Более высокие урожаи пектина с ультразвуковой экстракции

Ультразвуковая экстракция приводит к высокой урожайности пектинов высшего качества. Используя sonication, ценные пектины могут быть эффективно произведены из фруктовых отходов (например, по-продуктов от обработки сока) и другого биологического сырья. Ультразвуковая добыча пектина превосходит другие методы экстракции, производя более высокие урожаи, давая превосходное качество пектина, и быструю процедуру экстракции.

Интенсивная экстракция пектина с помощью Sonication

Пектин используется в качестве желирующего, эмульгирующего и загустителя во многих пищевых продуктах, а также в качестве ингредиента в косметике и фармацевтике. Традиционная промышленная экстракция пектина осуществляется путем экстракции горячей водой, при которой сырье, такое как кожура цитрусовых, яблочные жмышки и другие фруктовые отходы, замачивается в горячей воде с температурой 60–100 °C при низком pH (около pH 1,5–3,5) в течение длительного периода времени. Это превращает обычную экстракцию горячей водой в трудоемкий и энергозатратный процесс, который часто даже недостаточно эффективен для высвобождения полного количества пектинов, имеющихся в сырье.
Для того, чтобы преодолеть неэффективность традиционного метода производства, ультразвуковая экстракция применяется как процесс активизации техники, которая сокращает время извлечения и значительно максимизирует урожайность пектина по сравнению с традиционной добычей горячей воды.

Преимущество ультразвуковой экстракции пектина

Ультразвуковая экстракция применяется во многих областях производства экстрактов, например, растительных и травяных экстрактов для пищевых продуктов, добавок, фармацевтических препаратов и косметики. Очень ярким примером ультразвуковой экстракции является добыча каннабидиола (КБР) и других соединений из растения каннабиса.
Ультразвуковая экстракция метод non-термальной извлечения, который предотвращает таким образом биоактивные соединения против термической деградации. Все ультразвуковые параметры процесса, такие как амплитуда, интенсивность, время, температура и давление, можно точно контролировать. Это позволяет точно обрабатывать и контролировать качество и позволяет легко повторять и воспроизводить полученные результаты извлечения. Производители экстракта ценят ультразвук для надежной повторяемости процесса, что помогает стандартизировать процессы и продукты.

Параметры процесса для ультразвуковой экстракции пектина

  • Интенсивность соника
  • температура
  • значение рН
  • время
  • Размер частиц сырья

 

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковой аппарат UIP4000hdT является мощным экстрактором для промышленного производства пектина.

Ультразвуковой экстрактор UIP4000hdT является мощным экстрактором 4 кВт для промышленного производства пектина.

 

В этом видео мы познакомим вас с высокоэффективной ультразвуковой экстракцией пектина из кожуры грейпфрута с помощью ультразвукового аппарата зондового типа UP200Ht. Ультразвуковая обработка является высокоэффективным методом получения высококачественных пектиновых продуктов из побочных продуктов фруктов и овощей. Ультразвуковая экстракция позволяет получить более высокое количество пектина и превосходное качество при более коротком времени обработки.

Экстракция пектина из кожуры грейпфрута с помощью ультразвукового аппарата UP200Ht

Миниатюра видео

 
Протокол ультразвуковой экстракции пектина из кожуры грейпфрута, показанный в видео выше, можно найти здесь!
 

Определение соответствующих параметров процесса позволяет оптимизировать ультразвуковой процесс экстракции до высочайшей эффективности и превосходного качества экстракта.
Например, размер частиц сырья (например, кожуры цитрусовых) является важным фактором: меньший размер частиц означает большую площадь поверхности для воздействия ультразвуковых волн. Таким образом, маленький размер частиц приводит к более высокому выходу пектина, более низкой степени метилирования и большему соотношению рамногалактуроновых областей.
Значение рН экстракционного растворителя (т.е. вода + кислота) является еще одним важным параметром. Когда пектин экстрагируется в кислых условиях, многие рамногалактуроновые разветвленные области полимера разлагаются, так что остаются в основном гомогалактуронные «прямые» области с несколькими нейтральными молекулами сахара, присоединенными к основной линейной цепи или в ней.
Экстракция ультразвукового пектина сокращает время экстракции и снижает требуемую температуру процесса, что снижает вероятность нежелательной модификации пектина кислотами. Это позволяет использовать кислоты в ограниченных условиях для того, чтобы модифицировать пектины именно в соответствии с требованиями продукта.

