بالاتر عملکرد Pectin با استخراج مافوق صوت
استخراج مافوق صوت نتایج در بازده بالا از pectins با کیفیت برتر. با استفاده از فراصوت، می توان پکتین های ارزشمند را به طور کارآمد از زباله های میوه (به عنوان مانند، محصولات کناری از فرآوری آب میوه) و دیگر مواد اولیه بیولوژیکی تولید کرد. استخراج pectin مافوق صوت برتری تکنیک های استخراج دیگر با تولید بازده بالاتر, دادن کیفیت برتر pectin, و روش استخراج سریع.
تشدید استخراج پکتین توسط فراصوت
پکتین به عنوان یک عامل ژل، امولسیون و ضخیم کننده در بسیاری از محصولات غذایی و همچنین یک عنصر در لوازم ارایشی و دارویی استفاده می شود. استخراج پکتین صنعتی معمولی از طریق استخراج اب گرم انجام می شود، جایی که مواد خام مانند پوست مرکبات، تفاله سیب و سایر زباله های میوه در اب گرم 60 تا 100 درجه سانتیگراد در pH پایین (تقریبا pH 1.5 تا 3.5) برای مدت زمان طولانی خیس می شود. این باعث می شود استخراج اب گرم معمولی یک فرایند زمان و انرژی مصرف شود که اغلب حتی به اندازه کافی کارامد نیست تا مقدار کامل پکتین های موجود در مواد خام را ازاد کند.
به منظور غلبه بر ناکارآمدی از روش تولید معمولی، استخراج مافوق صوت به عنوان یک فرایند تشدید تکنیک است که زمان استخراج را کاهش می دهد و حداکثر عملکرد pectin به طور قابل توجهی در مقایسه با استخراج آب گرم سنتی اعمال می شود.
مزیت استخراج اولتراسونیک Pectin
استخراج مافوق صوت در بسیاری از زمینه های تولید عصاره، به عنوان مانند عصاره گیاه شناسی و گیاهی برای غذاها، مکمل ها، داروسازی، و لوازم آرایشی و بهداشتی اعمال می شود. یک مثال بسیار برجسته از استخراج مافوق صوت استخراج کانابیدیول (CBD) و ترکیبات دیگر از گیاه شاهدانه است.
استخراج مافوق صوت یک تکنیک استخراج غیر حرارتی است، که در نتیجه جلوگیری از ترکیبات زیست فعال در برابر تخریب حرارتی است. تمام پارامترهای فرایند مافوق صوت، مانند دامنه، شدت، زمان، دما و فشار، می تواند دقیقا کنترل شود. این اجازه می دهد تا برای فرایند دقیق و کنترل کیفیت و باعث می شود آن را آسان به تکرار و تولید مثل یک بار نتایج استخراج به دست آمده است. استخراج تولید کنندگان ارزش فراصوت برای تکرار پذیری فرایند قابل اعتماد، که کمک می کند تا به استاندارد سازی فرایندها و محصولات.
- شدت فراصوت
- درجه حرارت
- مقدار pH
- زمان
- اندازه ذرات مواد اولیه
التراسونیک استخراج UIP4000hdT 4kW استخراج قدرتمند برای تولید صنعتی pectin است.
تعیین پارامترهای فرایند مربوطه اجازه می دهد برای بهینه سازی فرایند استخراج مافوق صوت به بالاترین بهره وری و کیفیت عصاره برتر.
به عنوان مثال، اندازه ذرات مواد خام (به عنوان مثال، پوست مرکبات) یک عامل مهم است: اندازه ذرات کوچکتر به معنای سطح بالاتر برای امواج اولتراسونیک است. اندازه ذرات کوچک منجر به عملکرد پکتین بالاتر، درجه پایین تر متیلاسیون و نسبت بزرگتر مناطق رامنوگالاکترونان می شود.
