liigitada kõrge metoksüülpektiinid (HM-pectin) kiire seatud hõõgistamise omadused (DE > 70%) ja esterifitseerimise aste 73.3 – 85.4%. n. ultraheliga ekstraheeritud pektiini kaltsiumipektaadi sisaldust mõõdeti vahemikus 41,4... 97,5%, sõltuvalt ekstraheerimisparameetritest (temperatuur ja aeg). Suurema temperatuuri ultraheli ekstraheerimisel on kaltsiumipektaadi sisaldus suurem (91 – 97%) ja kui selline praegune oluline parameeter pektiini kasutamise võime võrreldes tavapärase ekstraheerimise.
Tavapärane lahusti ekstraheerimine 24tunnise kestusega annab sarnaseid pektiini saagiseid võrreldes 15 min ultraheli ekstraheerimisraviga. Saadud tulemuste osas võib järeldada, et ultraheli töötlemine vähendab märkimisväärselt ekstraheerimisaega. NMR ja FTIR-spektroskoopia kinnitavad valdavalt esterdatud pektiini olemasolu kõigis uuritud proovides. [Grassino et al. 2016]

Kirg puuvili koor: Ekstraheerimise tõhususe näitajaid peeti ekstraheerimissaagise, galakturroonhappe ja esterdamise kraadina. Ultraheli-abiga ekstraheerimisel saadud pektiini kõrgeim saagikus oli 12,67% (ekstraheerimistingimused 85 º C, 664 W/cm2, pH 2,0 ja 10 min). Samadel tingimustel teostati tavapärane kütmise ekstraheerimine ja tulemus oli 7,95%. Need tulemused on kooskõlas muude uuringutega, milles on esitatud polüsahhariidide, sealhulgas pektiini, hemicselluloosi ja teiste vees lahustuvate polüsahhariidide efektiivse ekstraheerimise lühikest aega, mida abistavad ultraheli. Samuti täheldati, et ekstraheerimise saagikus suurenes 1,6 korda, kui ekstraheerimisel toetati ultraheli. Saadud tulemused näitasid, et ultraheli oli efektiivne ja aja säästmise meetod pektiini ekstraheerimisel kirest puuvilja Koorist. [Freitas de Oliveira et al. 2016]

Prickly pirn Cladodes: Ultraheli abiga ekstraheerimine (AÜE) pektiin alates Opuntia Ficus indica (Ofi) kladoodidega pärast taimeliim eemaldamist prooviti kasutades vastuse pinna metoodika. Protsessi muutujad optimeeriti isovariandi tsentraalne komposiitkonstruktsioon, et parandada pektiini ekstraheerimise saagikust. Saadud optimaalne seisund oli: ultrahelitöötluse aeg 70 min, temperatuur 70, pH 1,5 ja vee-materjali suhe 30 ml/g. See tingimus on valideeritud ja eksperimentaalse ekstraheerimise tulemuslikkus oli 18,14% ± 1,41%, mis oli tihedalt seotud prognoositud väärtusega (19,06%). Seega, ultraheli ekstraheerimine on paljulubav alternatiiv tavapärasele ekstraheerimisprotsessile tänu selle kõrgele tõhususele, mis saavutati vähem aja jooksul ja madalamal temperatuuril. Ofi kladoodidega (uaepc) ultraheli ekstraheerimisel ekstraheeritud pektiin on madala esterdamise, kõrge uroonhappe sisalduse, oluliste funktsionaalsete omaduste ja hea radikaalse aktiivsuse tasemega. Need tulemused on kasuks UAEPC kasutamisele toidutööstuses võimaliku lisaainena. [Bayar et al. 2017]