Что делает ультразвуковой экстракт пектина настолько эффективным?

Воздействие ультразвуковой экстракции непосредственно влияет на отек, перфорацию и поломку клеточных стенок. Ультрасонически индуцированный массовый перенос вызывает увлажнение пектинового материала в средней ламелле, что приводит к разрыву растительных тканей. Ультразвуковые кавитации и стрижки силы непосредственно влияют на стенки клеток и разорвать их открытыми. Эти механизмы приводят к высокоэффективным результатам ультразвуковой экстракции.

Ультразвуковая экстракция является высокоэффективным методом высвобождения пектинов из кожуры грейпфрута. На этом рисунке показан ультразвуковой аппарат UP200Ht, извлекающий пектины из кожуры грейпфрута с использованием воды в качестве растворителя.Ультразвуково экстрагированный пектин (также экстрагированный пектин с помощью акустической кавитации, аббревиатура ACAE), который имел более низкую молекулярную массу и степень метоксилирования, был богаче в области рамногалактуронана-I с длинными боковыми цепями по сравнению с обычным пектином, экстрагированным с помощью тепла, полученным в результате химического анализа и ИК-Фурье анализа. Энергозатраты на экстракцию ульгтрасонового пектина были значительно ниже, чем при традиционном методе нагрева, что свидетельствует о его перспективности применения в промышленных масштабах.
(cf. Wang et al., 2017)
Ван и его коллеги (2017) также подтверждают, что ультразвуковая экстракция, как было доказано, является более экономичным и экологически чистым процессом с более высокой эффективностью и меньшими затратами по сравнению с обычной экстракцией нагрева.
 

Ультразвук значительно способствует ферментативной экстракции пектинов из жома сахарной свеклы. Изображения SEM показывают влияние ультразвука на разрушение клеток и высвобождение пектина.

СЭМ остаточного жома сахарной свеклы при 1000-кратном увеличении: (а) до экстракции и после экстракции пектина с использованием (б) ксиланазы (250 Ед/г), (в) целлюлазы (300 Ед/г), (г) ксиланазы+целлюлазы (1:1) и (д) ксиланазы+целлюлазы (1:1,5) и е) ксиланазы+целлюлазы (1:2).
(исследование и изображения: Abou-Elseoud et al., 2021)

 

Ультразвуковая ботаническая экстракция дает более высокие урожаи. Гомогенизатор Hielscher UIP2000hdT мощностью 2000 Вт достаточно мощный, чтобы легко извлекать партии от 10 до 120 литров.

Ультразвуковая экстракция растительных веществ - 30 литров / 8 галлонов

Миниатюра видео

 

Как работает ультразвуковая экстракция пектина?

Ультразвуковое экстракция основана на сономеханическом воздействии высокоинтенсивного ультразвука. Для содействия и усиления экстракции пектина с помощью ультразвука, высокомощные ультразвуковые волны соединены с помощью ультразвукового зонда (также называемого ультразвуковым рогом или сонотроном) в жидкую среду, т.е. суспензию, состоящую из пектинсодержащего сырья и растворителя. Ультразвуковые волны проходят через жидкость и создают чередующиеся циклы низкого давления/высокого давления. Во время циклов низкого давления создаются минутные вакуумные пузыри (так называемые пузырьки кавитации), которые растут в течение нескольких циклов давления. Во время этих циклов роста пузырьков растворенные газы в жидкости попадают в вакуумный пузырь, так что вакуумный пузырь превращается в растущие пузырьки газа. При определенном размере, когда пузырьки не могут поглощать больше энергии, они взрываются яростно во время цикла высокого давления. Взрыв пузыря характеризуется интенсивными кавитациальными силами, включая очень высокую температуру и давление, достигающих до 4000K и 1000atm, соответственно; а также соответствующие дифференциалы высокой температуры и давления. Эти ультрасонически генерируемые турбулентности и силы стрижки разбивают растительные клетки и высвобождают внутриклеточные пектины в растворитель на водной основе. Так как ультразвуковая кавитация создает очень интенсивную передачу массы, sonication приводит к исключительно высокой урожайности в течение очень короткого времени обработки.

Ультразвуковые разрушители используются для извлечения из фитоисточников (например, растений, водорослей, грибов)

Ультразвуковая экстракция из клеток растений: микроскопическая поперечная секция (ТС) показывает механизм действий при ультразвуковой извлечении из клеток (увеличение 2000x) (ресурс: Vilkhu et al. 2011)

Ультразвуковой аппарат UIP2000hdT представляет собой экстрактор мощностью 2 кВт для промышленного производства пектина.