مقدار pH حلال استخراج (یعنی اب + اسید) یکی دیگر از پارامترهای ضروری است. هنگامی که پکتین در شرایط اسیدی استخراج می شود، بسیاری از مناطق شاخه ای رامنوگالاکترون پلیمر تجزیه می شوند، به طوری که عمدتا مناطق "مستقیم" همگالاکتونان با چند مولکول قند خنثی متصل یا در زنجیره خطی اصلی باقی می ماند.
استخراج تکتین مافوق صوت زمان استخراج را کاهش می دهد و دمای فرایند مورد نیاز را کاهش می دهد، که شانس اصلاح ناخواسته پکتین توسط اسیدها را کاهش می دهد. این را قادر می سازد برای استفاده از اسیدها تحت شرایط محصور به منظور تغییر pectins دقیقا به الزامات محصول.
چه چیزی باعث استخراج Pectin مافوق صوت تا کارآمد?
تاثیر استخراج مافوق صوت به طور مستقیم بر تورم، سوراخ شدن و شکستن دیواره های سلولی تاثیر می گذارد. انتقال جرم ناشی از فراصوت باعث هیدراتاسیون مواد pectinous در lamella میانی منجر به شکستن بافت های گیاهی. حفره مافوق صوت و نیروهای براری به طور مستقیم ضربه دیواره سلول و شکستن آنها را باز. این مکانیسم ها منجر به نتایج بسیار کارآمد استخراج مافوق صوت.
پکتین التراسونیک استخراج (همچنین کاویتاسیون اکوستیک کمک پکتین استخراج، abbrev. ACAE) که وزن مولکولی پایین تر و درجه methoxylation غنی تر در منطقه rhamnogalacturonan-I با زنجیره های جانبی طولانی در مقایسه با حرارت معمولی استخراج پکتین از تجزیه و تحلیل شیمیایی و FT-IR بود. مصرف انرژی برای استخراج پکتین ulgtrasonic به طور قابل توجهی پایین تر از روش گرمایش معمولی بود که نشان دهنده کاربرد امیدوار کننده ان برای مقیاس تولید صنعتی است.
(cf. Wang et al., 2017)
وانگ و همکارانش (2017) نیز پایه و اساس که استخراج التراسونیک کمک ثابت شده است که یک فرایند اقتصادی تر و سازگار با محیط زیست با بهره وری بالاتر و هزینه کمتر در مقایسه با استخراج حرارت معمولی است.
SEM خمیر چغندر قند باقی مانده در بزرگنمایی 1000 برابر: (الف) قبل از استخراج و پس از استخراج پکتین با استفاده از (ب) Xylanasae (250 U / g)، (c) Cellulase (300 U / g)، (d) Xylanasae + Cellulase (1:1) و (e) Xylanasae + Cellulase (1:1.5) و (f) Xylanasae + Cellulase (1:2).
(مطالعه و تصاویر: ابو السود و همکاران، 2021)
چگونه اولتراسونیک Pectin استخراج کار?
استخراج مافوق صوت بر اساس اثرات sonomechanical سونوگرافی با شدت بالا است. برای ترویج و تشدید استخراج pectin از طریق امواج فراصوت، امواج سونوگرافی با قدرت بالا از طریق یک کاوشگر مافوق صوت (همچنین به نام شاخ مافوق صوت و یا sonotrode) را به محیط مایع، به عنوان یکی از دوغاب متشکل از مواد اولیه حاوی pectin و حلال همراه. امواج سونوگرافی را از طریق مایع سفر و ایجاد متناوب کم فشار / چرخه فشار بالا. در طول چرخه های کم فشار، حباب های خلاء دقیقه ای (به اصطلاح حباب حفره ای) ایجاد می شوند که بر فراز چندین چرخه فشار رشد می کنند. در طول آن چرخه های رشد حباب، گازهای حل شده در مایع وارد حباب خلاء می شوند، به طوری که حباب خلاء به حباب های گاز در حال رشد تبدیل می شود. در اندازه خاصی، هنگامی که حباب ها نمی توانند انرژی بیشتری را جذب کنند، در طول یک چرخه با فشار بالا با خشونت نفوذ می کنند. نفوذ حباب توسط نیروهای حفره ای شدید مشخص, از جمله درجه حرارت بسیار بالا و فشار رسیدن به 4000K و 1000atm, به ترتیب; و همچنین دیال های دما و فشار بالا مربوطه. این اغتشاشات مافوق صوت تولید و نیروهای براری شکستن سلول های گیاهی و آزاد کردن pectins داخل سلولی را به حلال مبتنی بر آب. از آنجا که حفره مافوق صوت ایجاد انتقال توده بسیار شدید, نتایج فراصوت در بازده فوق العاده بالا در یک زمان پردازش بسیار کوتاه.
