היגישר טכנולוגיית אולטרה סאונד

פקטין גבוה יותר תשואות עם מיצוי אולטראסוניות

תוצאות החילוץ אולטראסוניות בתפוקות גבוהות של pectins באיכות מעולה. באמצעות sonication, pectins יקר יכול להיות מיוצר ביעילות מפסולת פירות (למשל, על ידי מוצרים מעיבוד מיץ) וחומר גלם ביולוגי אחר. חילוץ פקטין אולטראסוניות מצטיינת טכניקות חילוץ אחרות על ידי הפקת תשואות גבוהות יותר, מתן איכות פקטין מעולה, והליך חילוץ מהיר.

חילוץ פקטין מוגבר על ידי sonication

פקטין מנוצל כמזון ג'ל, אמולסיה ועיבוי במוצרי מזון רבים, כמו גם מרכיב בקוסמטיקה ותרופות. הפקת פקטין תעשייתי קונבנציונלי נעשה באמצעות הפקת מים חמים, שם חומר הגלם כגון קליפות הדרים, פומצ'ה תפוחים ופסולת פירות אחרים ספוג במים חמים 60-100 מעלות צלזיוס ב pH נמוך (כ. pH 1.5 – 3.5) במשך תקופה ארוכה של זמן. זה הופך את הפקת מים חמים קונבנציונלית תהליך זמן ואנרגיה רב, כי הוא לעתים קרובות אפילו לא יעיל מספיק כדי לשחרר כמויות גבוהות של pectins זמין בחומר הגלם.
על מנת להתגבר על חוסר היעילות של שיטת הייצור הקונבנציונלית, מיצוי אולטראסוניות מיושם כטכניקה מעצימה תהליך המפחית את זמן החילוץ וממקסם את תפוקת פקטין באופן משמעותי בהשוואה להפקת מים חמים מסורתית.

היתרון של חילוץ פקטין אולטראסוניות

מיצוי אולטראסוניות מוחל בתחומים רבים של ייצור תמצית, למשל תמציות בוטניות וצמחיות עבור ממזון, תוספי מזון, תרופות, וקוסמטיקה. דוגמה בולטת מאוד של מיצוי אולטראסוניות היא החילוץ של קנבידיול (CBD) ותרכובות אחרות מצמח הקנאביס.
מיצוי אולטראסוניות היא טכניקת מיצוי לא תרמי, אשר מונע ובכך את התרכובות ביואקטיביות נגד השפלה תרמית. כל הפרמטרים תהליך אולטראסוניות, כגון משרעת, עוצמה, זמן, טמפרטורה ולחץ, ניתן לשלוט בדיוק. זה מאפשר תהליך מדויק ובקרת איכות ומקל לחזור ולשחזר לאחר שהושג תוצאות החילוץ. מפיקי לחלץ ערך ultrasonication עבור חזרה תהליך אמין, אשר מסייע לתקנן תהליכים ומוצרים.

פרמטרים תהליך עבור חילוץ פקטין אולטראסוניות

  • עוצמת Sonication
  • טֶמפֶּרָטוּרָה
  • ערך pH
  • זְמַן
  • גודל החלקיקים של חומר גלם
The ultrasonicator UIP4000hdT is a powerful extractor for industrial pectin production.

חולץ אולטראסוניות UIP4000hdT הוא מחלץ רב עוצמה 4kW לייצור פקטין תעשייתי.

בקשת מידע





הקביעה של פרמטרים רלוונטיים תהליך לאפשר לייעל את תהליך החילוץ אולטראסוניות ליעילות הגבוהה ביותר ואיכות תמצית מעולה.
לדוגמה, גודל החלקיקים של חומר גלם (למשל, קליפות הדר) הוא גורם חשוב: גודל חלקיק קטן יותר פירושו שטח פנים גבוה יותר עבור גלי אולטראסוניות לפעול על. גודל חלקיקים קטן גורם ובכך תפוקות פקטין גבוהות יותר, רמה נמוכה יותר של מתילציה ויחס גדול יותר של אזורי rhamnogalacturonan (RG).
ערך ה-pH של ממס החילוץ (כלומר מים + חומצה) הוא פרמטר חיוני נוסף. כאשר פקטין מופק בתנאים חומציים, אזורים רבים מסועפים rhamnogalacturonan של הפולימר הם מפורקים, כך בעיקר הומוגאלקטאורונן (HG) אזורים "ישרים" עם כמה מולקולות סוכר נייטרלי מחובר על או בשרשרת ליניארית העיקרית להישאר.
חילוץ פקטין אולטראסוניות מפחית את זמן החילוץ ומוריד את טמפרטורת התהליך הנדרשת, אשר מפחית את הסיכוי של שינוי פקטין לא רצוי על ידי חומצות. זה מאפשר להשתמש בחומצות בתנאים מוגבלים על מנת לשנות pectins בדיוק לדרישות המוצר.