Ультразвуковой пакетный экстрактор UIP2000hdT с каскадом рога

Пектины, извлеченные из фруктовых отходов

Ультразвуковая экстракция очень эффективна для получения высококачественных пектинов из цитрусовых отходов.Фруктовые отходы, такие как пилинги, остатки плодовой целлюлозы (после прессования фруктового сока) и другие фруктовые помимо продуктов, часто являются богатыми источниками пектина. В то время как плодовые отходы часто используются в качестве корма для животных, добыча пектина является более ценным использованием фруктовых отходов.
Ультразвуковая экстракция пектина уже успешно выполняется с кожурой цитрусовых (таких как апельсины, мандарины, грейпфрут), кожуры дыни, яблочной выжимки, мякоти сахарной свеклы, кожуры манго, томатных отходов, а также джекфрута, маракуйи, кожуры инжира и других.

Тематические исследования ультразвуковой экстракции пектина

Из-за недостатков обычной добычи пектина теплом, исследования и промышленность уже исследовали инновационные альтернативы, такие как ультразвуковая экстракция. Таким образом, имеется достаточно информации о параметрах процесса для различных сырьевых материалов, а также данных об оптимизации процессов.

Ультразвуковая добыча пектина из Apple Pomace

Dranca и Oroian (2019) исследовали ультразвуково-вспомогательный процесс извлечения пектина из яблочного pomace, применяя различные ультразвуковые условия и используя конструкцию поверхности реакции Box-Behnken. Они обнаружили, что ультразвуковая амплитуда сильно влияет на урожайность и степень эстерификации извлеченного пектина, в то время как рН экстракции оказал большое влияние на все три реакции, т.е. на урожайность, содержание Галы и степень эстерификации. Оптимальными условиями для экстракции были 100% амплитуда, рН 1,8, твердо-жидкое соотношение 1:10 г/мл и 30 мин звуковой. В этих условиях урожайность пектина составила 9,183% и имела содержание галы 98,127 г/100 г и 83,202% степень эстерификации. Для приведения результатов ультрасонически извлеченного пектина в связи с коммерческим пектином, образец пектина, полученный ультразвуковой экстракции в оптимальных условиях, сравнивали с коммерческими образцами цитрусовых и яблочного пектина FT-IR, DSC, реологическим анализом и SEM. Первые два метода высветили некоторые особенности образца пектина, извлеченного ультразвуковой экстракции, такие как более узкий диапазон распределения молекулярного веса, упорядоченное молекулярное расположение и высокая степень эстерификации, которая была похожа на коммерчески доступные яблочные пектины. Анализ морфологических характеристик ультрасонически полученной выборки указывает на закономерность определения между распределением размеров фрагментов этого образца и его содержанием в ГалЕ с одной стороны, и мощностью поглощения воды с другой стороны. Вязкость ультрасонически извлеченного пектинового раствора была намного выше, чем у растворов, сделанных с использованием коммерческого пектина, который, возможно, из-за высокой концентрации галактуроновой кислоты. При также рассмотрении высокой степени эстерификации, это может объяснить, почему вязкость была выше для ультрасонически извлеченных пектина. Исследователи приходят к выводу, что чистота, структура и реологическое поведение пектина, извлеченного ультразвуковой экстракции из Malus domestica 'F'lticeni' яблочный pomace указывает на перспективное применение этого растворимого волокна. (ср. Дранка & Oroian 2019)

Ультразвуковой метод извлечения пектина выделяется

  • Более высокие урожаи
  • более быстрая обработка
  • более мягкие условия обработки
  • Повышение общей эффективности
  • простая и безопасная работа
  • быстрый RoI

Высокая производительность ультразвуковой экстрактор для производства пектина

Ультразвуковой экстрактор UIP4000hdT с проточной установкой для экстракции пектинаУльтразвуковая экстракция является надежной технологией обработки, которая облегчает и ускоряет производство высококачественных пектинов различных видов сырья, таких как цитрусовые по-продукты и пилинги, яблочный pomace и многие другие. Портфолио Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр от компактных лабораторных ультразвуковых систем до промышленных систем экстракции. Таким образом, мы в Hielscher можем предложить вам наиболее подходящий ультразвуковой для вашей предполагаемой пропускной способности процесса. Наш давний опытный персонал поможет вам от технико-экономических испытаний и оптимизации процессов до установки ультразвуковой системы на окончательном уровне производства.
Небольшой фут-печать наших ультразвуковых экстракторов, а также их универсальность в вариантах установки делают их пригодными даже для небольших объектов по переработке пектина. Ультразвуковые процессоры устанавливаются по всему миру на предприятиях по производству пищевых продуктов, фармацевтических и пищевых добавок.

