Hielscher 초음파 기술

과일 및 바이오 폐기물에서 초음파 펙틴 추출

  • 펙틴은 매우 자주 사용되는 식품 첨가물이며, 주로 겔화 효과에 첨가됩니다.
  • 초음파 추출은 펙틴 추출물의 수율과 품질을 크게 향상시킵니다.
  • 초음파 처리는 이미 매니 폴드 산업 공정에 사용되는 공정 강화 효과알려져있다.

 

펙틴 및 펙틴 추출

주스 후 껍질과 잔류물과 같은 감귤류 과일 폐기물은 펙틴의 초음파 추출에 이상적입니다.펙틴은 특히 감귤류와 사과 포맥에서 과일의 세포벽에서 발견되는 천연 복합 다당류(헤테로다당류)입니다. 높은 펙틴 함량은 사과와 감귤류의 과일 껍질에서 발견됩니다. 사과 포맥은 10-15%의 펙틴을 건조한 물질로 함유하고 있으며 감귤류 껍질에는 20-30%가 함유되어 있습니다. 펙틴은 생체 적합성, 생분해성 및 재생 가능하며 훌륭한 겔화 및 농축 특성을 나타내므로 매우 가치 있는 첨가제입니다. 펙틴은 유화제, 겔화제, 글레이징 제, 안정제 및 증점제와 같은 유변학 수정제로 식품, 화장품 및 제약 제품에 널리 사용됩니다.
산업 응용 을위한 기존의 펙틴 추출은 산 촉매 공정 (질산, 염산 또는 황산 사용)을 사용하여 수행됩니다. 산 촉매 추출은 산업용 펙틴 생산에서 가장 빈번한 공정으로, 최대 24시간 동안 직접 비등(60ºC-100ºC)과 같은 다른 추출 기술이 느리고 낮은 pH(1.0-3.0)이기 때문에 수율이 느리고 낮으며 열 분해를 일으킬 수 있습니다. 추출된 섬유및 펙틴 수율은 때때로 공정 조건에 의해 제한된다. 그러나 산 촉매 추출에는 단점도 있습니다 : 가혹한 산성 처리는 펙틴 사슬의 탈중합 및 제백화를 일으켜 펙틴 품질에 부정적인 영향을 미칩니다. 대량의 산성 유출물을 생산하려면 후처리 및 고가의 재활용 처리가 필요하므로 이 공정은 환경적 부담이 됩니다.

초음파 펙틴 추출

UIP4000hdT (4kW) 산업 인라인 공정에서 펙틴 추출을위한 초음파 프로세서.초음파 추출은 매니 폴드 식품 공정에 적용되는 온화한 비 열 처리입니다. 과일과 채소에서 펙틴을 추출하는 것과 관련하여 초음파 처리는 고품질의 펙틴을 생산합니다. 초음파 추출 된 펙틴은 무수 성 산, 메톡실 및 칼슘 펙테이트 내용물뿐만 아니라 에스테르화 정도에 의해 탁월합니다. 초음파 추출의 온화한 조건은 열에 민감한 펙틴의 열 분해를 방지합니다.
펙틴의 품질과 순도는 무수갈락투론산, 에스테르화 정도, 추출된 펙틴의 회분 함량에 따라 달라질 수 있습니다. 분자량이 높고 회분이 낮은 펙틴(10% 미만) 높은 무수갈락투론산 함량 (65 % 이상) 좋은 품질의 펙틴으로 알려져 있습니다. 초음파 처리의 강도는 매우 정밀하게 제어 될 수 있기 때문에 펙틴 추출물의 특성은 진폭, 추출 온도, 압력, 보존 시간 및 용매를 조정하여 영향을받을 수 있습니다.

산업 규모의 인라인 초음파 처리를 위한 UIP4000hdT 유량 셀

초음파 유동 관통 반응기

정보 요청




우리의 주의 개인 정보 정책.



은혜:

  • 높은 수율
  • 더 나은 품질
  • 비열
  • 추출 시간 단축
  • 공정 강화
  • 레트로 피팅 가능
  • 녹색 추출
초음파 추출은 다양한 것을 사용하여 실행할 수 있습니다. 용제 물, 구연산, 질산 용액 (HNO), pH 2.0, 또는 암모늄 옥살산 / 옥살산, 이는 또한 기존의 추출 라인 (레트로 피팅)에 초음파를 통합 할 수 있습니다.

초음파 펙틴 추출물은 다음과 같은 탁월합니다.