מה עושה חילוץ פקטין אולטראסוניות כל כך יעיל?

ההשפעה של מיצוי אולטראסוניות ישירות משפיע על נפיחות, ניקוב ושבירה של קירות התא. העברת מסה המושרה Ultrasonically גורמת לחות של חומר פקטין באמצע lamella המוביל לפרידה של רקמות צמחיות. קביטציה אולטראסוניות וכוחות גייה ישירות להשפיע על קירות התא ולשבור אותם פתוחים. מנגנונים אלה לגרום לתוצאות יעילות מאוד של מיצוי אולטראסוניות.

פקטין מופק Ultrasonically (גם קוויטציה אקוסטית סייע פקטין מופק, קיצור. ACAE) אשר היה משקל מולקולרי נמוך יותר ואת המידה של מתוקסילציה היה עשיר יותר באזור rhamnogalacturonan-I (RG-I) עם שרשראות צד ארוך לעומת חום קונבנציונלי מופק (CHE) פקטין מניתוח כימי FT-IR. צריכת האנרגיה עבור הפקת פקטין ulgtrasonic היה נמוך באופן משמעותי מאשר שיטת החימום הקונבנציונלית, אשר מצביע על היישום המבטיח שלה עבור סולם הייצור התעשייתי.
(cf. וואנג ואח ', 2017)
וואנג ועמיתיו (2017) גם מדגיש כי חילוץ בסיוע ultrasonically (איחוד האמירויות הערביות) הוכח להיות תהליך חסכוני יותר וידידותי לסביבה עם יעילות גבוהה יותר ועלות פחות בהשוואה לחילוץ חימום קונבנציונלי (CHE).

How Does Ultrasonic Pectin Extraction Work?

Ultrasonic extraction is based on the sonomechanical effects of high-intensity ultrasound. To promote and intensify pectin extraction via ultrasonication, high-power ultrasound waves are coupled via an ultrasonic probe (also called ultrasonic horn or sonotrode) into the liquid medium, i.e. the slurry consisting in the pectin-containing raw material and the solvent. The ultrasound waves travel through the liquid and create alternating low-pressure / high-pressure cycles. During low-pressure cycles, minute vacuum bubbles (so-called cavitation bubbles) are created, which grow over several pressure cycles. During those cycles of bubble growth, the dissolved gases in the liquid enter the vacuum bubble, so that the vacuum bubble transform into growing gas bubbles. At a certain size, when the bubbles cannot absorb more energy, they implode violently during a high-pressure cycle. The bubble implosion is characterised by intense cavitational forces, including very high temperature and pressure reaching up to 4000K and 1000atm, respectively; as well as corresponding high temperature and pressure differentials. These ultrasonically generated turbulences and shear forces break plant cells up and release the intracellular pectins into the water-based solvent. Since ultrasonic cavitation creates highly intense mass transfer, sonication results in exceptionally high yields within a very short processing time.

מחממים משמשים לעקירת מקורות פיטו (למשל צמחים, אצות, פטריות)

הפקת אולטרה סאונד מתאי הצמח: מקטע רוחבי מיקרוסקופיים (TS) מראה את המנגנון של פעולות במהלך הפקת אולטראסאונד מתאים (הגדלה 2000x) [משאב: וילקו ואח ' 2011]

About Pectins

Pectin is a branched heteropolysaccharide consisting of long-chain galacturonan segments and other neutral sugars such as rhamnose, arabinose, galactose, and xylose. To be more specific, pectin is a block of co-polymer comprising of 1,4-α-linked galacturonic acid and 1,2-linked rhamnose with side branches of β-D-galactose, L-arabinose and other sugar units. Since in pectin several sugar moieties and different levels of methyl esterification are found, pectin does not have a defined molecular weight like other polysaccharides. Pectin, that is specified for the use in foods, is defined as a heteropolysaccharide containing at least 65% galacturonic acid units. By applying specific extraction conditions, pectins can be successfully modified and functionalized in order to fulfil specific requirements. The production of functionalized and modified pectins are of interest for special applications, e.g. low-methoxylated pectin (LMP) for pharmaceuticals.

The ultrasonicator UIP2000hdT is a 2kW extractor for industrial pectin production.

