Extraction de pectine à partir d'écorces de pamplemousse à l'aide d'un sonicateur

Les pectines des sous-produits de fruits tels que les pelures ou la pulpe sont extraites de manière très efficace à l'aide d'extracteurs à ultrasons. En tant que méthode d'extraction de pectine fiable, simple et sûre, la sonication augmente le rendement et la qualité de la pectine à une vitesse de production accélérée. Nous démontrons ci-dessous la technique efficace d'extraction de pectine par ultrasons à partir d'écorces de pamplemousse.

Extraction de pectine par ultrasons, étape par étape

L'extraction par ultrasons est une technique très efficace pour libérer les pectines de l'écorce de pamplemousse. Cette photo montre le sonicateur UP200Ht extrayant les pectines de l'écorce de pamplemousse en utilisant l'eau comme solvant.L'extraction de pectine par ultrasons décrit l'application d'ultrasons de puissance afin de favoriser la libération des pectines d'une matière première (par exemple, les pelures de fruits, les sous-produits d'agrumes). La sonication est une technique bien établie pour désintégrer les parois cellulaires et libérer la pectine du matériel végétal.
Le protocole suivant pour l'extraction ultrasonique de la pectine des écorces de pamplemousse à l'aide d'un sonicateur à sonde et la précipitation subséquente dans l'éthanol :


Matériaux utilisés :

  • 50gr d'écorce de pamplemousse
  • 200 ml d'eau purifiée
  • 400 ml d'éthanol
  • Sonicator UP200St + sonotrode S26d14
  • Béchers en verre

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L'ultrasoniseur UIP4000hdT est un extracteur puissant pour la production industrielle de pectine.

L'ultrasonateur UIP4000hdT est un extracteur puissant de 4kW. utilisé pour la production industrielle de pectine.

 

Dans cette vidéo, nous vous présentons l'extraction ultrasonique très efficace de la pectine de la peau de pamplemousse à l'aide du sonicateur à sonde UP200Ht. La sonication est une méthode très efficace pour produire de la pectine de haute qualité à partir de sous-produits de fruits et de légumes. L'extraction par ultrasons permet d'obtenir des quantités de pectine plus importantes et une qualité supérieure dans un temps de traitement plus court.

Extraction de pectine à partir d'écorces de pamplemousse à l'aide du sonicateur UP200Ht

Vignette vidéo

 

Préparation des matières premières :

  • Obtenir des écorces d'agrumes comme matière première. Dans ce protocole, nous utilisons des écorces de pamplemousse.
  • Lavez soigneusement l'écorce d'agrume pour éliminer toute trace de saleté ou de débris.
  • Couper l'écorce d'agrume en petits morceaux afin d'augmenter la surface d'extraction.

 

Sélection des solvants :
L'eau est le solvant préféré pour l'extraction, car elle est peu coûteuse et non toxique. L'eau est couramment utilisée pour l'extraction de la pectine en raison de sa capacité à solubiliser la pectine sans la dégrader. L'ajout d'une petite quantité d'acides (acide citrique, acide acétique, acide nitrique ou acide chlorhydrique, par exemple) à l'eau utilisée comme solvant facilite la solubilisation de la pectine contenue dans les matières végétales et améliore le processus d'extraction. L'ajustement du solvant à une valeur de pH d'environ 2-3 pH est une bonne valeur de référence.
 
Procédure d'extraction par ultrasons :

  • Placer environ 50 morceaux d'écorces d'agrumes finement hachées dans un bécher ou un flacon.
  • Ajouter environ 200 ml du solvant sélectionné à l'écorce d'agrume.
  • Utilisez un sonicateur à sonde pour traiter le mélange avec des ondes ultrasoniques. Nous utilisons l'UP200Ht, extracteur à ultrasons puissant de 200 watts équipé de la sonotrode S26d14. Régler l'amplitude à 100 %.
  • Soniquer le mélange pendant environ 10 minutes jusqu'à ce que l'extraction soit optimale.

 

Filtration:
Après la sonication, filtrez le mélange à l'aide d'une maille fine ou d'un tissu filtrant préalablement humidifié afin de séparer la solution de pectine extraite du résidu solide, les particules de peau de pamplemousse. Répéter plusieurs fois cette étape de filtration pour s'assurer que tous les résidus solides sont éliminés.
 

Précipitation de l'éthanol :

  • Pour précipiter la pectine de la solution extraite, l'éthanol est couramment utilisé comme agent de précipitation ou de trempe.
  • Transférer la solution de pectine filtrée dans un récipient propre.
  • Ajouter progressivement l'éthanol à la solution de pectine tout en remuant continuellement. Le rapport entre l'éthanol et la solution de pectine varie, mais il est généralement d'environ 2:1 (éthanol : solution) en volume.
  • Continuer à ajouter de l'éthanol jusqu'à atteindre une concentration finale d'environ 70-80 % d'éthanol dans la solution. Cette concentration favorise la précipitation de la pectine.
  • Laisser le mélange reposer pendant une période suffisante, généralement plusieurs heures ou toute une nuit, pour faciliter la précipitation.
  • Après précipitation, recueillir la pectine précipitée par centrifugation ou filtration.
  • Laver la pectine précipitée avec de l'éthanol pour éliminer les impuretés et le solvant résiduel.
  • Enfin, sécher la pectine purifiée sous vide ou à basse température pour éliminer toute humidité résiduelle.

