Hielscher ultralydteknologi

Ultralyd pektin ekstraksjon fra frukt og bio-avfall

  • Pectins er en svært hyppig brukt tilsetningsstoff, hovedsakelig lagt for sine gelling effekter.
  • Ultralydutvinning øker utbyttet og kvaliteten på pektin ekstrakter betydelig.
  • Sonikering er kjent for sin prosess intensivere effekter, som allerede er brukt i manifold industrielle prosesser.

 

Pectins og pektin-ekstraksjon

Citrus frukt avfall som skreller og rester etter saftpressing er ideell for ultralyd ekstraksjon av pectins.Pektin er et naturlig kompleks polysakkarid (heteropolysaccharide) finnes i særdeleshet i celleveggene av frukt, spesielt i sitrusfrukter og Eple pomace. Høy pektin innholdet er funnet i frukten skreller av både eple og sitrusfrukter. Apple pomace inneholder 10-15% av pektin på en tørr materie basis mens sitrus skallet inneholder 20-30%. Pectins er biokompatible, biologisk nedbrytbart og fornybar og viser stor gelling og tykkelse egenskaper, noe som gjør dem til en høyt verdsatt additiv. Pectins er mye brukt i mat, kosmetikk og farmasøytiske produkter som Reologi spesial som emulgator, gelling agent, glass agent, stabilisator, og fortykningsmiddel.
Konvensjonell pektin ekstraksjon for industrielle applikasjoner utføres ved hjelp av en syre-katalysert prosesser (ved hjelp av nitrogen, saltsyre eller svovels syre). Acid-catalysed ekstraksjon er den mest besøkte prosessen i Industriell Pektin produksjon, siden de andre utvinning teknikker som direkte koking (60 º C-100 º C) for opptil 24 timer og lav pH (1.0-3.0) er langsom og lav i yield og kan forårsake Termisk nedbrytning av den fiber ekstrahert og pektin yield er noen ganger begrenset av prosessforhold. Imidlertid kommer syre-katalysert ekstraksjon med sine ulemper, også: den harde Sure behandlingen forårsaker depolymerisering og deesterification av pektin kjedene, som påvirker pektin kvaliteten negativt. Produksjonen av store mengder surt avløpsvann krever etterbehandling og kostbar resirkulerings behandling, noe som gjør prosessen til en miljømessig byrde.

Ultralyd pektin ekstraksjon

UIP4000hdT (4kW) ultralydsprosessor for ekstraksjon av pectins i en industriell inline-prosess.Ultralydutvinning er en mild, ikke-termisk behandling, som brukes til manifold mat prosesser. I forhold til utvinning av pectins fra frukt og grønnsaker, produserer sonikering pektin av høy kvalitet. Ultrasonisk ekstrahert pectins Excel av deres anhydrouronic syre, methoxyl og kalsium pectate innholdet samt sin grad av esterification. De milde forholdene i ultralydutvinning hindre en termisk degradering av varmefølsomme pectins.
Pektin kvalitet og renhet kan variere avhengig av anhydrogalacturonic syre, grad av esterification, askeinnhold av utvunnet pektin. Pektin med høy molekylvekt og lav aske (under 10%) innhold med høy anhydrogalacturonic syre (over 65%) er kjent som god kvalitet pektin. Siden intensiteten av ultralydbehandling kan være svært nøyaktig kontrollert, kan egenskapene til pektin ekstrakt påvirkes ved å justere amplitude, utvinnings temperatur, trykk, oppbevaringstid og løsemiddel.

UIP4000hdT strømningscelle for inline sonikering på industriell skala

Ultralyd gjennomstrømnings reaktor

Informasjonsforespørsel




Merk våre Personvernregler.



Fordeler:

  • høyere utbytte
  • bedre kvalitet
  • ikke-termisk
  • redusert utvinningstid
  • prosess intensivering
  • retro-montering mulig
  • grønn Extraction
Ultralyd ekstraksjon kan kjøres ved hjelp av ulike løse~~POS=TRUNC som vann, sitronsyre, nitrogen syre løsning (HNO3, pH 2,0), eller ammonium oksalat/oksalsyre acid, noe som gjør det også mulig å integrere sonikering i eksisterende avsugs linjer (retro-montering).

Ultralyd pektin ekstrakter Excel av:

  • høy gelling kapasitet
  • dispergerbarhet
  • pektin farge
  • høy kalsium pectate
  • mindre nedbrytning
  • miljøvennlig

Frukt avfall som kilde: Høy ytelse ultralyd har allerede blitt brukt for å isolere pectins fra Eple pomace, sitrusfrukter skreller (som appelsin, sitron, grapefrukt), drue pomace, granateple, sukkerroer cellulose, drage frukt skallet, stikkende pære cladodes, pasjonsfrukt peeling, og mango skreller.