  • 높은 겔화 용량
  • 분산성
  • 펙틴 색상
  • 높은 칼슘 펙테이트
  • 저하 감소 감소
  • 환경 친화적

소스로 과일 폐기물 : 고성능 초음파는 이미 사과 포맥, 감귤류 과일 껍질 (오렌지, 레몬, 자몽 등), 포도 포맥, 석류, 사탕무 펄프, 드래곤 과일 껍질, 가시 배 cladode, 패션 과일에서 펙틴을 분리하는 데 성공적으로 적용되었습니다. 껍질을 벗기고 망고 껍질을 벗깁니다.

고성능 초음파

Hielscher Ultrasonics는 식물 추출 과정의 파트너입니다. 연구 및 분석을 위해 소량을 추출하거나 상업 생산을 위해 많은 양을 처리하려는 경우에도 적합한 초음파 추출기가 필요합니다. 우리의 초음파 실험실 프로세서 우리뿐만 아니라 벤치 톱 및 산업용 초음파 개폐기 강력하고 사용하기 쉬우 며 전 부하 하에서 연중 무휴로 작동하도록 제작되었습니다. 넓은 범위의 부속품 크기와 모양이 다른 sonotrodes (초음파 탐침 / 뿔), 유동 세포와 반응기, 부스터는 사용자에게 특정 추출 과정을위한 최적의 설정을 허용합니다.
모든 디지털 초음파 기계에는 컬러 터치 디스플레이, 자동 데이터 프로토콜링을위한 통합 SD 카드 및 포괄적 인 공정 모니터링을위한 브라우저 원격 제어가 장착되어 있습니다. Hielscher의 정교한 초음파 시스템으로 높은 공정 표준화 및 품질 관리가 간단해졌습니다.
추출 프로세스의 요구 사항에 대해 오늘 문의하십시오! 식물 추출물에 대한 장기간의 경험을 도와 드릴 수있어서 기쁩니다!
아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.

일괄 볼륨 유량 권장 장치
10 ~ 2000mL 20 ~ 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 ~ 20L 0.2 ~ 4L / min UIP2000hdT
10 ~ 100L 2 ~ 10L / min UIP4000
N.A. 10 ~ 100L / min UIP16000
N.A. 더 큰 의 클러스터 UIP16000

연락주세요! / 저희에게 물어보세요!

추가 정보 요청

초음파 균질화에 대한 추가 정보를 요청하려면 아래 양식을 사용하십시오. 우리는 귀하의 요구 사항을 충족시키는 초음파 시스템을 제공하게 된 것을 기쁘게 생각합니다.









주의 하시기 바랍니다 개인 정보 정책.


초음파 펙틴 추출의 연구 결과

토마토 폐기물: 역류 절차에서 긴 추출 시간 (12-24 h)을 피하기 위해 초음파는 시간 (15, 30, 45, 60 및 90 분)의 관점에서 추출 공정의 강화를 위해 사용되었습니다. 추출 시간에 따라 60 ° C 및 80 ° C의 온도에서 첫 번째 초음파 추출 공정에 대해 얻은 펙틴 수율은 각각 15.2 -17.2 %와 16.3 -18.5 %입니다. 두 번째 초음파 추출 단계가 적용되었을 때 토마토 폐기물의 펙틴 수율은 온도와 시간에 따라 34-36 %로 증가했습니다. 분명히 초음파 추출은 토마토 세포벽 매트릭스의 파열을 증가시켜 용매와 추출 된 물질 사이의 상호 작용을 향상시킵니다.
초음파 추출 된 펙틴은 빠른 세트 겔링 특성 (DE)을 가진 높은 메톡실 펙틴 (HM-펙틴)으로 분류 될 수 있습니다. > 70%) 그리고 73.3-85.4%의 에스테르화 정도. n. 초음파로 추출된 펙틴의 칼슘 펙테이트 함량은 추출 파라미터(온도 및 시간)에 따라 41.4%에서 97.5%로 측정되었다. 초음파 추출의 높은 온도에서 칼슘 펙테이트 함량이 더 높습니다 (91-97 %) 종래의 추출에 비해 펙틴 겔화 능력의 중요한 파라미터가 존재한다.
24 시간 의 기간 동안 기존의 용매 추출은 초음파 추출 처리의 15 분과 비교하여 유사한 펙틴 수율을 제공합니다. 얻어진 결과에 관해서는 초음파 처리가 추출 시간을 현저하게 감소시키는 것으로 결론을 내릴 수 있습니다. NMR 및 FTIR 분광법은 조사된 모든 샘플에서 우세하게 에스테르화된 펙틴의 존재를 확인합니다. [그라시노 외. 2016]

