Estrazione di pectina dalla buccia di pompelmo con un sonicatore

L'estrazione delle pectine dai sottoprodotti della frutta, come le bucce o la polpa, è molto efficiente grazie agli estrattori a ultrasuoni. Come metodo di estrazione della pectina affidabile, semplice e sicuro da utilizzare, la sonicazione aumenta la resa e la qualità della pectina a una velocità di produzione accelerata. Di seguito, dimostriamo l'efficace tecnica di estrazione ad ultrasuoni della pectina dalla buccia di pompelmo.

Estrazione della pectina a ultrasuoni passo dopo passo

L'estrazione a ultrasuoni è una tecnica molto efficace per liberare le pectine dalla buccia del pompelmo. Questa immagine mostra il sonicatore UP200Ht che estrae le pectine dalla buccia di pompelmo utilizzando l'acqua come solvente.L'estrazione di pectina mediante ultrasuoni descrive l'applicazione di ultrasuoni di potenza per promuovere il rilascio di pectine da una materia prima (ad esempio, bucce di frutta, sottoprodotti di agrumi). La sonicazione è una tecnica consolidata per disgregare le pareti cellulari e rilasciare la pectina dal materiale vegetale.
Il seguente protocollo per l'estrazione ad ultrasuoni della pectina dalle bucce di pompelmo utilizzando un sonicatore a sonda e la successiva precipitazione in etanolo:


Materiali utilizzati:

  • 50gr di buccia di pompelmo
  • 200 mL di acqua depurata
  • 400 mL di etanolo
  • Sonicatore UP200St + sonotrodo S26d14
  • Bicchieri di vetro

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L'estrattore a ultrasuoni UIP4000hdT è un potente estrattore per la produzione industriale di pectina.

L'estrattore a ultrasuoni UIP4000hdT è un potente estrattore da 4kW utilizzato per la produzione industriale di pectina.

 

In questo video vi presentiamo l'estrazione ad ultrasuoni altamente efficiente della pectina dalla buccia di pompelmo utilizzando il sonicatore a sonda UP200Ht. La sonicazione è un metodo altamente efficiente per ottenere rese di pectina di alta qualità da sottoprodotti di frutta e verdura. L'estrazione a ultrasuoni consente di ottenere quantità di pectina più elevate e una qualità superiore in tempi di lavorazione più brevi.

Estrazione di pectina dalla buccia di pompelmo con il Sonicator UP200Ht

Miniatura del video

 

Preparazione della materia prima:

  • Procurarsi le scorze di agrumi come materia prima. In questo protocollo utilizziamo bucce di pompelmo.
  • Lavare accuratamente la buccia degli agrumi per rimuovere eventuali residui di sporco o di polvere.
  • Tagliare la buccia degli agrumi in piccoli pezzi per aumentare la superficie di estrazione.

 

Selezione del solvente:
L'acqua è il solvente preferito per l'estrazione, poco costoso e non tossico. L'acqua è comunemente utilizzata per l'estrazione della pectina grazie alla sua capacità di solubilizzarla senza provocarne la degradazione. L'aggiunta di una piccola quantità di acidi (ad esempio acido citrico, acido acetico, acido nitrico o cloridrico) all'acqua come solvente aiuta a solubilizzare la pectina dai materiali vegetali e migliora il processo di estrazione. Regolare il solvente a un valore di pH di circa 2-3 pH è un buon valore guida.
 
Procedura di estrazione a ultrasuoni:

  • Mettere circa 50 gr di scorze di agrumi finemente tritate in un becher o in una beuta.
  • Aggiungere circa 200 ml del solvente selezionato alle scorze di agrumi.
  • Utilizzare un sonicatore a sonda per trattare la miscela con onde ultrasoniche. Noi utilizziamo l'UP200Ht, un potente estrattore a ultrasuoni da 200 watt dotato del sonotrodo S26d14. Impostare l'ampiezza al 100%.
  • Sonicare la miscela per circa 10 minuti fino a ottenere un'estrazione ottimale.

 

Filtrazione:
Dopo la sonicazione, filtrare la miscela utilizzando una rete a maglia fine o un panno filtrante pre-inumidito per separare la soluzione di pectina estratta dal residuo solido, le particelle di buccia di pompelmo. Ripetendo più volte questa fase di filtrazione, ci si assicura che tutti i resti solidi vengano rimossi.
 

Precipitazione di etanolo:

  • Per far precipitare la pectina dalla soluzione estratta, si usa comunemente l'etanolo come agente precipitante o calmante.
  • Trasferire la soluzione di pectina filtrata in un contenitore pulito.
  • Aggiungere gradualmente l'etanolo alla soluzione di pectina mescolando continuamente. Il rapporto tra etanolo e soluzione di pectina varia, ma in genere è di circa 2:1 (etanolo: soluzione) in volume.
  • Continuare ad aggiungere etanolo fino a raggiungere una concentrazione finale di circa il 70-80% di etanolo nella soluzione. Questa concentrazione favorisce la precipitazione della pectina.
  • Lasciare riposare la miscela per un periodo sufficiente, di solito diverse ore o tutta la notte, per facilitare la precipitazione.
  • Dopo la precipitazione, raccogliere la pectina precipitata per centrifugazione o filtrazione.
  • Lavare la pectina precipitata con etanolo per rimuovere le impurità e il solvente residuo.
  • Infine, essiccare la pectina purificata sotto vuoto o a bassa temperatura per eliminare l'umidità residua.