استخراج التراسونیک از سلول های گیاهی: بخش عرضی میکروسکوپی (TS) نشان می دهد مکانیسم اقدامات در طول استخراج اولتراسونیک از سلول (بزرگنمایی 2000x) [منبع: Vilkhu و همکاران. ۲۰۱۱]
استخراج کننده دسته مافوق صوت UIP2000hdT با شاخ کاسکاترود
Pectins استخراج شده از زباله میوه
زباله های میوه مانند پوست کنده، بقایای خمیر میوه (پس از فشار آب میوه)، و دیگر محصولات کناری میوه اغلب منابع غنی از پکتین هستند. در حالی که محصولات زباله میوه اغلب به عنوان خوراک دام استفاده می شود، استخراج پکتین استفاده با ارزش تر از زباله های میوه است.
استخراج پکتین التراسونیک در حال حاضر با موفقیت با پوست مرکبات (مانند پرتقال، نارنگی، گریپ فروت)، پوست خربزه، تفاله سیب، خمیر چغندر قند، پوست انبه، زباله گوجه فرنگی، و همچنین جک فروت، میوه شور، پوست انجیر در میان دیگران انجام می شود.
مطالعات موردی استخراج اولتراسونیک Pectin
با توجه به اشکالات استخراج pectin معمولی توسط گرما، تحقیق و صنعت در حال حاضر جایگزین های نوآورانه مانند استخراج مافوق صوت بررسی شده است. در نتیجه اطلاعات زیادی از پارامترهای فرایند برای مواد اولیه مختلف و همچنین داده های بهینه سازی فرایند در دسترس است.
استخراج مافوق صوت از Pectin از Pomace اپل
Dranca و Oroian (2019) بررسی فرایند استخراج به کمک مافوق صوت از pectin از pomace سیب با استفاده از شرایط مختلف مافوق صوت و با استفاده از جعبه بهنکن پاسخ طراحی سطح. آنها دریافتند که دامنه سونوگرافی به شدت بر عملکرد و درجه استریزه شدن تکتین استخراج شده تأثیر می گذارد، در حالی که pH استخراج تأثیر زیادی بر هر سه پاسخ، به عنوان یکی از عملکرد، محتوای GalA، و درجه استریفیکاسیون داشت. شرایط مطلوب استخراج 100% دامنه، pH 8/1، نسبت جامد به مایع 1:10 گرم بر میلی لیتر و فراصوت 30 دقیقه بود. در این شرایط عملکرد پکتین 183/9 درصد و 127/98 گرم در 100 گرم گالا و 202/83 درصد استریفیکاسیون داشت. برای تعیین نتایج از pectin اولتراسونیک استخراج به رابطه با pectin تجاری، نمونه pectin به دست آمده توسط استخراج مافوق صوت تحت شرایط مطلوب با مرکبات تجاری و نمونه های اپل pectin توسط FT-IR، DSC، تجزیه و تحلیل رئولوژیک، و SEM مقایسه شد. دو تکنیک اول برجسته برخی از خاص از نمونه pectin استخراج شده توسط استخراج مافوق صوت مانند محدوده توزیع باریک تر از وزن مولکولی، آرایش مولکولی منظم، و درجه بالایی از استراسیون بود که شبیه به pectins سیب تجاری در دسترس بود. تجزیه و تحلیل ویژگی های مورفولوژیک از نمونه مافوق صوت به دست آمده نشان می دهد یک الگوی تعیین بین توزیع اندازه قطعه از این نمونه و محتوای GalA آن در یک طرف، و ظرفیت جذب آب در طرف دیگر. ویسکوزیته محلول پاکتین استخراج شده مافوق صوت بسیار بالاتر از