패션 프루트 필: 추출 수율, 은하산 및 에스테르화 정도는 추출 효율의 지표로 간주되었다. 초음파 보조 추출에 의해 얻은 펙틴의 가장 높은 수율은 12.67 %(추출 조건 85ºC, 664 W / cm2, pH 2.0 및 10 분)였습니다. 이와 같은 조건에서, 종래의 가열 추출이 수행되었고 그 결과는 7.95%였다. 이러한 결과는 펙틴, 헤미셀룰로스 및 기타 수용성 다당류를 포함한 다당류의 효과적인 추출을 위한 짧은 시간을 초음파에 의해 보조하는 다른 연구에 따라 다당류를 보고합니다. 또한 추출이 초음파에 의해 지원되었을 때 추출 수율이 1.6 배 증가한 것으로 관찰되었습니다. 얻은 결과는 초음파가 열정 과일 껍질에서 펙틴을 추출하기위한 효율적이고 시간을 절약하는 기술임을 입증했습니다. [프레이타스 데 올리베이라 외. 2016]

가시 배 클라데데스: 오펀티아 선인장 인디카(OFI)로부터펙틴의 초음파 보조 추출(UAE)은 점액 제거 후 반응 표면 방법론을 이용하여 시도하였다. 공정 변수는 펙틴 추출 수율을 개선하기 위해 이소변 중앙 복합 설계에 의해 최적화되었습니다. 얻어진 최적 상태는 : 초음파 처리 시간 70 분, 온도 70, pH 1.5 및 물 재료 비 30 ml / g. 이 조건은 검증되었고, 실험 추출의 성능은 18.14% ±1.41%였으며, 이는 예측값(19.06%)과 밀접하게 연관되었다. 따라서 초음파 추출은 더 적은 시간과 낮은 온도에서 달성 된 고효율 덕분에 기존의 추출 공정에 대한 유망한 대안을 제시합니다. OFI cladodes (UAEPC)에서 초음파 추출에 의해 추출 된 펙틴은 에스테르화, 높은 우론산 함량, 중요한 기능적 특성 및 좋은 항 라디칼 활성을 가지고 있습니다. 이러한 결과는 식품 산업에서 잠재적 인 첨가제로 UAEPC의 사용에 찬성. [바야르 외. 2017]

포도 포마시: 연구 논문 "구연산을 사용하여 포도 포맥에서 펙틴의 초음파 보조 추출 : 반응 표면 방법론 접근"에서 초음파 처리는 구연산이있는 포도 포맥에서 펙틴을 추출제로 추출하는 데 사용됩니다. 응답 표면 방법론에 따르면, 가장 높은 펙틴 수율 (~32.3%) 초음파 추출 공정이 pH 2.0의 구연산 용액을 사용하여 60 분 동안 75ºC에서 수행 될 때 달성 될 수 있습니다. 은락 투 론 산 단위에 의해 주로 구성 이 펙틱 다당류 (전체 설탕의 97 %)는 평균 분자량이 163.9kDa의 정도와 에스테르화의 정도 (DE) 55.2 %.
초음파 처리 된 포도 포맥의 표면 형태는 초음파 처리가 식물 조직을 파괴하고 추출 수율을 향상시키는 데 중요한 역할을한다는 것을 보여줍니다. 최적의 조건(75°C, 60분, pH 2.0)을 사용하여 펙틴을 초음파 추출한 후 얻은 수율은 추출시 얻은 수율보다 20% 높았으며, 동일한 온도, 시간 및 pH 조건을 적용하였으나 초음파없이 지원. 또한, 초음파 추출에서 펙틴은 또한 더 높은 평균 분자량을 나타내었다. [민자레스 푸엔테스 외. 2014]

Hielscher 초음파는 응용 프로그램의 상용화에 첫 번째 테스트에서 당신을 지원합니다.

타당성 테스트에서 공정 최적화 및 산업 설비에 이르기까지 – Hielscher 초음파는 성공적인 초음파 공정을위한 파트너입니다!