Høyytelses Ultralydmaskiner

Hielscher Ultrasonics er din partner for utvinning prosesser fra planter. Enten du vil trekke ut små mengder for forskning og analyse eller behandle store volumer for kommersiell produksjon, har vi den passende ultralyd vifte for deg. Vår ultralyd Lab prosessorer samt vår benk-top og industrielle ultrasonicators er robust, lett å bruke og bygget for 24/7 drift under full belastning. Et bredt spekter av Tilbehør slik som sonotrodes (ultralydsonder / horn) med ulike størrelser og former, strømnings celler og reaktorer og boostere muliggjøre en optimal konfigurasjon for deg spesifikk ekstraksjonsprosess.
Alle digitale ultralyds maskiner er utstyrt med en farget berøringsskjerm, integrert SD-kort for automatisk data protocolling og nettleser fjernkontroll for omfattende prosessovervåkning. Med Hielscher er sofistikert ultralydsystemer, en høy prosess standardisering og kvalitetskontroll er gjort enkelt.
Kontakt oss i dag for å diskutere kravene i utvinning prosessen! Vi vil gjerne hjelpe deg med vår langsiktige erfaring i botaniske utdrag!
Tabellen under gir deg en indikasjon på den omtrentlige prosesseringskapasiteten til våre ultralydapparater:

Batchvolum Strømningshastighet Anbefalte enheter
10 til 2000 ml 20 til 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L 0.2 til 4l / min UIP2000hdT
10 til 100 liter 2 til 10 l / min UIP4000
na 10 til 100 l / min UIP16000
na større klynge av UIP16000

Kontakt oss! / Spør oss!

Be om mer informasjon

Vennligst bruk skjemaet nedenfor hvis du ønsker å be om ytterligere informasjon om ultralyd homogenisering. Vi vil gjerne tilby deg en ultralyd system møte dine behov.









Vær oppmerksom på at Personvernregler.


Forskningsresultater av ultralyd pektin ekstraksjon

Tomat avfall: For å unngå lange utvinningstider (12 – 24 h) i refluxing prosedyre ble ultralydbehandling brukt til intensivering av utvinningsprosessen i form av tid (15, 30, 45, 60 og 90 min.). Avhengig av utvinning ganger, den oppnådde pektin rentene for første ultralydutvinning trinn, ved temperaturer på 60 ° c og 80 ° c er 15.2 – 17.2% og 16.3 – 18.5%, henholdsvis. Når et andre ultralyd utvinnings trinn ble påført, ble utbyttet av pectins fra tomat avfall økt til 34 – 36%, avhengig av temperatur og tid). Tydeligvis, ultralydutvinning øker brudd på tomat cellevegg matrise, som fører til bedre samspill mellom løsemiddel og ekstrahert materiale.
Det ultrasonisk utdraget pectins kan arter idet høy methoxyl pectins (HM-pektin) med rask sette gelling eiendom (DE > 70%) og en esterification grad av 73.3 – 85.4%. n. kalsium pectate innhold i ultrasonisk ekstrahert pektin ble målt mellom 41,4% til 97,5%, avhengig av utvinnings parametere (temperatur og tid). Ved høyere temperatur på ultralyd ekstraksjon er kalsium pectate innhold høyere (91 – 97%) og som sådan presentere viktig parameter av pektin gelling evne i forhold til konvensjonell utvinning.
Konvensjonelle løsningsmiddel ekstraksjon for en varighet på 24hr gir lignende pektin gir i sammenligning med 15 min av ultralyd utvinnings behandling. Med hensyn til oppnådde resultater kan det bli konkludert med at ultralydbehandling reduserer utvinningstiden bemerkelsesverdig. NMR og FTIR spektroskopi bekrefter eksistensen av overveiende forestret pektin i alle undersøkte prøver. [Grassino et al. 2016]

Pasjonsfrukt Peel: Utvinningsutbyttet, galacturonic syre og esterification grad ble betraktet som indikatorer på utvinnings effektiviteten. høyeste utbytte av pektin innhentet av ultralyd-assistert ekstraksjon var 12,67% (utvinning forhold 85 º C, 664 W/cm2, pH 2,0 og 10 min). For de samme forholdene, en konvensjonell oppvarming ekstraksjon ble utført og resultatet var 7,95%. Disse resultatene er i samsvar med andre studier, som rapporterer den korte tiden for effektiv ekstraksjon av polysakkarider, inkludert pektin, hemicelluloses og andre vannløselige polysakkarider, assistert av ultralyd. Det ble også observert at utvinningsutbyttet økte 1,6 fold når ekstraksjon ble assistert av ultralyd. Resultatene fikk vist at ultralyd var en effektiv og tidsbesparende teknikk for utvinning av pektin fra pasjonsfrukt peeling. [Freitas de Oliveira et al. 2016]

