Teknologi ultrasound Hielscher

Ultrasonic Pectin ekstraksi dari buah dan Bio-limbah

  • Pectins adalah aditif makanan yang sangat sering digunakan, terutama ditambahkan untuk efek gelling.
  • Ekstraksi ultrasonik meningkatkan hasil dan kualitas ekstrak pektin secara signifikan.
  • Sonication dikenal untuk efek mengintensifkan proses, yang sudah digunakan dalam proses industri manifold.

 

Pectins dan Pectin ekstraksi

Limbah buah jeruk seperti kulit dan residu setelah jus yang ideal untuk ekstraksi ultrasonik pectins.Pectin adalah polisakarida kompleks alam (heteropolysaccharide) yang ditemukan khususnya di dinding sel buah-buahan, terutama dalam buah jeruk dan pomace apel. Kandungan pektin tinggi ditemukan dalam kulit buah apel dan buah jeruk. Pomace apel mengandung 10-15% dari pektin pada dasar kering sementara kulit jeruk mengandung 20-30%. Pectins adalah biokompatibel, biodegradable dan terbarukan dan menunjukkan sifat gelling dan penebalan besar, yang membuat mereka aditif yang sangat dihargai. Pectins secara luas digunakan dalam makanan, kosmetik dan produk farmasi sebagai reologi pengubah seperti emulsifier, gelling agen, kaca agen, Stabilizer, dan Thickener.
Ekstraksi pektin konvensional untuk aplikasi industri dilakukan dengan menggunakan proses asam-dikatalisis (menggunakan asam nitrat, hidroklorik atau sulfat). Ekstraksi asam-katalis adalah proses yang paling sering dikunjungi dalam produksi pektin industri, karena teknik ekstraksi lainnya seperti mendidih langsung (60 º c-100 º c) untuk 24 jam dan pH rendah (1,0-3,0) lambat dan rendah hasil dan dapat menyebabkan degradasi termal serat yang diekstrak dan hasil pektin kadang dibatasi oleh kondisi proses. Namun, ekstraksi asam-dikatalisis datang dengan kerugiannya juga: perlakuan asam yang keras menyebabkan depolimerisasi dan deesterifikasi dari rantai pektin, yang mempengaruhi kualitas pektin negatif. Produksi volume besar dari limbah asam memerlukan pasca-pengolahan dan pengobatan daur ulang mahal, yang membuat proses beban lingkungan.

Ultrasonic Pectin ekstraksi

Prosesor ultrasonik UIP4000hdT (4kW) untuk ekstraksi pectins dalam proses inline industri.Ekstraksi ultrasonik adalah pengobatan ringan, non-termal, yang diterapkan untuk proses makanan manifold. Dalam hal ekstraksi pektins dari buah-buahan dan sayuran, sonikasi menghasilkan pektin berkualitas tinggi. Ultrasonically diekstraksi pectins unggul oleh asam anhydrouronic mereka, methoxyl dan kalsium pektate isi serta derajat esterifikasi. Kondisi ringan dari ekstraksi ultrasonik mencegah degradasi termal dari pektins peka panas.
Kualitas pektin dan kemurnian dapat bervariasi tergantung pada asam anhydrogalacturonic, tingkat esterifikasi, kadar abu diekstrak pektin. Pektin dengan berat molekul tinggi dan abu rendah (di bawah 10%) konten dengan asam anhydrogalacturonic tinggi (di atas 65%) dikenal sebagai pektin berkualitas baik. Karena intensitas pengobatan ultrasonik dapat sangat tepat dikontrol, sifat ekstrak pektin dapat dipengaruhi dengan menyesuaikan amplitudo, suhu ekstraksi, tekanan, waktu retensi dan pelarut.

Sel aliran UIP4000hdT untuk sonikasi inline pada skala industri

Reaktor aliran ultrasonik

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.



Manfaat:

  • hasil yang lebih tinggi
  • memiliki kualitas yang lebih baik
  • non-termal
  • mengurangi wake ekstraksi
  • proses intensifikasi
  • memungkinkan retro-Fitting
  • Ekstraksi hijau
Ekstraksi ultrasonik dapat dijalankan dengan menggunakan berbagai Pelarut seperti air, asam sitrat, larutan asam nitrat (HNO3, pH 2,0), atau asam amonium oxalate/Oxalic, yang membuatnya juga mungkin untuk mengintegrasikan sonikasi ke dalam garis ekstraksi yang ada (Fitting retro).