Ultrasonic batch extractor UIP2000hdT with cascatrode horn

בקשת מידע





Pectins Extracted from Fruit Waste

Ultrasonic extraction is highly efficient to produce high-quality pectins from citrus waste.Fruit waste such as peels, fruit pulp residues (after fruit juice pressing), and other fruit by-products are often rich pectin sources. Whilst fruit waste products are often used as animal feed, pectin extraction is a more valuable use of fruit waste.
Ultrasonic pectin extraction is already successfully performed with citrus peels (such as oranges, tangerines, grapefruit), melon peels, apple pomace, sugar beet pomace, mango peels, tomato waste, as well as jackfruit, passion fruit, fig peels amongst others.

Case Studies of Ultrasonic Pectin Extraction

Due to the drawbacks of conventional pectin extraction by heat, research and industry have already investigated innovative alternatives such as ultrasonic extraction. Thereby, plenty information of process parameters for various raw materials as well as process optimization data are available.

Ultrasonic Extraction of Pectin from Apple Pomace

Dranca and Oroian (2019) investigated the ultrasonically-assisted extraction process of pectin from apple pomace applying various ultrasonic conditions and using Box-Behnken response surface design. They found that the ultrasound amplitude strongly influences the yield and the degree of esterification of the extracted pectin, while the extraction pH had a great impact on all three responses, i.e. yield, GalA content, and degree of esterification. The optimal conditions for extraction were 100% amplitude, pH of 1.8, solid-liquid ratio of 1:10 g/mL, and 30 min sonication. Under these conditions, pectin yield was 9.183% and had a 98.127 g/100 g GalA content and 83.202% degree of esterification. To set the results of ultrasonically extracted pectin into relation with commercial pectin, pectin sample obtained by ultrasonic extraction under optimal conditions were compared to commercial citrus and apple pectin samples by FT-IR, DSC, rheological analysis, and SEM. The first two techniques highlighted some particularities of the pectin sample extracted by ultrasonic extraction such as the narrower distribution range of molecular weight, the orderly molecular arrangement, and the high degree of esterification that was similar to that of commercially available apple pectins. The analysis of the morphological characteristics of ultrasonically obtained sample indicates a determination pattern between the distribution of the fragment sizes of this sample and its GalA content on one side, and the water uptake capacity on the other side. The viscosity of ultrasonically extracted pectin solution was much higher than that of the solutions made using commercial pectin, which maybe because of the high concentration of galacturonic acid. When also considering the high degree of esterification, this might explain why the viscosity were higher for the ultrasonically extracted pectin. The researchers conclude that the purity, structure and rheological behaviour of pectin extracted by ultrasonic extraction from Malus domestica ‘Fălticeni’ apple pomace indicates promising applications of this soluble fiber. (cf. Dranca & Oroian 2019)

The ultrasonic pectin extraction method excels by

  • תשואות גבוהות יותר
  • faster processing
  • milder processing conditions
  • יעילות כוללת משופרת
  • פעולה פשוטה ובטוחה
  • ROI מהיר

High-Performance Ultrasonic Extractor for Pectin Production

Ultrasonic extractor UIP4000hdT with flow-through setup for pectin extractionUltrasonic extraction is a reliable processing technology, which facilitates and accelerates the production of high-quality pectins various raw materials such as citrus fruit by-products and peels, apple pomace and many others. Hielscher Ultrasonics portfolio covers the full range from compact lab ultrasonicators to industrial extraction systems. Thereby, we at Hielscher can offer you the most suitable ultrasonicator for your envisaged process capacity. Our long-time experienced staff will assist you from feasibility tests and process optimisation to the installation of your ultrasonic system on final production level.
הדפסת רגל קטנה של חולצים אולטראסוניות שלנו, כמו גם צדדיות שלהם באפשרויות התקנה להפוך אותם להתאים אפילו לתוך מתקני עיבוד פקטין בחלל קטן. מעבדים אולטראסוניות מותקנים ברחבי העולם מזון, פארמה ומתקני ייצור תוספי תזונה.

Hielscher אולטרסוניקה – ציוד להפקת מתוחכם

Hielscher Ultrasonics product portfolio covers the full range of high-performance ultrasonic extractors from small to large scale. Additional accessories allow for the easy assembly of the most suitable ultrasonic device configuration for your pectin extraction process. The optimal ultrasonic setup depends on the envisaged capacity, volume, raw material, batch or inline process and timeline.

אצווה וליין

Hielscher ultrasonicators can be used for batch and continuous flow-through processing. Ultrasonic batch processing is ideal for process testing, optimisation and small to mid-size production level. For a producing large volumes of pectin, inline processing might be more advantageous. A continuous inline mixing process requires sophisticated setupconsisting in a pump, hoses or pipes and tanks -, but it is highly efficient, rapid and requires significantly less labour. Hielscher Ultrasonics has the most suitable extraction setup for your extraction volume and process goals.

