Hielscher Ultrazvukové technológie

Ultrazvukový pektín extrakcie z ovocia a bio-odpadu

  • Pektíny sú veľmi často používané potravinárske prídavné látky, hlavne pridané pre jeho želírovacie účinky.
  • Ultrazvukový extrakcie zvyšuje výnos a kvalitu pektín výťažky výrazne.
  • Ultrazvukom je známy pre jeho proces zintenzívnenia účinky, ktoré sú už používané v mnohoraké priemyselné procesy.

 

Pektíny a extrakcia pektínu

Citrusové ovocie odpad, ako sú šupky a zvyškov po odšťavovaní sú ideálne pre ultrazvukové extrakcie pektínov.Pektín je prírodný komplex polysacharidu (heteropolysacharidu), ktorý sa nachádza najmä v bunkových stenách plodov, najmä v citrusových plodov a jablkovej výliskov. Vysoký obsah pektínu sa nachádza v ovocnej šupky oboch jabĺk a citrusových plodov. Jablčné výliskov obsahuje 10-15% pektínu na suchom základe, zatiaľ čo citrusová kôra obsahuje 20-30%. Pektíny sú biologicky kompatibilné, biologicky odbúrateľné a obnoviteľné a vykazujú veľké žiariace a zahusťujúce vlastnosti, čo z nich robí vysoko cenené aditíva. Pektíny sú široko používané v potravinách, kozmetiky a farmaceutických výrobkov ako Reológie modifikátor ako emulgátor, želírovacie agent, zasklievacie činidlo, stabilizátor, a zahusťovadlo.
Konvenčná extrakcia pektínu pre priemyselné aplikácie sa vykonáva pomocou kyslých katalyzovaných procesov (s použitím dusnatého, chlorovodíkovej alebo kyseliny sírovej). Kyselina katalyzovaná extrakcia je najfrekventovaným procesom v priemyselnej produkcii pektínu, pretože ostatné extrakčné techniky, ako je priama varu (60 º C-100 º C) až do 24hodín a nízke pH (1,0-3.0) sú pomalé a nízke výnosy a môžu spôsobiť tepelnú degradáciu extrahované vlákno a výnos pektínu je niekedy obmedzený procesom podmienok. Avšak, kyselina-katalyzovanej extrakcie prichádza s jeho nevýhody, taky: drsné kyslé ošetrenie spôsobuje depolymerizácia a deesterifikácia pektínu reťazcov, ktoré ovplyvňujú kvalitu pektínu negatívne. Výroba veľkých objemov kyslého odpadových vôd vyžaduje post-processing a nákladné recyklačné ošetrenie, čo je proces environmentálnej záťaže.

Ultrazvukový pektín extrakcie

UIP4000hdT (4kW) Ultrazvukový procesor pre ťažbu pektínov v priemyselnom inline procese.Ultrazvukový extrakcia je mierna, non-tepelné ošetrenie, ktoré sa aplikuje na rozmanité potravinárske procesy. V súvislosti s extrakciou pektínov z ovocia a zeleniny, ultrazvukom produkuje pektín vysokej kvality. Rozpúšťadle extrahované pektíny vynikajú ich kyselinou anhydrourónovou, methoxyl a vápnik pektát obsah, ako aj jeho stupeň esterifikácie. Mierne podmienky ultrazvukovej extrakcie zabraňujú tepelnému degradácii pectins citlivých na teplo.
Kvalita pektínu a čistota sa môžu líšiť v závislosti od kyseliny anhydrogalaktického, stupňa esterifikácie, obsahu popola extrahovaného pektínu. Pektín s vysokou molekulovou hmotnosťou a nízkym popolom (menej ako 10%) obsah s vysokým obsahom anhydrogalakturónovej kyseliny (nad 65%) sú známe ako kvalitné pektín. Keďže intenzita ultrazvukovej liečby môže byť veľmi presne kontrolovaná, vlastnosti extraktu pektínu môžu byť ovplyvnené úpravou amplitúdy, teplota extrakcie, tlak, retenčný čas a rozpúšťadlo.

UIP4000hdT prietoková bunka pre inline ultrazvukom v priemyselnom meradle

Ultrazvukový prietok-cez reaktor

Žiadosť o informácie






výhody:

  • vyšší výnos
  • lepšia kvalita
  • non-tepelné
  • Znížená doba extrakcie
  • intenzifikácia procesu
  • retro-montáž možné
  • Zelená ťažba
Ultrazvukový extrakcie možno spustiť pomocou rôznych rozpúšťadlá ako je voda, kyselina citrónová, roztok kyseliny dusičnej (HNO3, pH 2,0) alebo oxalát amónny/kyselina šťaveľová, čo umožňuje integrovať sonikáciu do existujúcich extrakčných liniek (retro-montáž).