Stikkende pære Cladodes: Ultralydassistert ekstraksjon (UAE) av pektin fra Opuntia Ficus Indica (OFI) cladodes etter mucilage fjerning ble forsøkt å bruke responsen overflaten metodikk. Prosessen variablene ble optimalisert av isovariant sentrale kompositt design for å forbedre pektin utvinning yield. Optimal tilstand oppnådd var: sonikering tid 70 min, temperatur 70, pH 1,5 og vann-materiale ratio 30 ml/g. Denne tilstanden ble validert og ytelsen til eksperimentell utvinning var 18,14% ± 1,41%, som var nært knyttet til den anslåtte verdien (19,06%). Dermed, ultralydutvinning presentere et lovende alternativ til konvensjonell utvinningsprosessen takket være høy virkningsgrad som ble oppnådd på kortere tid og ved lavere temperaturer. Den pektin ekstrahert ved ultralydutvinning fra OFI cladodes (UAEPC) har en lav grad av esterification, høy uronic syre innhold, viktige funksjonelle egenskaper og god anti-radikal aktivitet. Disse resultatene er til fordel for bruk av UAEPC som potensielle tilsetningsstoff i næringsmiddelindustrien. [Bayar et al. 2017]

Drue pomace: I forskningen papir "ultralyd-assistert ekstraksjon av pectins fra drue pomace ved hjelp av sitronsyre: et svar overflaten metodikk tilnærming", er sonikering brukes til å trekke ut pectins fra drue pomace med sitronsyre som utpakking agent. Ifølge Response Surface metodikk, den høyeste pektin yield (∼ 32,3%) kan oppnås når ultralyd utvinningsprosessen er utført ved 75 º C for 60 min ved hjelp av en sitronsyre løsning av pH 2,0. Disse pektin polysakkarider, som hovedsakelig består av galacturonic yre enheter (∼ 97% av totalt sukker), har en gjennomsnittlig molekylvekt på 163.9 kDa og en grad av esterification (DE) på 55,2%.
Overflaten morfologi av sonikert drue pomace viser at sonikering spiller en viktig rolle i å bryte opp vegetal vev og styrke utvinning gir. Utbyttet oppnås etter ultralyd ekstraksjon av pectins ved hjelp av optimale forhold (75 ° c, 60 min, pH 2,0) var 20% høyere enn avkastningen oppnådd når ekstraksjon ble gjennomført å bruke de samme vilkårene for temperatur, tid og pH, men uten ultralyd Hjelp. I tillegg pectins fra ultralyd ekstraksjon også utstilt en høyere gjennomsnittlig molekylvekt. [Minjares-Fuentes et al. 2014]

Hielscher Ultrasonics hjelper deg fra første test til kommersialisering av søknaden din.

Fra gjennomførbarhet testing til prosessoptimalisering og industriell installasjon – Hielscher Ultrasonics er partneren din for vellykkede ultralydsprosesser!