חולצים אולטראסוניות עבור כל קיבולת מוצר

תא זרימה UIP4000hdT לsonication פנימי בקנה מידה תעשייתיHielscher Ultrasonics product range covers the full spectrum of ultrasonic processors from compact lab ultrasonicators over bench-top and pilot systems to fully-industrial ultrasonic processors with the capacity to process truckloads per hour. The full product range allows us to offer you the most suitable ultrasonic extractor for your pectin-containing raw material, process capacity and production targets.
מערכות benchtop אולטראסוניות אידיאליות עבור בדיקות היתכנות ואופטימיזציה תהליך. קנה מידה ליניארי המבוסס על פרמטרים של תהליך מבוסס מקל מאוד על הגדלת יכולות העיבוד ממותחות קטנים יותר לייצור מסחרי מלא. למעלה קנה מידה יכול להיעשות על ידי התקנת יחידת מחלץ אולטראסוניות חזקה יותר או קיבוץ מספר אולטרסוניקטורים במקביל. עם UIP16000, Hielscher מציעה את חולץ אולטראסוניות החזק ביותר ברחבי העולם.

משרעת ניתנת לשליטה מדויקת לתוצאות אופטימליות

All Hielscher ultrasonicators are precisely controllable and thereby reliable work horses in production. The amplitude is one of the crucial process parameters that influence the efficiency and effectiveness of ultrasonic extraction of pectin from fruit and bio-waste.
Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.כל Hielscher אולטרסוניקה’ מעבדים מאפשרים הגדרה מדויקת של המשרעת. Sonotrodes וצירים מאיץ הם אביזרים המאפשרים לשנות את משרעת בטווח רחב עוד יותר. מעבדי אולטראסוניות תעשייתי של Hielscher יכול לספק משרעת גבוהה מאוד ולספק את העוצמה אולטראסוניות הנדרשת עבור יישומים תובעניים. משרעת של עד 200μm ניתן להפעיל ברציפות בקלות בפעולה 24/7.
Precise amplitude settings and the permanent monitoring of the ultrasonic process parameters via smart software give you the possibility to treat your raw material with the most effective ultrasonic conditions. Optimal sonication for best extraction results!
החוסן של הציוד אולטראסוניות של Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בתפקיד כבד בסביבות תובעניות. זה הופך את הציוד אולטראסוניות של Hielscher כלי עבודה אמין שממלא את דרישות החילוץ שלך.

בדיקה קלה ללא סיכונים

Ultrasonic processes can be completely linear scaled. This means every result that you have achieved using a lab or bench-top ultrasonicator, can be scaled to exactly the same output using the exactly same process parameters. This makes ultrasonication ideal for risk-free feasibility testing, process optimization and subsequent implementation into commercial manufacturing. Contact us to learn how sonication can increase your pectin extract production.

האיכות הגבוהה ביותר – עוצב ומיוצר בגרמניה

כעסק בבעלות משפחתית וניהול משפחתי, הירושר מסדר עדיפויות באיכות הגבוהה ביותר עבור מעבדים אולטרה סאונד שלה. כל הultrasonicators תוכננו, יוצרו ונבדקו ביסודיות במטה שלנו בטלגרר ליד ברלין, גרמניה. החוסן והאמינות של ציוד האולטרסאונד של הירושר הופכים אותו לסוס עבודה בהפקה שלכם. 24/7 מבצע בעומס מלא ובסביבות תובעניות הוא מאפיין טבעי של מערבלי ביצועים גבוהים של Hielscher.

הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו:

נפח תצווה קצב זרימה התקנים מומלצים
1 עד 500mL 10 עד 200mL / min מעלהay
0.1 ל 20L 0.2 ל 4 ליטר / דקה UIP2000hdT
10 עד 100 ליטר 2 עד 10L / min UIP4000hdT
N.A. 10 עד 100L / min UIP16000
N.A. יותר גדול אשכול UIP16000

תיצור איתנו קשר! / שאל אותנו!

בקש מידע נוסף

אנא השתמש בטופס שלהלן כדי לבקש מידע נוסף אודות מעבדים אולטרה סאונד, יישומים ומחיר. נשמח לדון בתהליך שלך איתך ולהציע לך מערכת אולטרה סאונד לפגישה הדרישות שלך!









הינכם מתבקשים לשים לב מדיניות פרטיות.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher אולטרסוניקה מייצרת הומוגניזרים אולטראסוניות ביצועים גבוהים עבור ערבוב יישומים, פיזור, אמולסיה וחילוץ על מעבדה, טייס בקנה מידה תעשייתי.

ספרות/הפניות