Ultrazvukový pektín výťažky Excel podľa:

  • vysoká želírovacie kapacita
  • rozptynuteľnosť
  • Farba pektínu
  • vysoký pectate vápnika
  • menej degradácie
  • Šetrné k životnému prostrediu

Ovocný odpad ako zdroj: High-Performance ultrazvuk už úspešne aplikovaný na izoláciu pektínov z jablčného výliskov, citrusových plodov šupky (ako je oranžová, citrón, grapefruit), hroznový výlisky, granátové jablko, cukrovej repy buničiny, dračej ovocnej kôry, pichľavý hruškový cladodes, vášeň ovocie kôry, a mango peels.

Vysokovýkonné ultrasonicators

Hielscher Ultrasonics je váš partner pre extrakčné procesy z rastlinných látok. Či už chcete extrahovať malé množstvo pre výskum a analýzu alebo spracovávať veľké objemy pre komerčnú výrobu, máme vhodný Ultrazvukový extraktor pre vás. Naši ultrazvukové laboratórne procesory ako aj naše lavica-top a priemyselné ultrasonicators sú robustné, ľahko použiteľné a postavené na 24/7 prevádzku pri plnom zaťažení. Široká škála príslušenstvo ako sonotród (ultrazvukové sondy/rohy) s rôznymi rozmermi a tvarmi, prietokové bunky a reaktory a boostery umožňujú optimálne nastavenie pre vás špecifický proces extrakcie.
Všetky digitálne ultrazvukové stroje sú vybavené farebným dotykovým displejom, integrovanou SD kartou pre automatické dátové protokolovanie a diaľkové ovládanie prehliadača pre komplexné monitorovanie procesov. S Hielscher sofistikované ultrazvukové systémy, vysoký proces normalizácie a kontroly kvality je jednoduché.
Kontaktujte nás ešte dnes diskutovať o požiadavkách vášho procesu extrakcie! Radi vám pomôžeme s našimi dlhoročné skúsenosti s botanickými extrakcií!
Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:

Objem šarže prietok Odporúčané Devices
10 až 2000mL 20 až 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 až 20L 02 až 4 l / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000
neuv 10 až 100 l / min UIP16000
neuv väčšia strapec UIP16000

Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!

Požiadajte o ďalšie informácie

Ak chcete požiadať o dodatočné informácie o homogenizácii ultrazvukom, použite nižšie uvedený formulár. Radi Vám ponúkame ultrazvukový systém spĺňajúci Vaše požiadavky.









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,


Výsledky výskumu Ultrazvukový pektín extrakcie

Paradajkový odpad: Aby sa predišlo dlhým časom extrakcie (12 – 24 h) v procese refluxingu, ultrazvukom sa použil na intenzifikáciu procesu extrakcie z hľadiska času (15, 30, 45, 60 a 90 min). V závislosti od doby extrakcie, získaný výťažok pektínu pre prvý Ultrazvukový extrakčný krok pri teplotách 60 ° c a 80 ° c sú 15,2 – 17.2% a 16.3 – 18,5%, príslušne. keď sa použil druhý Ultrazvukový extrakčný krok, výnos pektínov z rajčiakového odpadu sa zvýšil na 34 – 36% v závislosti od teplôt a časov). Je zrejmé, že Ultrazvukový extrakcie zvyšuje prasknutie paradajkovej bunkovej steny matice, čo vedie k lepšej interakcie medzi rozpúšťadlom a extrahovaný materiál.
Rozpúšťadle extrahované pektíny môžu byť kategorizované ako vysoké methoxyl pektíny (HM-pektín) s rýchlym set želírujúce vlastnosti (de > 70%) a stupeň esterifikácie 73.3 – 85.4%. n. obsah pectate vápnika v rozpúšťadle extrahovanom pektín bol meraný medzi 41,4% na 97,5% v závislosti od parametrov extrakcie (teplota a čas). Pri vyššej teplote ultrazvukovej extrakcie je obsah pektátu vápnika vyšší (91 – 97%) a ako taký súčasný dôležitý parameter pektín želírujúce schopnosť v porovnaní s konvenčnou extrakciou.
Konvenčné extrakcia rozpúšťadla po dobu 24hr dáva podobné pektín výnosy v porovnaní s 15 min Ultrazvukový extrakcie liečby. S ohľadom na získané výsledky možno dospieť k záveru, že ultrazvukové ošetrenie znižuje čas extrakcie pozoruhodne. NMR a FTIR spektroskopia potvrdzujú existenciu prevažne esterifikovaného pektínu vo všetkých skúmaných vzorkách. [Grassino et al. 2016]