Ultrasonic pektin ekstrak Excel dengan:

  • kapasitas gelling tinggi
  • dispersibility
  • pektin warna
  • tinggi kalsium pektate
  • kurang degradasi
  • ramah lingkungan

Limbah buah sebagai sumber: Kinerja tinggi USG telah berhasil diterapkan untuk mengisolasi pectins dari pomace apel, kulit buah jeruk (seperti jeruk, lemon, jeruk), pomace anggur, delima, gula bubur pulp, kulit buah naga, pir berduri cladodes, markisa kulit, dan mangga kulit.

Kinerja tinggi Ultrasonicators

Hielscher Ultrasonics adalah mitra Anda untuk proses ekstraksi dari tumbuhan. Apakah Anda ingin mengekstrak sejumlah kecil untuk penelitian dan analisis atau memproses volume besar untuk produksi komersial, kami memiliki ekstraktor ultrasonik yang sesuai untuk Anda. Kami ultrasonik prosesor Lab begitu juga dengan kami ultrasonicators bench-top dan industri kuat, mudah digunakan dan dibangun untuk pengoperasian 24/7 di bawah beban penuh. Berbagai macam Aksesoris seperti sonotrodes (probe ultrasonik / tanduk) dengan berbagai ukuran dan bentuk, sel aliran dan reaktor dan penguat memungkinkan penyiapan optimal untuk proses ekstraksi spesifik Anda.
Semua mesin ultrasonik digital dilengkapi dengan layar sentuh berwarna, SD Card terintegrasi untuk protocolling data otomatis, dan remote control browser untuk pemantauan proses yang komprehensif. Dengan sistem ultrasonik Hielscher yang canggih, standarisasi proses yang tinggi dan kontrol kualitas dibuat sederhana.
Hubungi kami hari ini untuk mendiskusikan persyaratan proses ekstraksi Anda! Kami akan dengan senang hati membantu Anda dengan pengalaman jangka panjang kami dalam ekstraksi botani!
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Batch Volume Flow Rate Direkomendasikan perangkat
10-2000mL 20 hingga 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 hingga 20L 0.2 sampai 4L/min UIP2000hdT
10 sampai 100L 2-10L/min UIP4000
n.a. 10 sampai 100L/menit UIP16000
n.a. kristal yang lebbig cluster UIP16000

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Meminta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini, jika Anda ingin meminta informasi tambahan tentang ultrasonik homogenisasi. Kami akan sangat senang untuk menawarkan Anda sebuah sistem ultrasonik yang memenuhi persyaratan.









Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.


Hasil penelitian Ultrasonic Pectin ekstraksi

Tomat limbah: Untuk menghindari waktu ekstraksi yang panjang (12 – 24 jam) dalam prosedur refluk, ultrasonikasi digunakan untuk menginintensifikasi proses ekstraksi dalam hal masa (15, 30, 45, 60 dan 90 menit). Tergantung pada waktu ekstraksi, hasil pektin diperoleh untuk langkah ekstraksi ultrasonik pertama, pada suhu 60 ° c dan 80 ° c adalah 15,2 – 17.2% dan 16.3 – 18,5%, masing-masing. Ketika langkah ekstraksi ultrasonik kedua diterapkan, hasil pectins dari limbah tomat meningkat menjadi 34 – 36%, tergantung pada suhu dan waktu). Jelas, ekstraksi ultrasonik meningkatkan pecahnya matriks dinding sel tomat, yang mengarah ke interaksi yang lebih baik antara bahan pelarut dan diekstraksi.
The pectins ultrasonically diekstrak dapat dikategorikan sebagai methoxyl pectins tinggi (HM-Pectin) dengan cepat set gelling properti (DE > 70%) dan tingkat esterifikasi dari 73.3-85.4%. n. kandungan kalsium pectate dalam ultrasonically diekstraksi pektin diukur antara 41,4% menjadi 97,5%, tergantung pada parameter ekstraksi (suhu dan waktu). Pada suhu yang lebih tinggi dari ekstraksi ultrasonik, isi kalsium pectate lebih tinggi (91 – 97%) dan dengan demikian parameter penting seperti ini dari kemampuan gelling pektin dibandingkan ekstraksi konvensional.
Ekstraksi pelarut konvensional untuk durasi 24 jam memberikan hasil pektin serupa dibandingkan dengan 15 menit pengobatan ekstraksi ultrasonik. Berkenaan dengan hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa pengobatan ultrasonik mengurangi waktu ekstraksi sangat. Spektroskopi NMR dan FTIR mengkonfirmasi keberadaan sebagian besar esterified pektin di semua sampel diselidiki. [Grassino et al. 2016]