راه حل های ساخته شده با استفاده از پاکتین تجاری بود، که شاید به دلیل غلظت بالای اسید گالاتورکونیک. هنگامی که همچنین با توجه به درجه بالایی از استراسیون, این ممکن است توضیح دهد که چرا ویسکوزیته بالاتر برای pectin مافوق صوت استخراج شد. محققان به این نتیجه می رسند که خلوص، ساختار و رفتار رئولوژیکی پاکتین استخراج شده توسط استخراج مافوق صوت از مالوس داخلی 'Fălticeni' pomace سیب نشان دهنده کاربردهای امیدوار کننده از این فیبر محلول است. (cf. Dranca & Oroian 2019)
- بازده بالاتر
- پردازش سریع تر
- شرایط پردازش خفیف تر
- بهبود کارایی کلی
- عمل ساده و امن
- سریع RoI
با عملکرد بالا استخراج مافوق صوت برای تولید Pectin
استخراج مافوق صوت یک فن آوری پردازش قابل اعتماد است, که تسهیل و تسریع تولید pectins با کیفیت بالا مواد اولیه مختلف مانند مرکبات توسط محصولات و پوست کنده, pomace سیب و بسیاری دیگر. Hielscher نمونه کارها مافوق صوت را پوشش می دهد طیف کامل از سونوگرافی آزمایشگاه جمع و جور به سیستم های استخراج صنعتی. در نتیجه، ما در Hielscher می تواند به شما مناسب ترین مافوق صوت برای ظرفیت فرایند پیش بینی شده خود را ارائه دهد. کارکنان با تجربه طولانی مدت ما شما را از آزمون امکان سنجی و بهینه سازی فرایند به نصب و راه اندازی سیستم مافوق صوت خود را در سطح تولید نهایی کمک کند.
پا چاپ کوچک از استخراج مافوق صوت ما و همچنین تطبیق پذیری خود را در گزینه های نصب و راه اندازی آنها را حتی به امکانات کوچک فضا پردازش pectin مناسب. پردازنده های مافوق صوت در سراسر جهان در مواد غذایی، فارما و امکانات تولید مکمل های تغذیه ای نصب شده است.
شرکت Hielscher Ultrasonics – تجهیزات استخراج پیشرفته
Hielscher مافوق صوت نمونه کارها محصول را پوشش می دهد طیف کاملی از استخراج مافوق صوت با عملکرد بالا از مقیاس کوچک به بزرگ. لوازم جانبی اضافی اجازه می دهد برای مونتاژ آسان از پیکربندی دستگاه مافوق صوت مناسب ترین برای فرایند استخراج pectin خود را. راه اندازی مافوق صوت مطلوب بستگی به ظرفیت پیش بینی شده, حجم, مواد اولیه, دسته ای یا خط روند و جدول زمانی.
دسته و اینلاین
اولتراسونیک Hielscher می تواند برای دسته ای و مداوم جریان از طریق پردازش استفاده می شود. پردازش دسته ای مافوق صوت ایده آل برای تست فرایند، خوش بینی و سطح تولید کوچک تا اواسط اندازه است. برای تولید حجم زیادی از پاکتین، پردازش اینلاین ممکن است سودمندتر باشد. یک فرایند مخلوط کردن خط پیوسته نیاز به راه اندازی پیچیده دارد – متشکل از پمپ، شیلنگ یا لوله و مخازن -، اما آن را بسیار کارآمد، سریع است و نیاز به کار به طور قابل توجهی کمتر است. Hielscher Ultrasonics تا به راه اندازی استخراج مناسب ترین برای حجم استخراج و اهداف فرایند خود را.