Vášeň ovocné kôry: Výťažok z extrakcie, kyselina galériónová a Esterifikačný stupeň sa považovali za ukazovatele účinnosti extrakcie. najvyšší výnos pektínu získaný ultrazvukom asistovanej extrakcie bol 12,67% (extrakčné podmienky 85 º C, 664 W/cm2, pH 2,0 a 10 min). Za rovnakých podmienok sa uskutočnila konvenčná extrakcia vykurovania a výsledok bol 7,95%. Tieto výsledky sú v súlade s inými štúdiami, ktoré hlásia krátky čas na efektívnu ťažbu polysacharidov, vrátane pektínu, hemicellustráca a iných vo vode rozpustných polysacharidov, s pomocou ultrazvuku. Bolo tiež pozorované, že výťažok z extrakcie zvýšil 1,6 zložiť, keď extrakcia bola podporovaná ultrazvukom. Získané výsledky preukázali, že ultrazvuk je efektívna a úspora času techniky pre ťažbu pektín z mučenky kôry. [Freitas de Oliveira et al. 2016]

Pichľavý hruškový cladodes: Ultrazvukový asistovanej extrakcie (SAE) z pektínu z Opuntia Ficus indica (ofi) puzdrami po odstránení sliz sa pokúsil pomocou metodiky odozvy povrchu. Proces premenné boli optimalizované izovariant centrálny kompozitný dizajn s cieľom zlepšiť výťažok z extrakcie pektínu. Optimálna podmienka bola získaná: sonikácia čas 70 min, teplota 70, pH 1,5 a vodný materiál pomer 30 ml/g. Táto podmienka bola overená a výkonnosť experimentálnej extrakcie bola 18,14% ± 1,41%, čo bolo úzko späté s predpokladanou hodnotou (19,06%). Tak, Ultrazvukový extrakcie predstavujú sľubnú alternatívu k konvenčným procesom extrakcie vďaka svojej vysokej účinnosti, ktorá bola dosiahnutá v kratšom čase a pri nižších teplotách. Pektín extrahovaný ultrazvukovou extrakciou z puzdrami ofi (uaepc) má nízky stupeň esterifikácie, vysoký obsah kyseliny urónovej, dôležité funkčné vlastnosti a dobrú anti-radikálnu aktivitu. Tieto výsledky sú v prospech použitia UAEPC ako potenciálnu prídavnú látku v potravinárskom priemysle. [Bayar et al. 2017]

Hrozno Pomace: Vo výskumnom papieri "ultrazvuk-asistovanej extrakcie pektínov z hroznovej výliskov pomocou kyseliny citrónovej: odozva povrchu metodológia prístup", ultrazvukom sa používa na extrakciu pektíny z hroznovej výliskov s kyselinou citrónová ako ťažobný agent. Podľa metodiky odozvy povrchu, najvyššia výťažnosť pektínu (∼ 32,3%) možno dosiahnuť pri ultrazvukovom extrakcii sa vykonáva pri 75 º C pre 60 min pomocou roztoku kyseliny citrónovej pH 2,0. Tieto pectické polysacharidy, zložené prevažne z galérionických jednotiek kyseliny (∼ 97% z celkových cukrov), majú priemernú molekulárnu hmotnosť 163.9 kDa a stupeň esterifikácie (DE) 55,2%.
Povrchová morfológia sonicated hroznových výliskov ukazuje, že ultrazvukom zohráva dôležitú úlohu v rozbitie vegetačné tkanivo a zvýšenie výťažnosti výnosy. Výťažnosť získaná po ultrazvukovej extrakcii pektínov s použitím optimálnych podmienok (75 ° c, 60 min, pH 2,0) bola o 20% vyššia ako výťažnosť získaná pri vykonaní extrakcie pri použití rovnakých podmienok teploty, času a pH, ale bez ultrazvukového Pomoc. Okrem toho, pektíny z ultrazvukového extrakcie tiež vystavoval vyššiu priemernú molekulovú váhu. [Minjares-Fuentes et al. 2014]

Hielscher ultrazvukom vám pomôže od prvého testu na komercializáciu vašej žiadosti.

Od testovania uskutočniteľnosti až po optimalizáciu procesov a priemyselnú inštaláciu – Hielscher Ultrasonics je váš partner pre úspešné ultrazvukové procesy!