Markisa kulit: Hasil ekstraksi, asam galacturonic dan tingkat esterifikasi dianggap sebagai indikator efisiensi ekstraksi. hasil tertinggi pektin yang diperoleh dengan ultrasound dibantu ekstraksi adalah 12,67% (kondisi ekstraksi 85 º c, 664 W/cm2, pH 2,0 dan 10 menit). Untuk kondisi ini sama, ekstraksi pemanasan konvensional dilakukan dan hasilnya adalah 7,95%. Hasil ini sesuai dengan studi lain, yang melaporkan waktu singkat untuk efektif ekstraksi polisakarida, termasuk Pectin, hemicellulos dan polisakarida larut dalam air, dibantu oleh USG. Itu juga diamati bahwa hasil ekstraksi meningkat 1,6 kali lipat ketika ekstraksi dibantu oleh USG. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa USG adalah teknik yang efisien dan menghemat waktu untuk ekstraksi pektin dari kulit Markisa. [Freitas de Oliveira et al. 2016]

Prickly PEAR Cladodes: Ultrasonic dibantu ekstraksi (UEA) dari pektin dari Opuntia Ficus indica (Ofi) cladodes setelah penghapusan lendir dicoba menggunakan metodologi permukaan respon. Variabel proses dioptimalkan dengan desain komposit pusat isovariant untuk meningkatkan hasil ekstraksi pektin. Kondisi optimum yang diperoleh adalah: sonikasi waktu 70 min, suhu 70, pH 1,5 dan air-bahan rasio 30 ml/g. Kondisi ini divalidasi dan kinerja ekstraksi eksperimental 18,14% ± 1,41%, yang terkait erat dengan nilai prediksi (19,06%). Dengan demikian, ekstraksi ultrasonik menyajikan alternatif yang menjanjikan untuk proses ekstraksi konvensional berkat efisiensi tinggi yang dicapai dalam waktu yang lebih sedikit dan pada suhu yang lebih rendah. Pektin yang diekstraksi dengan ekstraksi ultrasonik dari OFI cladodes (UAEPC) memiliki tingkat rendah esterifikasi, kandungan asam uronik tinggi, sifat fungsional yang penting dan aktivitas anti-radikal yang baik. Hasil ini mendukung penggunaan UAEPC sebagai aditif potensial dalam industri makanan. [Bayar et al. 2017]

Anggur pomace: Dalam makalah penelitian "ultrasound dibantu ekstraksi pectins dari pomace anggur menggunakan asam sitrat: sebuah pendekatan metodologi respon permukaan", sonikasi digunakan untuk mengekstrak pectins dari pomace anggur dengan asam sitrat sebagai agen penggalian. Berdasarkan metodologi respon permukaan, hasil pektin tertinggi (∼ 32,3%) dapat dicapai ketika proses ekstraksi ultrasonik dilakukan pada 75 º C untuk 60 min menggunakan larutan asam sitrat pH 2,0. Polisakarida pektik ini, terdiri terutama oleh unit asam galacturonic (∼ 97% dari total gula), memiliki berat molekul rata-rata 163.9 kDa dan tingkat esterifikasi (DE) 55,2%.
Morfologi permukaan dari pomace anggur disonikasi menunjukkan bahwa sonikasi memainkan peran penting dalam memecah jaringan vegetal dan meningkatkan hasil ekstraksi. Hasil yang diperoleh setelah ekstraksi ultrasonik pectins menggunakan kondisi optimal (75 ° c, 60 min, pH 2,0) adalah 20% lebih tinggi dari hasil yang diperoleh ketika ekstraksi dilakukan menerapkan kondisi yang sama suhu, waktu dan pH, tapi tanpa ultrasonik Bantuan. Selain itu, pectins dari ekstraksi ultrasonik juga dipamerkan berat molekul rata-rata yang lebih tinggi. [Minjares-Fuentes et al. 2014]

Hielscher Ultrasonics membantu Anda dari tes pertama untuk komersialisasi aplikasi Anda.