Viinamarja-Pomace: Teadusdokumendis "viinamarjadest saadud pektiinide ultraheli abil ekstraheerimine sidrunhapet kasutades: reaktsioonipinna metoodika lähenemisviis", kasutatakse ultrahelitöötlust, et ekstraheerida Pektiinid viinamarjavirdest sidrunhappega ekstraheerimisainega. Vastavalt ravivastuse pinna metoodikale on kõrgeim pektiini saagikus (∼ 32,3%) on võimalik saavutada, kui ultraheli ekstraheerimisprotsess toimub temperatuuril 75 º C 60 min, kasutades pH 2,0 sidrunhappe lahust. Need pektilised polüsahhariidid, mis koosnevad peamiselt galakturroonhappe üksustest (∼ 97% üldsuhkrust), on 163.9 kDa keskmine molekulmass ning esterifitseerimise (DE) määr 55,2%.
Ultraheliga töödeldud viinamarjavõtete pinna morfoloogia näitab, et ultrahelitöötlus mängib olulist rolli vegetaalse koe purustamisel ja kaevandamise saagise suurendamisel. Pärast pektliinide ultraheli ekstraheerimist optimaalsete tingimuste abil (75 ° c, 60 min, pH 2,0) saadud saagis oli 20% kõrgem kui ekstraheerimisel saadud saagis, rakendades samu temperatuuri, aja ja pH taset, kuid ilma ultraheli Abi. Lisaks Eksponeeris Ultraheli ekstraheerimise pektiine suuremat keskmist molekulmassi. [Minjares-Fuentes et al. 2014]

Hielscher Ultrasonics aitab teid esimesest testist teie rakenduse kommertsi-

Teostatavustestiga protsessi optimeerimiseks ja tööstuslikuks paigaldamiseks – Hielscher Ultrasonics on teie partner eduka ultraheli protsesside jaoks!

Kirjandus / viited



Faktid Tasub teada

Pektiin

Pectin on looduslikult ilmnev heteropolüsahhariid, mida leidub peamiselt sellistes puuviljades nagu õunapõhn ja tsitrusviljad. Pectins, tuntud ka kui noidne polüsahhariidid, on rikas galakturroonhappes. Pektiinid grupis on kindlaks tehtud mitmed erinevad polüsahhariidid. Homogalakturonlased on α-(1 – 4)-seotud D-galakturroonhappe lineaarsed ahelad. Asendatud galakturonlasi iseloomustab sahhariidsete lisandi jääkide (nt D-xylose või D-apiose) esinemine D-galakturroonhappe jääkide selgroog (xylogalacturonan ja apikogalacturonan). Rhamnogalacturonan I pektins (RG-I) sisaldab selgroogu korduva disahhariid: 4)-α-D-galakturroonhape-(1, 2)-α-L-rhamnose-(1. Paljudel ramnoosist jäänustel on erinevate neutraalsete suhkrute külgketid. Neutraalsed suhkrud on peamiselt D-galaktoosi, L-arabinose ja D-xylose. Neutraalsete suhkrute tüübid ja proportsioonid varieeruvad pektiini päritoluga.
Teine struktuuriline tüüp pektiin on rhamnogalacturonan II (RG-II), mis on kompleksne, väga hargnenud polüsahhariid ja harvem looduses leitud. Rhamnogalakturonan II selgroog koosneb eranditult D-galakturoonhappe ühikust. Isoleeritud pektiini molekulmass on tavaliselt 60000 – 130000 g/mol, mis erineb päritolu-ja ekstraheerimistingimustest.
Pectins on oluline lisaaine, mis on seotud toidu, farmaatsiatoodete ja muude tööstusharude mitmekülgse rakendustega. Pektins kasutamine põhineb tema suure võime moodustada geeli juuresolekul Ca2+ või madala pH-tasemega soluut. On kaks liiki Pektiinid: madala metoksüülpektiini (LMP) ja kõrge metoksüülpektiin (HMP). Kaht tüüpi pektiini eristatakse nende metüüsatsiooni (DM) tasemega. Sõltuvuses metüüllaooniast võib pektiin olla kas kõrge metoksüpektiin (DM>50) või madala metoksüktiini (DM<50). kõrge metoksüpektiin iseloomustab selle võimet moodustada geelid happelises keskkonnas (pH 2.0-3.5) eeldusel, et esineb sahharoosi kontsentratsioonis vähemalt 55 WT% või kõrgem. Madal metoksü pektiin võib moodustada üle suurema pH vahemikus (2.0 – 6.0), juuresolekul divalentne ioon, nagu kaltsium.
Suure metoksüülpektiini želeerimise osas tekib pektiini molekulide ristlinkimine nõuetekohaselt vesiniku ja hüdrofoobsete koostoimete vahel molekulide vahel. Vähese metoksüülpektiini puhul saadakse želeerumine ionic-sildade kaudu kahe karboksüülrühma vahel, mis kuuluvad kahte eri ahelasse üksteise lähedalt.
Sellised tegurid nagu pH, teiste lahustumise, molekulaarse suuruse, meksüülatsiooni aste, külgahelate arv ja asend ning molekul laengu tihedus mõjutavad pektiini želeerimise omadusi. Lahustuvuse osas eristatakse kaht tüüpi pektriid. Seal on vees lahustuv või tasuta pektiin ja vees lahustumatu pektiin. Pectin ' i vees lahustuvus on seotud selle polümerisatsiooni tasemega ning metoksüülgruppide koguse ja positsiooniga. Üldiselt on pektiini vees lahustuvus suurenenud molekulmassiga ja esterdatud karboksüülgruppide suurenemised. Siiski mõjutavad lahustuvust ka pH, temperatuur ja soluudi tüüp.
Kui ärilisel otstarbel kasutatav pektiin on tavaliselt suurem kui selle disperseeritavus, kui selle absoluutne lahustuvus. Kui kuiva pulbristatud pektiini lisatakse vette, on teadaolevalt nn “Kala-silmad”. Need kalad on tükke, mis moodustuvad pulbri kiire hüdratsiooni tõttu. “Kala-silm” tükkide kuiv, niisutatud pektiini tuum, mis on kaetud väga hüdreeritud väliskihiga, mis on märg pulber. Selliseid tükke on raske korralikult märjaks teha ja nad lagunutavad vaid väga aeglaselt.