Literatúra / Referencie

  • Bayar N., bouallegue T., Achour m., kriaa m., bougatef a., Kammoun R. (2017): Ultrazvukový extrakcia pektínu z Opuntia Ficus indica puzdrami po odstránení sliz: optimalizácia experimentálnych podmienok a vyhodnotenie chemických a funkčných Vlastnosti. Ultrazvukový pektín extrakcia z pichľavý hrušky cladodes. Potravinárna chémia 235, 2017.
  • Raffaella Boggia, Federica Turrini, Carla Villa, Chiara Lacapra, Paola Zunin, Brunella Parodi (2016): zelená ťažba z granátového jablka Marcs pre výrobu funkčných potravín a kozmetiky. Farmaceutiká (Bazilej). 2016 decembra; 9 (4): 63.
  • Cibele Freitas de Oliveira, Diego Giordani, Rafael Lutckemier, poliana Deyse Gurak, Florencia Cladera-Olivera, Ligia Damasceno Ferreira Marczak (2016): Extrakcia pektínu z mučenky kôry pomáha ultrazvuk. (LWT) – Potravinárna veda a technológia 71, 2016. 110-115.
  • Antonela Nincevic Grassino, Mladen Brncic, Drazen Vikic-topic, Suncica Roca, Maja dent, Suzana RIMAC Brncíc (2016): Ultrazvuková Asistovaná extrakcia a charakterizácia pektínu z rajčiakového odpadu. Potravinárna chémia 198 (2016) 93 – 100.
  • Krauser, S.; Saeed, A.; Iqbal, M. (2015): Porovnávacie štúdie o konvenčných (voda-Hot Acid) a non-konvenčné (ultrazvukom) postupy pre extrakciu a chemické charakterizácia pektín z kôry odpadu mango kultivar Chausna. Pak. J. Bot., 47 (4): 1527-1533, 2015.
  • R. Minjares-Fuentes, A. Femenia, MC Garaua, J.A. Meza-Velázquez, S. Simal, C. Rosselló (2014): ultrazvuk-Asistovaná extrakcia pektínov z hroznovej výliskov s použitím kyseliny citrónovej: metóda odozvy povrchovej metodiky. Uhľohydráty polymérov 106 (2014) 179 – 189.


Fakty stojí za to vedieť

Pektín

Pektín je prirodzene sa vyskytujúce heteropolysacharidu, ktorý sa vyskytuje hlavne v ovocí, ako je jablkový výliskov a citrusových plodov. Pectins, tiež známy ako pektínové polysacharidy, sú bohaté na kyselinu galónovú. V rámci skupiny pektínové boli identifikované viaceré rôzne polysacharidy. Homogalacturonans sú lineárne reťazce α-(1-4)-prepojenej kyseliny D-galakturónovej. Substituované galakturonány sa vyznačujú prítomnosťou sacharidových prídavných rezíduí (ako sú D-xylose alebo D-apiose v príslušných prípadoch xylogalacturonan a apiogalacturonan) vetvenia z chrbticu rezíduí kyseliny D-galakturonovej. Rhamnogalakturonan I pektíny (RG-I) obsahujú chrbticu opakujúcich sa disacharidu: 4)-α-D-galakturónovej kyseliny-(1,2)-α-L-rhamnose-(1. Mnohé zvyšky rhamnosa majú bočné reťazce rôznych neutrálnych cukrov. Neutrálne cukry sú prevažne D-galaktóza, L-arabinose a D-xylose. Typy a proporcie neutrálnych cukrov sa líšia v závislosti od pôvodu pektínu.
Ďalším štrukturálnym typom pektínu je rhamnogalakturonan II (RG-II), ktorý je komplexným, vysoko rozvetveným polysacharidom a menej často nájdeným v prírode. Chrbtica rhamnogalakturonan II pozostáva výlučne z jednotiek kyseliny D-galakturónovej. Izolovaný pektín má molekulárnu hmotnosť typicky 60000 – 130000 g/mol, ktoré sa líšia od pôvodu a podmienok extrakcie.
Pektíny sú dôležitou prídavnú látku s rozmanité aplikácie v potravinách, farmaceutík, rovnako ako v iných odvetviach. Použitie pektínov je založené na jeho vysokej schopnosti tvoriť gél v prítomnosti CA2 + ióny alebo rozpustenej látky pri nízkej pH. Existujú dve formy pektínov: Low-methoxyl pektín (LMP) a high-metoxyl pektín (HMP). Tieto dva typy pektínu sa vyznačujú stupňom metylácie (DM). V závislosti na methylathion, pektín môže byť buď vysoký metoxypolyetylénglykol pektín (DM>50) alebo nízky metoxy pektín (DM<50). vysoký metoxypektín sa vyznačuje jeho schopnosťou tvoriť gély v kyslom médiu (pH 2.0-3.5) za predpokladu, že sacharóza v koncentrácii najmenej 55 hm .% alebo vyššia je prítomná. Nízky metoxypektín môže tvoriť gély nad väčším rozsahom pH (2,0 – 6,0) v prítomnosti divalentného iónov, ako je vápnik.
Pokiaľ ide o želatínu high-metoxyl pektín, krížové prepojenie molekúl pektínu nastáva v dôsledku vodíkových dlhopisov a hydrofóbnych interakcií medzi molekulami. S nízkym metoxyl pektínom sa želatín získava z iónovej väzby cez vápenaté mosty medzi dvomi karboxylovou skupinami patriacimi do dvoch rôznych reťazcov v tesnej blízkosti.
Faktory, ako je pH, prítomnosť iných solutes, molekulová veľkosť, stupeň methoxylation, počet a umiestnenie bočných reťazcov, a hustota nabíjania na molekule vplyv na vlastnosti spevňovanie pektín. Dva typy pektínov sa rozlišujú, pokiaľ ide o jeho rozpustnosť. Tam je voda-rozpustný alebo voľný pektín a vo vode nerozpustný pektín. Pectin je rozpustnosť vo vode súvisí s jeho stupňom polymerizácie a množstvom a polohou methoxylových skupín. Všeobecne platí, že pectin je rozpustnosť vo vode sa zvyšuje s klesajúcou molekulovou hmotnosťou a zvyšuje esterifikovaných karboxylových skupín. Avšak, pH, teplota, a typ rozpustenej látky súčasnosti vplyv rozpustnosť, taky.
Kvalita, ak komerčne použitý pektín je zvyčajne viac určuje jeho disperability ako jeho absolútna rozpustnosť. Keď je suchý práškový pektín pridaný do vody, je známe, že tvoria tzv “Ryby-oči”. Tieto ryby-oči sú zhluky tvorené kvôli rýchlej hydratácii prášku. “Ryby-Eye” zhluky majú suchý, un-vlhčené pektín jadro, ktoré je potiahnuté vysoko hydratovanú vonkajšiu vrstvu vlhkého prášku. Takéto zhluky sú ťažko mokré správne a rozptýliť len veľmi pomalé.