Dari uji kelayakan untuk proses optimasi dan instalasi industri – Hielscher Ultrasonics adalah mitra Anda untuk proses ultrasonik yang sukses!

Literatur / Referensi

  • Bayar N., bouallegue T., Achour m., kriaa m., bougatef A., kammoun R. (2017): Ultrasonic ekstraksi pektin dari Opuntia Ficus indica cladodes setelah penghapusan lendir: optimalisasi kondisi eksperimental dan evaluasi kimia dan fungsional Properti. Ultrasonik pektin ekstraksi dari cladodes berduri pir. Kimia makanan 235, 2017.
  • Raffaella Boggia, Federica Turrini, Carla Villa, Chiara Lacapra, Paola Zunin, Brunella parodi (2016): hijau ekstraksi dari Marcs delima untuk produksi fungsional makanan dan kosmetik. Farmasi (Basel). 2016 Desember; 9 (4): 63.
  • Cibele Freitas de Oliveira, Diego Giordani, Rafael Lutckemier, Poliana Deyse Gurak, Florencia Cladera-Olivera, Ligia Damasceno Ferreira Marczak (2016): Ekstraksi pektin dari kulit markisa dibantu oleh ultrasound. LWT – Ilmu dan teknologi pangan 71, 2016. 110-115.
  • Antonela Nincevic Grassino, Mladen Brncic, Drazen Vikic-Topic, Suncica Roca, Maja Dent, Suzana Rimac Brncíc (2016): USG dibantu ekstraksi dan karakterisasi pektin dari limbah tomat. Kimia makanan 198 (2016) 93 – 100.
  • Oleh Krauser, S.; Saeed, A.; Iqbal, M. (2015): Studi banding pada konvensional (asam air panas) dan non-konvensional (Ultrasonication) prosedur untuk ekstraksi dan karakterisasi kimia Pectin dari limbah kupas dari budidaya Mangga Chausna. Pak. J. bot., 47 (4): 1527-1533, 2015.
  • R. Minjares-Fuentes, A. Femenia, M.C. Garaua, J.A. Meza-Velázquez, S. Simal, C. Rosselló (2014): USG-dibantu ekstraksi pectins dari pomace anggur menggunakan asam sitrat: pendekatan metodologi permukaan respon. Polymers karbohidrat 106 (2014) 179 – 189.


Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Pektin

Pectin adalah heteropolysaccharide alami yang terjadi, yang terutama ditemukan dalam buah-buahan seperti pomace apel dan buah jeruk. Pektins, juga dikenal sebagai polisakarida pektik, kaya akan asam galacturonic. Dalam kelompok pektik, beberapa polisakarida yang berbeda telah diidentifikasi. Homogalacturonans adalah rantai linear α-(1 – 4)-D-galacturonic terkait asam. Tersubstitusi galacturonans ditandai dengan adanya sakarida subordinat residu (seperti d-xylose atau d-apiose dalam kasus masing-masing xylogalacturonan dan apiogalacturonan) bercabang dari tulang punggung residu asam D-galacturonic. Rhamnogalacturonan I pectins (RG-I) mengandung tulang punggung disaccharide berulang: 4)-asam α-D-galacturonic-(1, 2)-α-L-rhamnose-(1. Banyak residu rhamnose memiliki sidechains berbagai gula netral. Gula netral terutama D-galaktosa, L-arabinose dan D-xylose. Jenis dan proporsi gula netral bervariasi dengan asal pektin.
Jenis lain dari pektin adalah rhamnogalacturonan II (RG-II), yang merupakan kompleks, sangat bercabang polisakarida dan kurang sering ditemukan di alam. Tulang punggung rhamnogalacturonan II hanya terdiri dari unit asam D-galacturonic. Pektin terisolasi memiliki berat molekul biasanya 60000 – 130000 g/mol, bervariasi dengan asal dan kondisi ekstraksi.
Pectins adalah aditif penting dengan manifold aplikasi dalam makanan, obat-obatan, serta di industri lain. Penggunaan pektins didasarkan pada kemampuan tinggi untuk membentuk gel di hadapan CA2 + Ion atau zat terlarut pada pH rendah. Ada dua bentuk pectins: rendah-methoxyl pektin (LMP) dan tinggi-methoxyl pektin (HMP). Dua jenis pektin dibedakan oleh tingkat mereka metilasi (DM). Dalam ketergantungan pada methylathion, pektin dapat berupa metoksi pektin tinggi (DM>50) atau metoksi pektin rendah (DM<50). tinggi metoksi pektin dicirikan oleh kemampuannya untuk membentuk gel dalam media asam (pH 2,0-3,5) di bawah premis bahwa sukrosa pada konsentrasi minimal 55 WT% atau lebih tinggi hadir. Rendah metoksi pektin dapat membentuk gel melalui kisaran pH yang lebih besar (2,0 – 6,0) dengan adanya ion divalen, seperti kalsium.
Mengenai gelation tinggi-methoxyl pektin, menghubungkan silang dari molekul pektin terjadi karena ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik antara molekul. Dengan rendah-methoxyl Pectin, gelation Diperoleh dari linkage ionik melalui jembatan kalsium antara dua kelompok karboksil milik dua rantai yang berbeda di dekat satu sama lain.
Faktor pH seperti, kehadiran zat terlarut lainnya, ukuran molekul, tingkat methoxylation, jumlah dan posisi sisi rantai, dan kepadatan biaya pada molekul mempengaruhi sifat gelation Pectin. Dua jenis pectins dibedakan mengenai kelarutan. Ada pektin larut dalam air atau bebas dan air-larut pektin. Pektin air-kelarutan berkaitan dengan derajat polimerisasi dan jumlah dan posisi kelompok methoxyl. Secara umum, pektin ini kelarutan air meningkat dengan penurunan berat molekul dan peningkatan dalam kelompok esterified karbokksil. Namun, pH, suhu, dan jenis zat terlarut hadir pengaruh kelarutan, juga.
Kualitas jika digunakan secara komersial pektin biasanya lebih ditentukan oleh dispersability daripada oleh mutlak kelarutan. Ketika kering bubuk pektin ditambahkan ke air, hal ini dikenal untuk membentuk apa yang disebut “Mata ikan”. Ini mata ikan rumpun terbentuk karena hidrasi yang cepat dari bubuk. “Ikan-Eye” Rumpun memiliki inti yang kering, tidak dibasahi pektin, yang dilapisi dengan lapisan luar yang sangat terhidrasi dari bubuk basah. Gumpalan seperti itu sulit untuk basah dengan benar dan mereka membubarkan hanya sangat lambat.

Penggunaan pectins

Dalam industri makanan, pektin ditambahkan ke marmalades, spread buah, selai, jeli, minuman, saus, makanan beku, kembang gula, dan produk roti. Pectin digunakan dalam jeli permen untuk memberikan struktur gel yang baik, gigitan bersih dan untuk memberi rasa yang baik rilis. Pectin juga digunakan untuk menstabilkan minuman protein asam, seperti minum yoghurt, untuk meningkatkan tekstur, mulut-merasakan dan stabilitas pulp jus berbasis minuman dan sebagai pengganti lemak dalam barang panggang. Untuk kalori-dikurangi/rendah-kalori, pektins ditambahkan sebagai lemak dan/atau penggantian gula.
Dalam industri farmasi, hal ini digunakan untuk mengurangi kadar kolesterol darah dan gangguan gastrointestinal.
Aplikasi industri lainnya pektin termasuk aplikasinya dalam film nabati, sebagai stabilizer emulsi untuk emulsi air/minyak, sebagai reologi pengubah dan plasticizer, sebagai agen ukuran untuk kertas dan tekstil dll.

Sumber Pectin

Meskipun pektin dapat ditemukan di dinding sel tanaman yang paling, pomace apel dan kulit jeruk adalah dua sumber utama dari pectins komersial yang diproduksi karena pektins mereka adalah kualitas utama. Sumber lain menunjukkan perilaku gelling sering miskin. Dalam buah-buahan, selain apel dan jeruk, persik, aprikot, pir, jambu biji, quince, plum, dan gooseberries dikenal untuk jumlah tinggi pektin mereka. Di antara sayuran, tomat, wortel, dan kentang dikenal karena isinya yang tinggi pektin.

tomat

Jutaan ton tomat (Lycopersicon sayur Mill.) diproses tahunan untuk menghasilkan produk seperti jus tomat, pasta, purée, kecap, saus dan salsa, sehingga generasi jumlah limbah besar. Tomat limbah, diperoleh setelah menekan tomat terdiri dari 33% biji, 27% kulit, dan 40% pulp, sementara tomat kering pomace mengandung 44% biji dan 56% pulp dan kulit. Tomat limbah adalah sumber besar untuk menghasilkan pectins.