문학 / 참고 문헌

  • 바야르 N., 부알레그 T., Achour M., Kria M., Bougatef A., 캄문 R. (2017) : 점액 제거 후 오펀티아 선인장 인디카 cladodes에서 펙틴의 초음파 추출 : 실험 조건의 최적화 및 화학 및 기능의 평가 속성. 가시 배 cladodes에서 초음파 펙틴 추출. 식품 화학 235, 2017.
  • 라파엘라 보기아, 페데리카 투리니, 칼라 빌라, 키아라 라카프라, 파올라 주닌, 브루넬라 파로디 (2016) : 기능성 식품 및 화장품 생산을위한 석류 마크에서 녹색 추출. 제약 (바젤). 2016 12 월; 9(4): 63.
  • 시벨레 프레이타스 데 올리베이라, 디에고 조르다니, 라파엘 루트케미에, 폴리아나 데이세 구라크, 플로렌시아 클라데라-올리버라, 리기아 다마스메노 페레이라 마르작 (2016): 초음파에 의해 지원된 열정 과일 껍질에서 펙틴추출. LWT – 식품 과학 기술 71, 2016. 110-115.
  • 안토넬라 닌세비치 그라시노, 믈라덴 브른치, 드라젠 비빅 토픽, 순시카 로카, 마자 덴트, 수자나 리맥 브른치크 (2016): 토마토 폐기물에서 펙틴의 초음파 보조 추출 및 특성 분석. 식품 화학 198 (2016) 93-100.
  • 크라우저, S.; 세이드, A.; 이크발, M. (2015): 망고 컬티바르 쇼우스나의 껍질 폐기물에서 펙틴의 추출 및 화학적 특성분석을 위한 기존(수온산) 및 비전통적(초음파) 절차에 대한 비교 연구. 박제이 봇, 47(4): 1527-1533, 2015.
  • R. Minjares-Fuentes, A. 페메니아, M.C. 가라우아, J.A. 메자-벨라스케스, S. 시말, C. 로셀로 (2014): 구연산을 이용한 포도 포맥에서 펙틴의 초음파 보조 추출: 반응 표면 방법론 접근법. 탄수화물 고분자 106 (2014) 179-189.


알만한 가치가있는 사실

펙 틴

펙틴은 자연적으로 발생하는 이종대당으로, 주로 사과 포맥과 감귤류와 같은 과일에서 발견됩니다. 펙틴은 펙틱 다당류라고도 하며 은하계산이 풍부합니다. pectic 그룹 내에서 여러 가지 다른 다당류가 확인되었습니다. 호모갈락투로난은 α-(1-4)-연결된 D-갈락투론산의 선형 사슬이다. 치환된 은하계는 D-은하산 잔기의 백본에서 분지하는 당류 부속제 잔류물(예: 자일로갈락투로난 및 아피오갈락투로난의 각각의 경우 D-xylose 또는 D-apiose)의 존재를 특징으로 한다. Rhamnogalacturonan I 펙틴 (RG-I)은 반복 이당의 중추를 포함 : 4)-α-D-갈락 투론 산 -(1,2)-α-L-rhamnose-(1) 많은 람노스 잔류물은 다양한 중성 당의 사이드체인을 가지고 있습니다. 중성 설탕은 주로 D-갈락토오스, L-아라비노스 및 D-자일로스입니다. 중성 당의 종류와 비율은 펙틴의 기원에 따라 다릅니다.
펙틴의 또 다른 구조적 유형은 복잡하고 고도로 분기된 다당류이며 자연에서 덜 자주 발견되는 rhamnogalacturonan II (RG-II)입니다. 람노갈락투론 II의 중추는 D-은하산 단위로만 구성됩니다. 분리 된 펙틴은 일반적으로 60,000 -130,000 g / mol의 분자량을 가지고 있으며, 기원 및 추출 조건에 따라 다다.
펙틴은 식품, 의약품 및 기타 산업에서 매니 폴드 응용 분야와 중요한 첨가제입니다. 펙틴의 사용은 Ca의 존재에 젤을 형성하는 높은 능력을 기반으로2+ 낮은 pH에서 이온 또는 용염. 펙틴에는 두 가지 형태가 있습니다: 저메톡실 펙틴 (LMP) 및 고 메톡실 펙틴 (HMP). 펙틴의 두 가지 유형은 메틸화 (DM)의 정도에 의해 구별됩니다. 메틸라티온에 의존하여 펙틴은 높은 메톡시 펙틴(DM)일 수 있습니다.>50) 또는 낮은 메톡시 펙틴 (DM)<50). 높은 메톡시 펙틴은 적어도 55 wt% 이상의 농도에서 자당이 존재한다는 전제 하에 산성 배지 (pH 2.0-3.5)에서 겔을 형성하는 능력을 특징으로한다. 낮은 메톡시 펙틴은 칼슘과 같은 이온이 존재하는 더 큰 pH 범위(2.0-6.0)에 걸쳐 겔을 형성할 수 있다.
높은 메톡실 펙틴의 겔화에 관하여, 펙틴 분자의 가교는 분자 사이 수소 결합 그리고 소수성 상호 작용 때문에 생깁니다. 낮은 메톡실 펙틴으로, 겔화는 서로 가까운 두 개의 서로 다른 사슬에 속하는 두 카르복실 그룹 사이의 칼슘 다리를 통해 이온 결합에서 얻어진다.
이러한 pH, 다른 용질의 존재, 분자 크기, 메톡실화 정도, 측사슬의 수 및 위치, 분자에 대한 전하 밀도는 펙틴의 겔화 특성에 영향을 미친다. 펙틴의 두 가지 유형은 용해도에 관한 구별된다. 수용성 또는 자유 펙틴 및 수용성 펙틴이 있습니다. 펙틴의 수용성은 중합 정도와 메톡실 기의 양 및 위치와 관련이 있습니다. 일반적으로 펙틴의 수용성은 분자량이 감소함에 따라 증가하고 에스테르화된 카르복실 그룹에서 증가합니다. 그러나, pH, 온도 및 용해의 종류도 용해도에 영향을 미칩니다.
상업적으로 사용되는 펙틴의 품질은 일반적으로 절대 용해도보다 분산성에 의해 결정됩니다. 건조 분말 펙틴이 물에 첨가될 때, 소위 형성되는 것으로 알려져 있습니다. “물고기 눈”. 이 물고기 눈은 분말의 급속한 수화로 인해 형성된 덩어리입니다. “피쉬 아이” 덩어리에는 건조하고 습윤되지 않은 펙틴 코어가 있으며, 습식 분말의 고수화 된 외부 층으로 코팅됩니다. 이러한 덩어리는 제대로 젖기 어렵고 매우 느리게 분산됩니다.