استخراج مافوق صوت برای هر ظرفیت محصول
Hielscher مافوق صوت محدوده محصول را پوشش می دهد طیف کاملی از پردازنده های مافوق صوت از سونوگرافی آزمایشگاه جمع و جور بیش از نیمکت بالا و سیستم های آزمایشی به پردازنده های مافوق صوت به طور کامل صنعتی با ظرفیت پردازش truckloads در هر ساعت. محدوده محصول کامل اجازه می دهد تا ما را به شما مناسب ترین استخراج مافوق صوت برای مواد اولیه حاوی pectin خود را ارائه, ظرفیت فرایند و اهداف تولید.
سیستم های نیمکت تاپ مافوق صوت ایده آل برای آزمایش های امکان سنجی و بهینه سازی فرایند هستند. مقیاس خطی بر اساس پارامترهای فرایند تثبیت شده باعث می شود آن را بسیار آسان برای افزایش امکانات پردازش از لات های کوچکتر به تولید کاملا تجاری است. تا پوسته پوسته شدن را می توان با نصب یک واحد استخراج مافوق صوت قوی تر و یا خوشه بندی چند مافوق صوت به موازات انجام می شود. با UIP16000, Hielscher ارائه می دهد قوی ترین استخراج مافوق صوت در سراسر جهان.
دامنه های دقیقا قابل کنترل برای نتایج مطلوب
تمام Ultrasonicators Hielscher هستند دقیقا قابل کنترل و در نتیجه اسب کار قابل اعتماد در تولید. دامنه یکی از پارامترهای فرایند بسیار مهم است که تاثیر بهره وری و اثربخشی استخراج مافوق صوت از pectin از میوه و زباله های زیستی است.
تمام اولتراسونیک Hielscher’ پردازنده ها امکان تنظیم دقیق دامنه را می دهند. Sonotrodes و بوق تقویت کننده لوازم جانبی است که اجازه می دهد برای تغییر دامنه در محدوده حتی گسترده تر است. پردازنده های مافوق صوت صنعتی Hielscher می تواند دامنه های بسیار بالا ارائه و ارائه شدت مافوق صوت مورد نیاز برای برنامه های کاربردی خواستار. دامنه تا 200μm به راحتی می تواند به طور مداوم در 24/7 عمل اجرا شود.
تنظیمات دامنه دقیق و نظارت دائمی از پارامترهای فرایند مافوق صوت از طریق نرم افزار هوشمند به شما امکان درمان مواد اولیه خود را با شرایط مافوق صوت موثر ترین. فراصوت بهینه برای بهترین نتایج استخراج!
استحکام تجهیزات مافوق صوت Hielscher اجازه می دهد تا برای عملیات 24/7 در وظیفه سنگین و در محیط های خواستار. این باعث می شود تجهیزات مافوق صوت Hielscher یک ابزار کار قابل اعتماد است که انجام الزامات استخراج خود را.
آسان، تست بدون خطر
فرایندهای مافوق صوت را می توان به طور کامل خطی مقیاس. این بدان معنی است که هر نتیجه ای که شما با استفاده از آزمایشگاه و یا نیمکت بالا مافوق صوت به دست آورد، می تواند به دقیقا همان خروجی با استفاده از پارامترهای فرایند دقیقا همان مقیاس. این باعث می شود فراصوت ایده آل برای تست امکان سنجی بدون خطر, بهینه سازی فرایند و پیاده سازی پس از آن را به تولید تجاری. تماس با ما برای یادگیری چگونه فراصوت می تواند تولید عصاره pectin خود را افزایش دهد.
بالاترین کیفیت – طراحی و ساخت در آلمان
به عنوان یک کسب و کار متعلق به خانواده و خانواده اداره ، Hielscher اولویت بندی بالاترین استانداردهای کیفیت برای پردازنده مافوق صوت آن است. همه ultrasonicators طراحی شده اند ، تولید و به طور کامل در دفتر مرکزی ما در Teltow در نزدیکی برلین ، آلمان مورد آزمایش قرار. نیرومندی و قابلیت اطمینان تجهیزات اولتراسونیک Hielscher آن را یک اسب کار در تولید خود را. 24/7 عملیات تحت بار کامل و در محیط های خواستار یک ویژگی طبیعی میکسر با کارایی بالا Hielscher است.
جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما:
| دسته ای دوره | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 1 تا 500ML | 10 تا پوست 200ml / دقیقه | UP100H |
| 00.1 به 20L | 00.2 به 4L / دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L / دقیقه | UIP4000hdT |
| خب | 10 تا 100L / min و | UIP16000 |
| خب | بزرگتر | خوشه UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
Hielscher مافوق صوت تولید هموژنایزر مافوق صوت با عملکرد بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکنده، تقلید و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی است.
درباره پکتین ها
پکتین یک هتروپلی ساکارید شاخه ای است که شامل بخش های گالاکترونان زنجیره ای طولانی و سایر قندهای خنثی مانند رامانوز، ارابینوز، گالاکتوز و زایلوز است. به طور خاص، پکتین یک بلوک از کو پلیمر است که شامل اسید گالاکتورونیک مرتبط با 1.4 α و 1.2 رامانوز مرتبط با شاخه های جانبی β-D-galactose، L-arabinose و سایر واحدهای قند است. از انجا که در پکتین چندین بخش قند و سطوح مختلف استریفیکاسیون متیل یافت می شود، پکتین وزن مولکولی تعریف شده ای مانند سایر پلی ساکاریدها ندارد. پکتین، که برای استفاده در مواد غذایی مشخص شده است، به عنوان یک هتروپلی ساکارید حاوی حداقل 65٪ واحد اسید گالاکتورونیک تعریف شده است. با استفاده از شرایط استخراج خاص، پکتین ها می توانند با موفقیت اصلاح و عاملدار شوند تا نیازهای خاصی را براورده کنند. تولید پکتین های عاملدار و اصلاح شده برای کاربردهای خاص مورد توجه است، به عنوان مثال پکتین کم متوکسیله برای داروها.
ادبیات/منابع
- Wafaa S. Abou-Elseoud, Enas A. Hassan, Mohammad L. Hassan (2021): Extraction of pectin from sugar beet pulp by enzymatic and ultrasound-assisted treatments. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications, Volume 2, 2021.
- Marina Fernández-Delgado, Esther del Amo-Mateos, Mónica Coca, Juan Carlos López-Linares, M. Teresa García-Cubero, Susana Lucas (2023): Enhancement of industrial pectin production from sugar beet pulp by the integration of surfactants in ultrasound-assisted extraction followed by diafiltration/ultrafiltration. Industrial Crops and Products, Volume 194, 2023.
- Wang, Wenjun; Wu, Xingzhu; Chantapakul, Thunthacha; Wang, Danli; Zhang, Song; Ma Xiaobin; Ding, Tian; Ye, Xingqian; Liu, Donghong(2017): Acoustic cavitation assisted extraction of pectin from waste grapefruit peels: A green two-stage approach and its general mechanism. Food Research Journal Vol.102, December 2017. 101-110.
- Drance, Florina; Oroian, Mircea (2019): Ultrasound-Assisted Extraction of Pectin from Malus domestica ‘Fălticeni’ Apple Pomace. Processes 7(8): 488; 2019.
- Owais Yousuf; Anupama Singh; N. C. Shahi; Anil Kumar; A. K. Verma (2018): Ultrasound Assisted Extraction of Pectin from Orange Peel. Bulletin of Environment, Pharmacology and Life Sciences Vol 7 [12], November 2018. 48-54.
- Lena Rebecca Larsen; Julia Buerschaper; Andreas Schieber; Fabian Weber (2019): Interactions of Anthocyanins with Pectin and Pectin Fragments in Model Solutions. J Agric Food Chem 2019 Aug 21; 67(33). pp. 9344-9353.