Экстракция пектина из кожуры грейпфрута с помощью ультразвуковой аппарата
Пектины из побочных продуктов фруктов, таких как кожура или мякоть, очень эффективно экстрагируются с помощью ультразвуковых экстракторов. Являясь надежным, простым и безопасным в эксплуатации методом экстракции пектина, ультразвуковая обработка увеличивает выход пектина и качество пектина при ускоренной скорости производства. Ниже мы продемонстрируем эффективную методику ультразвукового извлечения пектина из кожуры грейпфрута.
Ультразвуковая экстракция пектина шаг за шагом
Ультразвуковая экстракция пектином описывает применение силового ультразвука для стимулирования высвобождения пектинов из сырья (например, кожуры фруктов, побочных продуктов цитрусовых). Ультразвуковая обработка — это хорошо зарекомендовавший себя метод разрушения клеточных стенок и высвобождения пектина из растительного материала.
Следующий протокол ультразвукового извлечения пектина из кожуры грейпфрута с помощью ультразвукового аппарата зондового типа и последующего осаждения этанола:
Используемые материалы:
- 50 г кожуры грейпфрута
- 200 мл очищенной воды
- 400 мл этанола
- Ультразвуковой аппарат UP200St + сонотрод S26d14
- Стеклянные стаканы
Ультразвуковой аппарат UIP4000hdT - это мощный экстрактор мощностью 4 кВт Используется для промышленного производства пектина.
Подготовка сырья:
- В качестве сырья получают цедру цитрусовых. В этом протоколе мы используем кожуру грейпфрута.
- Тщательно промойте кожуру цитрусовых, чтобы удалить грязь или мусор.
- Нарежьте кожуру цитрусовых небольшими кусочками, чтобы увеличить площадь поверхности для экстракции.
Выбор растворителя:
Вода является предпочтительным растворителем для экстракции, который является недорогим и нетоксичным. Вода обычно используется для экстракции пектина из-за ее способности растворять пектин, не вызывая деградации. Добавление небольшого количества кислот (например, лимонной, уксусной, азотной или соляной кислоты) в воду в качестве растворителя способствует солюбилизации пектина из растительного сырья и улучшает процесс экстракции. Хорошим ориентиром является настройка растворителя до значения pH около 2-3 pH.
Процедура ультразвуковой экстракции:
- Поместите около 50 г мелко нарезанных кусочков цедры цитрусовых в стакан или колбу.
- Добавьте примерно 200 мл выбранного растворителя в кожуру цитрусовых.
- Используйте ультразвуковой аппарат зондового типа для обработки смеси ультразвуковыми волнами. Мы используем UP200Ht, мощный ультразвуковой экстрактор мощностью 200 Вт, оснащенный сонотродом S26d14. Устанавливаем амплитуду на 100%.
- Обрабатывайте смесь ультразвуком в течение примерно 10 минут до достижения оптимальной экстракции.
Фильтрация:
После обработки ультразвуком отфильтруйте смесь с помощью предварительно смоченной мелкой сетки или фильтровальной салфетки, чтобы отделить извлеченный раствор пектина от твердого остатка, частиц кожуры грейпфрута. Повторение этих этапов фильтрации несколько раз гарантирует, что все твердые остатки удалены.
Осаждение этанола:
- Для осаждения пектина из экстрагированного раствора этанол обычно используется в качестве осаждающего или гасящего агента.
- Переложите отфильтрованный раствор пектина в чистую емкость.
- Постепенно добавляйте этанол в раствор пектина, постоянно помешивая. Соотношение этанола и раствора пектина варьируется, но обычно составляет около 2:1 (этанол: раствор) по объему.
- Продолжайте добавлять этанол до тех пор, пока не будет достигнута конечная концентрация примерно 70-80% этанола в растворе. Такая концентрация способствует выпадению в осадок пектина.
- Дайте смеси постоять в течение достаточного периода времени, обычно несколько часов или ночь, чтобы облегчить выпадение осадков.
- После выпадения осадков соберите выпавший пектин методом центрифугирования или фильтрации.
- Выпавший в осадок пектин промыть этанолом для удаления загрязнений и остатков растворителя.
- Наконец, высушите очищенный пектин в вакууме или при низкой температуре, чтобы удалить остатки влаги.
Поскольку содержание пектина и фруктовое сырье подвержены природным изменениям, может потребоваться соответствующая адаптация процедуры экстракции. Это означает, что может потребоваться оптимизация конкретных условий экстракции и осаждения в зависимости от типа кожуры цитрусовых, спелости, выхода пектина и желаемых свойств пектина. Аналитические методы, такие как гравиметрический анализ или спектрофотометрические методы, могут быть использованы для количественной оценки содержания пектина и оценки эффективности экстракции.
Ультразвуковой аппарат UP400ST для экстракции
СЭМ остаточного свекловичного жома при 1000-кратном увеличении: (а) до экстракции и после экстракции пектина с использованием (б) ксиланасы (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: Абу-Эльсеуд и др., 2021)
Промышленная экстракция пектина с помощью ультразвуковиков Hielscher
Та же процедура ультразвуковой экстракции пектина, которая продемонстрирована выше, может быть линейно масштабирована до промышленного поточного производства. Использование ультразвукового реактора с проточной ячейкой позволяет перерабатывать большие объемы побочных продуктов фруктов в непрерывной поточной обработке.