Pectins ' i kasutamine

Toiduainetööstuses lisatakse pektiin marmelaadi, puuviljasarmide, moosi, tarretise, jookide, kastmete, külmutatud toitude, kondiitritoodete ja pagaritoodete juurde. Pektiini kasutatakse kondiitritoodete želeed, et anda hea geeli struktuur, puhas hammustus ja anda hea maitse vabanemine. Pektiini kasutatakse ka happeline valgujookide, näiteks joogijogurti stabiliseerimiseks, tekstuuri, suuõõne ja tselluloosi stabiilsuse parandamiseks mahla baasil valmistatud jookidest ja rasva asendajana küpsetatud kaupadest. Kalorite vähendatud/madala kalorite puhul lisatakse rasvkude ja/või suhkru asendusena pektins.
Farmaatsiatööstuses kasutatakse seda vere kolesteroolitaseme langetamiseks ja seedetrakti häirete raviks.
Muud tööstuslikuks kasutamiseks pektiini hõlmavad selle kohaldamist söödavad filmid, emulsiooni stabilisaator vee/õli emulsioonid, reoloogia modifikaator ja plastifikaatorina, suurusagent paberi ja tekstiil jne.

Pectin allikad

Kuigi pektiini võib leida raku seinad enamiku taimed, õunapuu ja oranž koor on kaks peamist allikat kaubanduslikult toodetud pektiine kuna nende Pektiinid on suur kvaliteet. Muud allikad näitavad sageli kehv geelistuv käitumist. Puuviljad, lisaks õun ja tsitrus, virsikud, aprikoosid, pirnid, guavas, kince, ploomid, ja goosemarjad on tuntud oma suure koguse pektiini. Köögiviljade, tomatite, porgandid ja kartulite hulgas on tuntud oma kõrge pektiini sisalduse poolest.

Tomati

Miljonid tonni tomateid (Lycopersicon esculentum Mill.) töödeldakse igal aastal toota tooteid nagu tomatimahl, pasta, purée, ketšup, kaste ja Salsa, mille tulemuseks on suure koguse jäätmete teket. Tomatijäätmed, mis on saadud pärast tomati pressimist, koosnevad 33% seemnest, 27% nahast ja 40% tselluloosi, kuid kuivatatud tomatipomace sisaldab 44% seemet ja 56% tselluloosi ja nahka. Tomatijäätmed on suur allikas, et toota pectins.

Meil on hea meel arutada teie protsessi.

Võtame ühendust.