 

Poiché il contenuto di pectina e la materia prima a base di frutta sono soggetti a variazioni naturali, la procedura di estrazione potrebbe dover essere adattata di conseguenza. Ciò significa che le condizioni specifiche di estrazione e precipitazione possono dover essere ottimizzate in base al tipo di buccia di agrumi, al grado di maturazione, alla resa in pectina e alle proprietà desiderate della pectina. Per quantificare il contenuto di pectina e valutare l'efficienza dell'estrazione si possono utilizzare tecniche analitiche come l'analisi gravimetrica o i metodi spettrofotometrici.

Sonicatore a sonda UP400St per l'estrazione di composti bioattivi come le pectine da frutta e verdura

Sonicator UP400St per l'estrazione

L'ultrasuonoterapia favorisce in modo significativo l'estrazione enzimatica delle pectine dalla polpa di barbabietola da zucchero. Le immagini al SEM mostrano l'impatto dell'ultrasuonoterapia sulla rottura delle cellule e sul rilascio di pectina.

SEM della polpa di barbabietola da zucchero residua a ingrandimento 1000x: (a) prima dell'estrazione e dopo l'estrazione della pectina utilizzando (b) Xylanasae (250 U/g), (c) Cellulasi (300 U/g), (d) Xylanasae+Cellulasi (1:1), (e) Xylanasae+Cellulasi (1:1,5) e (f) Xylanasae+Cellulasi (1:2).
(studio e immagini: Abou-Elseoud et al., 2021)

Estrazione industriale di pectina con i sonicatori Hielscher

La stessa procedura di estrazione della pectina a ultrasuoni dimostrata sopra può essere scalata linearmente fino alla produzione industriale in linea. L'uso di un reattore a celle di flusso a ultrasuoni consente di trattare grandi volumi di sottoprodotti della frutta in un trattamento continuo in linea.
Hielscher Ultrasonics offre una sofisticata linea di sonicatori industriali per la lavorazione di materiale ortofrutticolo per la produzione di pectina.

Perché Hielscher Ultrasonics?

  • alta efficienza
  • Tecnologia all'avanguardia
  • attendibilità & robustezza
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  • lotto & in linea
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  • software intelligente
  • funzioni intelligenti (ad esempio, programmabili, protocollatura dei dati, controllo remoto)
  • Facile e sicuro da usare
  • Bassa manutenzione
  • CIP (clean-in-place)

La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

Volume di batchPortataDispositivi raccomandati
0,5-1,5 mLn.a.VialTweeter
1 - 500mL10 - 200mL/minUP100H
10 - 2000mL20 - 400mL/minUP200Ht, UP400St
0,1 - 20L0,2 - 4L/minUIP2000hdT
10 - 100L2 - 10L/minUIP4000hdT
Da 15 a 150LDa 3 a 15L/minUIP6000hdT
n.a.10 - 100L/minUIP16000
n.a.più grandecluster di UIP16000

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Progettazione, produzione e consulenza – Qualità Made in Germany

Gli ultrasuoni Hielscher sono noti per i loro elevati standard di qualità e design. La robustezza e la facilità d'uso consentono un'agevole integrazione dei nostri ultrasuoni negli impianti industriali. Gli ultrasuonatori Hielscher sono in grado di gestire facilmente condizioni difficili e ambienti impegnativi.

Hielscher Ultrasonics è un'azienda certificata ISO e pone particolare enfasi sugli ultrasuonatori ad alte prestazioni, caratterizzati da tecnologia all'avanguardia e facilità d'uso. Naturalmente, gli ultrasuoni Hielscher sono conformi alla normativa CE e soddisfano i requisiti UL, CSA e RoH.

Gli omogeneizzatori a ultrasuoni ad alto potere di taglio sono utilizzati in laboratorio, su banco, in processi pilota e industriali.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alte prestazioni per applicazioni di miscelazione, dispersione, emulsificazione ed estrazione in laboratorio, pilota e su scala industriale.



Letteratura / Referenze

Fatti da conoscere: La pectina

La pectina è un polisaccaride complesso che si trova nelle pareti cellulari delle piante, in particolare nei frutti, ed è composto principalmente da residui di acido galatturonico legati da legami α-1,4-glicosidici. Questa disposizione strutturale conferisce alla pectina proprietà uniche, rendendola una biomolecola versatile con diverse applicazioni industriali.

Allo stato naturale, la pectina esiste come una miscela eterogenea di polimeri con diversi gradi di metilazione, che portano a diverse caratteristiche funzionali. Il grado di metilazione influenza la capacità della pectina di formare gel, con le pectine a bassa metilazione che formano gel più forti rispetto alle controparti ad alta metilazione.

Le funzionalità della pectina derivano dalla sua capacità di interagire con acqua, ioni metallici, zuccheri e altre macromolecole. Le sue proprietà gelificanti, in particolare, la rendono un ingrediente prezioso nell'industria alimentare e farmaceutica. La pectina è comunemente utilizzata come agente gelificante, stabilizzante e addensante in prodotti alimentari come marmellate, gelatine, conserve di frutta, dolciumi e dessert a base di latte. In campo farmaceutico, serve come matrice per il rilascio controllato di farmaci e come legante nelle formulazioni di compresse.

Oltre alle applicazioni nei settori alimentare e farmaceutico, la pectina trova utilità in diversi altri settori. Nell'industria cosmetica, viene impiegata come stabilizzante nelle emulsioni e come agente filmogeno nei prodotti per la cura della pelle. Inoltre, grazie alla sua biocompatibilità e biodegradabilità, la pectina trova potenziali applicazioni in biomedicina, tra cui la guarigione delle ferite, l'ingegneria dei tessuti e i sistemi di somministrazione dei farmaci.

Queste diverse funzionalità e la natura biocompatibile della pectina la rendono un biomateriale prezioso con un'ampia gamma di applicazioni in diversi settori.


Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro dagli ultrasuoni da laboratorio compatti alle unità da banco fino ai sistemi a ultrasuoni industriali completi.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensione industriale.


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