Litteratur / Referanser



Fakta Verdt å vite

Pektin

Pektin er en naturlig forekommende heteropolysaccharide, som hovedsakelig finnes i frukt som eple pomace og sitrusfrukter. Pectins, også kjent som pektin polysakkarider, er rike på galacturonic syre. I pektin gruppen er det identifisert flere forskjellige polysakkarider. Homogalacturonans er lineære kjeder av α-(1 – 4)-koblet D-galacturonic yre. Erstattede galacturonans er karakterisert ved tilstedeværelsen av saccharide appendant rester (slik som D-xylose eller D-apiose i de respektive tilfellene av xylogalacturonan og apiogalacturonan) forgrening fra en ryggrad av D-galacturonic syre rester. Rhamnogalacturonan I pectins (RG-I) inneholder en ryggrad i den gjentatte disakkarid: 4)-α-D-galacturonic acid-(1, 2)-α-L-rhamnose-(1. Mange rhamnose rester har sidechains av ulike nøytrale sukker. Den nøytrale sukker er hovedsakelig D-galaktose, L-arabinose og D-xylose. Typer og proporsjoner av nøytrale sukker varierer med pektin opprinnelse.
En annen strukturell type pektin er rhamnogalacturonan II (RG-II), som er en kompleks, svært utvidet polysakkarid og sjeldnere funnet i naturen. Ryggraden i rhamnogalacturonan II består utelukkende av D-galacturonic yre enheter. Isolerte pektin har en molekylvekt på typisk 60000 – 130000 g/mol, varierende med opprinnelse og utvinnings forhold.
Pectins er en viktig additiv med manifold applikasjoner i matvarer, legemidler, samt i andre bransjer. Bruken av pectins er basert på sin høye evne til å danne gel i nærvær av ca2 + stoff ved lav pH. Det er to former for pectins: lav-methoxyl pektin (LMP) og høy methoxyl pektin (HMP). De to typer pektin er preget av sin grad av metylering (DM). I avhengighet av methylathion, kan pektin være enten høy metoksy pektin (DM>50) eller lav metoksy pektin (DM<50). høy metoksy pektin er preget av sin evne til å danne gels i et surt medium (pH 2.0-3.5) under forutsetning av at sukrose ved en konsentrasjon på minst 55 WT% eller høyere er til stede. Lav metoksy pektin kan danne gels over et større pH-område (2,0 – 6.0) i nærvær av en divalent ion, for eksempel kalsium.
Når det gjelder gelation av høy methoxyl pektin, oppstår krysskobling av pektin molekyler på grunn av hydrogen obligasjoner og hydrofobe interaksjoner mellom molekylene. Med lav-methoxyl pektin, er gelation Hentet fra den joniske koblingen via kalsium broer mellom to kar bok syl grupper som tilhører to forskjellige kjeder i nærheten av hverandre.
Faktorer slik pH, tilstedeværelsen av andre oppløsninger, molekylstørrelse, grad av methoxylation, antall og posisjon av side kjeder, og lade tettheten på molekylet påvirker de gelation egenskapene til pektin. To typer pectins er preget om til løselighet sin. Det er vannløselige eller gratis pektin og vann-uløselig pektin. Pektin vannløselighet er knyttet til sin grad av polymerisering og mengden og plasseringen av methoxyl grupper. Generelt, pektin vannløselighet øker med synkende molekylvekt og økninger i forestret kar bok syl grupper. Men, pH, temperatur, og den type stoff presentere påvirke løselighet, også.
Kvaliteten hvis kommersielt brukt pektin er vanligvis mer bestemt av sin dispersability enn ved sin absolutte løselighet. Når tørr pulverisert pektin tilsettes vann, er det kjent for å danne såkalte “Fisk Eyes”. Disse fisk-øyne er klumper dannet på grunn av rask hydrering av pulveret. “Fiske øye” klumper har en tørr, un-fuktet pektin kjerne, som er belagt med et svært hydrert ytre-laget av vått pulver. Slike klumper er vanskelig å våt riktig og de sprer bare veldig sakte.

Bruk av pectins

I næringsmiddelindustrien tilsettes pektin til marmelade, frukt pålegg, syltetøy, gelé, drikkevarer, sauser, frosne matvarer, konditori og bakeri produkter. Pektin brukes i konfekt gelé for å gi en god gel struktur, en ren bite og å konferere en god smak utgivelse. Pektin brukes også til å stabilisere surt protein drikker, for eksempel drikking yoghurt, for å forbedre tekstur, munn-følelse og cellulose stabilitet i juice basert drikke og som en feit erstatning i bakevarer. For kalori-redusert/lav-kalori, pectins er lagt til som en fett og/eller sukker erstatning.
I den farmasøytiske industrien, det brukes til å redusere kolesterolnivået i blodet og gastrointestinale lidelser.
Andre industrielle anvendelser av pektin inkluderer dens anvendelse i spiselige filmer, som en emulsjon stabilisator for vann/olje emulsjoner, som Reologi spesial-og mykner, som dimensjonering agent for papir og tekstiler etc.

Kilder til pektin

Selv om pektin finnes i celleveggene i de fleste planter, er Eple pomace og appelsinskall de to viktigste kildene til kommersielt produserte pectins siden deres pectins er av stor kvalitet. Andre kilder viser ofte dårlig gelling oppførsel. I frukt, foruten eple og sitrus, fersken, aprikoser, pærer, guavas, Quince, plommer, og gooseberries er kjent for sin høye mengde pektin. Blant grønnsaker, tomater, gulrøtter og poteter er kjent for sine høye pektin innhold.

tomat

Millioner av tonn med tomater (Lycopersicon esculentum mill.) blir behandlet årlig for å produsere produkter som tomat juice, pasta, puré, ketchup, saus og salsa, noe som resulterer i generering av store mengder avfall. Tomat avfall, innhentet etter pressing av tomat består av 33% frø, 27% hud, og 40% cellulose, mens tørket tomat pomace inneholder 44% frø og 56% cellulose og hud. Tomat avfall er en stor kilde til å produsere pectins.