Hielscher Ultrasonics предлагает сложную линейку промышленных ультразвуковых аппаратов для обработки фруктового и овощного сырья для производства пектина.
Звуковая обработка используется не только для экстракции пектина, но и для выделения полифенолов из выжимки, мякоти, кожуры и семян фруктов. Подробнее читайте здесь!
- Высокая эффективность
- Современные технологии
- надёжность & робастность
- Регулируемое, точное управление процессом
- партия & встроенный
- для любого объема
- Интеллектуальное программное обеспечение
- интеллектуальные функции (например, программируемые, протоколирование передачи данных, дистанционное управление)
- Простота и безопасность в эксплуатации
- Низкие эксплуатационные расходы
- CIP (безразборная мойка)
В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:
| Объем партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| 0от 0,5 до 1,5 мл | н.а. | VialTweeter | от 1 до 500 мл | От 10 до 200 мл/мин | УП100Ч |
| от 10 до 2000 мл | от 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
| 0.1 до 20 л | 0от 0,2 до 4 л/мин | УИП2000HDT |
| От 10 до 100 л | От 2 до 10 л/мин | УИП4000HDT |
| От 15 до 150 л | От 3 до 15 л/мин | УИП6000HDT |
| н.а. | От 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
| н.а. | больше | Кластер UIP16000 |
Свяжитесь с нами! / Спросите нас!
Проектирование, производство и консалтинг – Качество «Сделано в Германии»
Ультразвуковые аппараты Hielscher хорошо известны своими высочайшими стандартами качества и дизайна. Надежность и простота в эксплуатации позволяют без проблем интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные объекты. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с суровыми условиями и требовательными условиями окружающей среды.
Hielscher Ultrasonics является компанией, сертифицированной по стандарту ISO, и уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, отличающимся самыми современными технологиями и удобством в использовании. Конечно, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и соответствуют требованиям UL, CSA и RoHs.
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы для смешивания, диспергирования, эмульгирования и экстракции в лабораторном, пилотном и промышленном масштабе.
Литература / Литература
- Divyani Panwar, Parmjit S. Panesar, Harish K. Chopra (2023): Ultrasound-assisted extraction of pectin from Citrus limetta peels: Optimization, characterization, and its comparison with commercial pectin. Food Bioscience, Volume 51, 2023.
- Cibele Freitas de Oliveira, Diego Giordani, Rafael Lutckemier, Poliana Deyse Gurak, Florencia Cladera-Olivera, Ligia Damasceno Ferreira Marczak (2016): Extraction of pectin from passion fruit peel assisted by ultrasound. LWT – Food Science and Technology 71, 2016. 110-115.
- Antonela Nincevic Grassino, Mladen Brncic, Drazen Vikic-Topic, Suncica Roca, Maja Dent, Suzana Rimac Brncíc (2016): Ultrasound assisted extraction and characterization of pectin from tomato waste. Food Chemistry 198 (2016) 93–100.
- Krauser, S.; Saeed, A.; Iqbal, M. (2015): Comparative Studies on Conventional (Water-Hot Acid) and Non-Conventional (Ultrasonication) Procedures for Extraction and Chemical Characterization of Pectin from Peel Waste of Mango Cultivar Chausna. Pak. J. Bot., 47(4): 1527-1533, 2015.
Факты, которые стоит знать: пектин
Пектин представляет собой сложный полисахарид, обнаруженный в клеточных стенках растений, особенно во фруктах, и в основном состоит из остатков галактуроновой кислоты, связанных α-1,4-гликозидными связями. Такое структурное расположение придает пектину уникальные свойства, что делает его универсальной биомолекулой с различным промышленным применением.
В своем естественном состоянии пектин существует в виде гетерогенной смеси полимеров с различной степенью метилирования, что приводит к различным функциональным характеристикам. Степень метилирования влияет на способность пектина образовывать гели, при этом низкометоксипектины образуют более прочные гели по сравнению с аналогами с высоким содержанием метокси.
Функциональные возможности пектина обусловлены его способностью взаимодействовать с водой, ионами металлов, сахарами и другими макромолекулами. Его желирующие свойства, в частности, делают его ценным ингредиентом в пищевой и фармацевтической промышленности. Пектин обычно используется в качестве желирующего агента, стабилизатора и загустителя в пищевых продуктах, таких как джемы, желе, фруктовые консервы, кондитерские изделия и молочные десерты. В фармацевтике он служит матрицей для контролируемого высвобождения лекарств и связующим веществом в таблетированных формах.
Помимо применения в пищевой и фармацевтической промышленности, пектин находит применение в различных других отраслях промышленности. В косметической промышленности он используется в качестве стабилизатора в эмульсиях и в качестве пленкообразующего агента в средствах по уходу за кожей. Кроме того, пектин демонстрирует потенциальное применение в биомедицине, включая заживление ран, тканевую инженерию и системы доставки лекарств, благодаря своей биосовместимости и биоразлагаемости.
Эти разнообразные функциональные возможности и биосовместимая природа пектина делают его ценным биоматериалом с широким спектром применения в различных отраслях промышленности.
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы от лаборатория Кому промышленного размера.