В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:

Объем партииСкорость потокаРекомендуемые устройства
От 1 до 500 млОт 10 до 200 мл / минUP100H
0.1 до 20L0.2 до 4L / минUIP2000hdT
От 10 до 100 литровОт 2 до 10 л / минUIP4000hdT
не доступноОт 10 до 100 л / минUIP16000
не доступнобольшекластер UIP16000

Свяжитесь с нами! / Спросите нас!

Запросить дополнительную информацию

Пожалуйста, используйте форму ниже, чтобы запросить дополнительную информацию об ультразвуковых экстракторах для производства пектина, применениях и ценах. Мы будем рады обсудить с вами процесс экстракции пектина и предложить вам ультразвуковую систему, отвечающую вашим требованиям!









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Hielscher Ультразвук – Сложное оборудование для извлечения

Ассортимент продукции Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр высококонических ультразвуковых экстракторов от малого до крупного масштаба. Дополнительные аксессуары позволяют легко сборки наиболее подходящей ультразвуковой конфигурации устройства для вашего процесса извлечения пектина. Оптимальная ультразвуковая установка зависит от предполагаемой мощности, объема, сырья, партии или процесса и сроков.

Пакет и Inline

Ультразвуковые системы Hielscher могут использоваться для пакетной и непрерывной обработки. Ультразвуковая пакетная обработка идеально подходит для тестирования процессов, оптимизации и малого и среднего уровня производства. Для производства больших объемов пектина, inline обработки может быть более выгодным. Непрерывный процесс смешивания рядов требует сложной настройки – состоящий в насосе, шлангах или трубах и цистернах- но он высокоэффективный, быстрый и требует значительно меньше труда. Hielscher Ultrasonics имеет наиболее подходящую установку экстракции для вашего объема добычи и целей процесса.

Ультразвуковые экстракторы для каждой емкости продукта

UIP4000hdT потоковой ячейки для внеливой звукозации в промышленных масштабахАссортимент продукции Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр ультразвуковых процессоров от компактных лабораторных ультразвуковых систем до полностью промышленных ультразвуковых процессоров с возможностью обработки грузовых автомобилей в час. Полный ассортимент продукции позволяет нам предложить Вам наиболее подходящий ультразвуковой экстрактор для вашего пектинсодержащего сырья, производственных мощностей и производственных целей.
Ультразвуковые системы скамейки идеально подходят для технико-экономических испытаний и оптимизации процессов. Линейное масштабирование, основанное на установленных параметрах процесса, позволяет очень легко увеличить перерабатывающие мощности от небольших лотов до полностью коммерческого производства. Масштабирование может быть сделано либо путем установки более мощного ультразвукового экстрактора единицы или кластеризации нескольких ультразвуковых параллельно. С UIP16000, Hielscher предлагает самый мощный ультразвуковой экстрактор во всем мире.

Точно управляемые амплитуды для оптимальных результатов

Все ultrasonicators Hielscher точно controllable и таким образом надежные лошади работы в продукции. Амплитуда является одним из важнейших параметров процесса, которые влияют на эффективность и эффективность ультразвуковой экстракции пектина из фруктов и биоотготов.
Ультразвуковыми аппаратами Hielscher можно дистанционно управлять через браузер. Параметры обработки ультразвуком можно контролировать и корректировать точно в соответствии с требованиями процесса.Все ультразвуковые аппараты Hielscher позволяют точно установить амплитуду. Сонотроды и рупоры бустеров – это аксессуары, которые позволяют изменять амплитуду в еще более широком диапазоне. Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher могут обеспечивать очень высокие амплитуды и требуемую интенсивность ультразвука для сложных задач. Амплитуды до 200 мкм могут легко работать непрерывно в режиме 24/7.
Точные настройки амплитуды и постоянный мониторинг параметров ультразвукового процесса с помощью интеллектуального программного обеспечения дают вам возможность обрабатывать ваше сырье с наиболее эффективными ультразвуковыми условиями. Оптимальная соника для достижения наилучших результатов извлечения!
Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет 24/ 7 эксплуатации на тяжелой службе и в сложных условиях. Это делает ультразвуковое оборудование Hielscher надежным инструментом работы, который отвечает вашим требованиям к добыче.