 

La teneur en pectine et la matière première à base de fruits étant sujettes à des variations naturelles, la procédure d'extraction peut devoir être adaptée en conséquence. Cela signifie que les conditions spécifiques d'extraction et de précipitation peuvent devoir être optimisées en fonction du type d'écorce d'agrume, de la maturité, du rendement en pectine et des propriétés souhaitées de la pectine. Des techniques analytiques telles que l'analyse gravimétrique ou les méthodes spectrophotométriques peuvent être utilisées pour quantifier la teneur en pectine et évaluer l'efficacité de l'extraction.

Sonicateur à sonde UP400St pour l'extraction de composés bioactifs tels que les pectines des fruits et légumes

Sonicator UP400St pour l'extraction

Les ultrasons favorisent considérablement l'extraction enzymatique des pectines de la pulpe de betterave sucrière. Les images SEM montrent l'impact de l'ultrasonication sur la désintégration des cellules et la libération de la pectine.

MEB de la pulpe résiduelle de betterave sucrière à un grossissement de 1000x : (a) avant extraction, et après extraction de la pectine en utilisant (b) Xylanasae (250 U/g), (c) Cellulase (300 U/g), (d) Xylanasae+Cellulase (1:1), et (e) Xylanasae+Cellulase (1:1.5), et (f) Xylanasae+Cellulase (1:2).
(étude et images : Abou-Elseoud et al., 2021)

Extraction industrielle de pectine avec les sonicateurs Hielscher

La même procédure d'extraction de pectine par ultrasons démontrée ci-dessus peut être linéairement mise à l'échelle pour une production industrielle en ligne. L'utilisation d'un réacteur cellulaire à ultrasons permet de traiter de grands volumes de sous-produits de fruits dans le cadre d'un traitement en ligne continu.
Hielscher Ultrasonics propose une gamme sophistiquée de sonicateurs industriels pour le traitement des fruits et légumes en vue de la production de pectine.

Pourquoi Hielscher Ultrasonics?

  • haute efficacité
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  • lot & en ligne
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  • logiciels intelligents
  • fonctions intelligentes (par exemple, programmable, protocole de données, contrôle à distance)
  • Facile et sûr à utiliser
  • Faible entretien
  • CIP (clean-in-place)

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:

lot VolumeDébitAppareils recommandés
00,5 à 1,5 mln / a.VialTweeter
1 à 500 ml10 à 200 ml / minUP100H
10 à 2000mL20 à 400 ml / minUP200Ht, UP400St
0.1 20L00,2 à 4L / minUIP2000hdT
10 à 100l2 à 10 L / minUIP4000hdT
15 à 150L3 à 15L/minUIP6000hdT
n / a.10 à 100 litres / minUIP16000
n / a.plus grandgroupe de UIP16000

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Conception, fabrication et conseil – Qualité Made in Germany

Les ultrasons Hielscher sont réputés pour leur qualité et leur conception de haut niveau. La robustesse et la facilité d'utilisation permettent une intégration harmonieuse de nos ultrasons dans les installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement gérés par les ultrasons Hielscher.

Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et met l'accent sur les ultrasons de haute performance, dotés d'une technologie de pointe et d'une grande convivialité. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.

Les homogénéisateurs ultrasoniques à haut cisaillement sont utilisés en laboratoire, sur table, dans le cadre de projets pilotes et dans l'industrie.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs ultrasoniques à haute performance pour des applications de mélange, de dispersion, d'émulsification et d'extraction à l'échelle du laboratoire, du pilote et de l'industrie.



Littérature / Références

Ce qu'il faut savoir : Pectine

La pectine est un polysaccharide complexe que l'on trouve dans les parois cellulaires des plantes, en particulier dans les fruits, et qui est principalement composé de résidus d'acide galacturonique liés par des liaisons α-1,4-glycosidiques. Cette structure confère des propriétés uniques à la pectine, ce qui en fait une biomolécule polyvalente aux applications industrielles variées.

À l'état naturel, la pectine existe sous la forme d'un mélange hétérogène de polymères avec différents degrés de méthylation, ce qui entraîne diverses caractéristiques fonctionnelles. Le degré de méthylation influence la capacité de la pectine à former des gels, les pectines faiblement méthylées formant des gels plus solides que leurs homologues fortement méthylées.

Les fonctionnalités de la pectine découlent de sa capacité à interagir avec l'eau, les ions métalliques, les sucres et d'autres macromolécules. Ses propriétés gélifiantes, en particulier, en font un ingrédient précieux pour les industries alimentaires et pharmaceutiques. La pectine est couramment utilisée comme gélifiant, stabilisateur et épaississant dans les produits alimentaires tels que les confitures, les gelées, les conserves de fruits, les confiseries et les desserts laitiers. Dans les produits pharmaceutiques, elle sert de matrice pour la libération contrôlée des médicaments et de liant dans les formulations de comprimés.

Au-delà de ses applications dans les secteurs alimentaire et pharmaceutique, la pectine trouve son utilité dans diverses autres industries. Dans l'industrie cosmétique, elle est utilisée comme stabilisateur dans les émulsions et comme agent filmogène dans les produits de soin de la peau. En outre, la pectine présente des applications potentielles en biomédecine, notamment dans la cicatrisation des plaies, l'ingénierie tissulaire et les systèmes d'administration de médicaments, en raison de sa biocompatibilité et de sa biodégradabilité.

Ces diverses fonctionnalités et la nature biocompatible de la pectine en font un biomatériau précieux avec un large éventail d'applications dans de nombreuses industries.


Des ultrasons de haute performance ! La gamme de produits Hielscher couvre l'ensemble du spectre, depuis les ultrasons compacts de laboratoire jusqu'aux systèmes ultrasoniques industriels complets, en passant par les unités de paillasse.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons de haute performance à partir d'une technologie de pointe. laboratoires à taille industrielle.


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