Pektiinin uutto greipinkuoresta ultraäänilaitteella

Hedelmien sivutuotteista, kuten kuorista tai hedelmälihasta, uutetaan pektiinejä erittäin tehokkaasti ultraääniuutto­laitteilla. Ultraäänikäsittely on luotettava, yksinkertainen ja turvallisesti käytettävä pektiinin uuttomenetelmä, joka lisää pektiinin saantoa ja parantaa sen laatua samalla, kun tuotantonopeus kasvaa. Seuraavassa esittelemme tehokkaan menetelmän pektiinin ultraääniuuttoon greipinkuoresta.

Pektiinin ultraääniuutto vaihe vaiheelta

Pektiinin ultraääniuutolla tarkoitetaan teho­ultraäänen käyttöä pektiinien vapautumisen edistämiseksi raaka-aineesta (esim. hedelmien kuorista tai sitrushedelmien sivutuotteista). Ultraäänikäsittely on vakiintunut menetelmä soluseinämien hajottamiseen ja pektiinin vapauttamiseen kasvimateriaalista.
Seuraava menetelmäohje koskee pektiinin ultraääniuuttoa greipinkuorista anturityyppisellä ultraäänilaitteella ja sitä seuraavaa etanolisaostusta:


Käytetyt materiaalit:

• 50 gr greipinkuorta
• 200 mL puhdistettua vettä
• 400 mL etanolia
• Ultraäänilaite UP200St + sonotrodi S26d14
• Lasisia keittolaseja

Raaka-aineen valmistelu:

• Hanki raaka-aineeksi sitrushedelmien kuoria. Tässä menetelmäohjeessa käytämme greipinkuoria.
• Pese sitrushedelmien kuoret huolellisesti lian ja roskien poistamiseksi.
• Leikkaa sitrushedelmien kuoret pieniksi paloiksi, jotta uuttoon käytettävissä oleva pinta-ala kasvaa.

Liuottimen valinta:
Vesi on ensisijainen uuttoliuotin, sillä se on edullista ja myrkytöntä. Vettä käytetään yleisesti pektiinin uuttoon, koska se liuottaa pektiiniä aiheuttamatta sen hajoamista. Pienen happomäärän (esim. sitruunahapon, etikkahapon, typpihapon tai suolahapon) lisääminen liuottimena käytettävään veteen auttaa liuottamaan pektiiniä kasvimateriaaleista ja tehostaa uuttoprosessia. Liuottimen pH:n säätäminen noin arvoon 2–3 on hyvä ohjearvo.
 
Ultraääniuuton suoritus:

• Aseta keittolasiin tai kolviin noin 50 gr hienoksi pilkottuja sitrushedelmän kuoripaloja.
• Lisää sitrushedelmän kuorien joukkoon noin 200 ml valittua liuotinta.
• Käsittele seosta ultraääniaalloilla anturityyppisellä ultraäänilaitteella. Käytämme ultraääniuuttoon tehokasta 200 watin laitetta UP200Ht, joka on varustettu sonotrodilla S26d14. Aseta amplitudiksi 100 %.
• Ultraäänikäsittele seosta noin 10 min, kunnes optimaalinen uutto on saavutettu.

Suodatus:
Suodata seos ultraäänikäsittelyn jälkeen esikostutetun tiheäsilmäisen verkon tai suodatinkankaan läpi, jotta uutettu pektiiniliuos erottuu kiinteästä jäännöksestä eli greipinkuorihiukkasista. Toistamalla suodatusvaiheen useita kertoja varmistetaan, että kaikki kiinteät jäännökset poistuvat.
 

Etanolisaostus:

• Pektiinin saostamiseen uutetusta liuoksesta käytetään yleisesti etanolia saostusaineena tai prosessin pysäyttävänä aineena.
• Siirrä suodatettu pektiiniliuos puhtaaseen astiaan.
• Lisää pektiiniliuokseen vähitellen etanolia jatkuvasti sekoittaen. Etanolin ja pektiiniliuoksen suhde vaihtelee, mutta on tyypillisesti noin 2:1 (etanoli: liuos) tilavuuden mukaan.
• Jatka etanolin lisäämistä, kunnes liuoksen lopullinen etanolipitoisuus on noin 70–80 %. Tämä pitoisuus edistää pektiinin saostumista.
• Anna seoksen seistä riittävän pitkään, yleensä useita tunteja tai yön yli, saostumisen edistämiseksi.
• Kerää saostunut pektiini saostuksen jälkeen sentrifugoimalla tai suodattamalla.
• Pese saostunut pektiini etanolilla epäpuhtauksien ja liuotinjäämien poistamiseksi.
• Kuivaa lopuksi puhdistettu pektiini tyhjiössä tai alhaisessa lämpötilassa jäljellä olevan kosteuden poistamiseksi.

Koska pektiinipitoisuus ja hedelmäpohjainen raaka-aine vaihtelevat luonnostaan, uuttomenettelyä saattaa olla tarpeen mukauttaa vastaavasti. Tämä tarkoittaa, että uutto- ja saostusolosuhteita voi olla tarpeen optimoida sitrushedelmän kuorityypin, kypsyyden, pektiinisaannon ja haluttujen pektiinin ominaisuuksien mukaan. Pektiinipitoisuuden määrittämiseen ja uuttotehokkuuden arviointiin voidaan käyttää analyysitekniikoita, kuten gravimetristä analyysiä tai spektrofotometrisiä menetelmiä.

Uuton jälkeen jäljelle jääneen sokerijuurikasmassan SEM-kuvat suurennuksella 1000x: (a) ennen uuttoa ja pektiinin uuton jälkeen käyttäen (b) Xylanasae-entsyymiä (250 U/g), (c) sellulaasia (300 U/g), (d) Xylanasae-entsyymiä ja sellulaasia (1:1), (e) Xylanasae-entsyymiä ja sellulaasia (1:1,5) sekä (f) Xylanasae-entsyymiä ja sellulaasia (1:2).
(tutkimus ja kuvat: Abou-Elseoud et al., 2021)

Pektiinin teollinen uutto yrityksen Hielscher ultraäänilaitteilla

Edellä esitetty pektiinin ultraääniuuton menettely voidaan skaalata lineaarisesti teolliseen linjatuotantoon. Ultraäänivirtauskennoreaktorin käyttö mahdollistaa hedelmien sivutuotteiden suurten määrien käsittelyn jatkuvasti tuotantolinjassa.
Hielscher Ultrasonics tarjoaa edistyksellisen teollisten ultraäänilaitteiden valikoiman hedelmä- ja vihannesmateriaalin käsittelyyn pektiinin tuotantoa varten.
 
Ultraäänikäsittelyä käytetään pektiinin uuton lisäksi myös polyfenolien eristämiseen hedelmien puristusjäännöksestä, hedelmälihasta, kuorista ja siemenistä. Lue lisää täältä!
 

Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Saksassa valmistettua laatua

Hielscher-ultraäänilaitteet tunnetaan korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscher-ultraäänilaitteet selviytyvät helposti ankarista olosuhteista ja vaativista ympäristöistä.

Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys, joka painottaa erityisesti suorituskykyisiä ultraäänilaitteita, joissa yhdistyvät uusin teknologia ja käyttäjäystävällisyys. Hielscher-ultraäänilaitteet ovat luonnollisesti CE-vaatimusten mukaisia ja täyttävät UL-, CSA- ja RoHs-vaatimukset.