Použitie Pectins

V potravinárskom priemysle sa pektín pridáva do marmelády, ovocných nátierok, džemy, želé, nápojov, omáčok, mrazených potravín, cukroviniek a pekárskych výrobkov. Pektín sa používa v cukrárskych želé dať dobrú gélové konštrukcie, čisté sústo a priznať dobrú chuť uvoľnenie. Pektín sa tiež používa na stabilizáciu kyslých proteínových nápojov, ako je pitie jogurtu, na zlepšenie textúry, ústa-pocit a celulózy stability v šťavy na nápoje a ako náhrada tuku v pečeného tovaru. Pre kalórie-znížené/nízkokalorické, pektíny sa pridávajú ako tuk a/alebo náhrada cukru.
Vo farmaceutickom priemysle sa používa na zníženie hladín cholesterolu v krvi a gastrointestinálnych porúch.
Ďalšie priemyselné aplikácie pektínu zahŕňajú jeho použitie v jedlých filmoch, ako stabilizátor emulzie pre vodu/olejové emulzií, ako REOLOGICKÝ modifikátor a zmäkčovadlo, ako prostriedok na triedenie papiera a textílií atď.

Zdroje pektínu

Hoci pektín možno nájsť v bunkovej steny väčšiny rastlín, jablčné výliskov a pomarančovej kôry sú dva hlavné zdroje komerčne vyrábaných pektínov, pretože ich pektíny sú významné kvality. Iné zdroje ukazujú často zlé želírovacie správania. V ovocí, okrem jabĺk a citrusov, broskyne, marhule, hrušky, guavas, dule, slivky a egreše sú známe pre svoje vysoké množstvo pektínu. Medzi zeleninou, paradajkami, mrkvou a zemiakmi sú známe pre ich vysoký obsah pektínu.

Paradajka

Milióny ton paradajok (Lycopersicon esculentum Mill.) sa každoročne spracúvajú na výrobu výrobkov, ako je paradajková šťava, pasta, Purée, kečup, omáčka a Salsa, čo vedie k vzniku veľkého množstva odpadov. Paradajkový odpad, získaný po stlačení paradajok sa skladá z 33% osiva, 27% kože, a 40% vlákniny, zatiaľ čo sušené paradajkové výliskov obsahuje 44% osiva a 56% vlákniny a kože. Paradajkový odpad je skvelým zdrojom na výrobu pektínov.