펙틴 사용

식품 산업에서 펙틴은 마멀레이드, 과일 스프레드, 잼, 젤리, 음료, 소스, 냉동 식품, 제과 및 베이커리 제품에 추가됩니다. 펙틴은 좋은 젤 구조, 깨끗한 물기를 주고 좋은 맛의 방출을 부여하기 위해 과자 젤리에 사용됩니다. 펙틴은 또한 요구르트를 마시는 것과 같은 산성 단백질 음료를 안정화시키고, 주스 기반 음료의 질감, 입느낌 및 펄프 안정성을 개선하고 구운 식품의 지방 대체물로 사용됩니다. 칼로리 감소 /저칼로리의 경우, 펙틴은 지방 및/또는 설탕 대체품으로 첨가됩니다.
제약 산업에서, 그것은 혈액 콜레스테롤 수치와 위장 장애를 줄이기 위해 사용 됩니다.
펙틴의 다른 산업 응용 분야는 식용 필름에 응용, 물 / 오일 에멀젼에 대한 에멀젼 안정제로, 유변학 개질제 및 가소제, 종이 및 섬유 등의 크기 조정제로 포함한다.

펙틴의 근원

펙틴은 대부분의 식물의 세포벽에서 발견될 수 있지만, 사과 포맥과 오렌지 껍질은 펙틴이 주요 품질이기 때문에 상업적으로 생산된 펙틴의 두 가지 주요 공급원입니다. 다른 소스 는 종종 가난한 겔화 행동을 보여줍니다. 과일에는 사과와 감귤류, 복숭아, 살구, 배, 구아바, 퀸스, 자두 및 구스베리 외에도 펙틴이 많은 것으로 알려져 있습니다. 채소, 토마토, 당근, 감자 는 펙틴 함량이 높은 것으로 알려져 있습니다.

토마토

수백만 톤의 토마토(Lycopersicon esculentum Mill.)는 매년 토마토 주스, 페이스트, 퓌레, 케첩, 소스 및 살사와 같은 제품을 생산하기 위해 가공되어 대량의 폐기물을 발생시킵니다. 토마토를 가압한 후 얻은 토마토 폐기물은 33%의 종자, 27%의 피부, 40%의 펄프로 구성되며, 말린 토마토 포맥은 44%의 종자와 56%의 펄프와 피부를 함유하고 있다. 토마토 폐기물은 펙틴을 생산하는 좋은 소스입니다.