Легкое, безрисковное тестирование

Ультразвуковые процессы могут быть полностью линейными масштабироваться. Это означает, что каждый результат, которого вы достигли с помощью лаборатории или ультразвукового скамеекатора, может быть масштабирован до точно такого же результата, используя точно такие же параметры процесса. Это делает ультразвук идеально подходит для без рисков технико-экономического обоснования тестирования, оптимизации процессов и последующей реализации в коммерческое производство. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как sonication может увеличить производство экстракта пектина.

Наивысшее качество – Разработано и изготовлено в Германии

Являясь семейным предприятием, компания Hielscher уделяет первостепенное внимание высочайшим стандартам качества своих ультразвуковых процессоров. Все ультразвуковые аппараты разрабатываются, производятся и тщательно тестируются в нашем головном офисе в Тельтове недалеко от Берлина, Германия. Прочность и надежность ультразвукового оборудования Hielscher делают его рабочей лошадкой на вашем производстве. Работа в режиме 24/7 при полной нагрузке и в сложных условиях является естественной характеристикой высокопроизводительных смесителей Hielscher.

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковые высокопоточные гомогенизаторы используются в лабораторной, настольной, пилотной и промышленной обработке.

Hielscher Ultrasonics производит высокую производительность ультразвуковых гомогенизаторов для смешивания приложений, дисперсии, эмульгации и экстракции в лабораторных, пилотных и промышленных масштабах.


О Пектинс

Пектин представляет собой разветвленный гетерополисахарид, состоящий из длинноцепочечных сегментов галактуроновой кислоты и других нейтральных сахаров, таких как рамноза, арабиноза, галактоза и ксилоза. Чтобы быть более конкретным, пектин представляет собой блок сополимера, состоящий из 1,4-α-связанной галактуроновой кислоты и 1,2-связанной рамнозы с боковыми ветвями β-D-галактозы, L-арабинозы и других сахарных звеньев. Поскольку в пектине обнаружено несколько сахарных фрагментов и разные уровни метилэтерификации, пектин не имеет определенной молекулярной массы, как другие полисахариды. Пектин, который предназначен для использования в пищевых продуктах, определяется как гетерополисахарид, содержащий не менее 65% единиц галактуроновой кислоты. Применяя определенные условия экстракции, пектины могут быть успешно модифицированы и функционализированы для удовлетворения конкретных требований. Производство функционализированных и модифицированных пектинов представляет интерес для специальных применений, например, низкометоксилированного пектина для фармацевтических препаратов.

Как отделяется пектин от раствора экстракта?

Осаждение пектина после ультразвуковой экстракции: Добавление этанола в раствор экстракта может помочь отделить пектин с помощью процесса, называемого осаждением. Пектин, сложный полисахарид, содержащийся в клеточных стенках растений, при нормальных условиях растворим в воде. Однако, изменяя среду растворителя с добавлением этанола, растворимость пектина может быть снижена, что приведет к его выпадению в осадок из раствора.

Ниже мы объясним вам химический состав осаждения пектина с использованием этанола:

  • Разрушение водородных связей: Молекулы пектина удерживаются между собой водородными связями, которые способствуют их растворимости в воде. Этанол разрушает эти водородные связи, конкурируя с молекулами воды за места связывания на молекулах пектина. По мере того, как молекулы этанола замещают молекулы воды вокруг молекул пектина, водородные связи между молекулами пектина ослабевают, снижая их растворимость в растворителе.
  • Пониженная полярность растворителя: Этанол менее полярен, чем вода, что означает, что он имеет меньшую способность растворять полярные вещества, такие как пектин. По мере добавления этанола в раствор экстракта общая полярность растворителя уменьшается, что делает менее благоприятным пребывание молекул пектина в растворе. Это приводит к выпадению пектина из раствора, так как он становится менее растворимым в смеси этанола и воды.
  • Повышенная концентрация пектина: По мере выпадения молекул пектина в осадок из раствора концентрация пектина в оставшемся растворе увеличивается. Это облегчает отделение пектина от жидкой фазы путем фильтрации или центрифугирования.

Литература / Ссылки

Мы будем рады обсудить ваш процесс.

Давайте свяжемся.