Rendiment më të lartë të pektinës me nxjerrjen me ultratinguj

Nxjerrja me ultratinguj rezulton në rendimente të larta të pektinave me cilësi të lartë. Duke përdorur sonication, pektina të vlefshme mund të prodhohen në mënyrë efikase nga mbeturinat e frutave (p.sh., nënproduktet nga përpunimi i lëngjeve) dhe lëndë të tjera të para biologjike. Nxjerrja me tejzanor i pektinës i kalon teknikat e tjera të nxjerrjes duke prodhuar rendimente më të larta, duke dhënë cilësi superiore të pektinës dhe një procedurë të shpejtë nxjerrjeje.

Nxjerrja e intensifikuar e pektinës nga sonication

Pektina përdoret si një agjent xhelatizues, emulsifikues dhe trashës në shumë produkte ushqimore, si dhe një përbërës në kozmetikë dhe farmaceutikë. Nxjerrja konvencionale industriale e pektinës bëhet nëpërmjet nxjerrjes me ujë të nxehtë, ku lënda e parë si lëvozhgat e agrumeve, pulpat e mollës dhe mbeturinat e tjera të frutave zhyten në ujë të nxehtë 60–100°C me pH të ulët (përafërsisht pH 1,5 – 3,5) për një kohë të gjatë. periudhë kohore. Kjo e kthen nxjerrjen konvencionale të ujit të nxehtë një proces që kërkon kohë dhe energji, që shpesh nuk është as aq efikas sa të çlirojë sasinë e plotë të pektinave të disponueshme në lëndën e parë.
Për të kapërcyer joefikasitetin e metodës konvencionale të prodhimit, nxjerrja me ultratinguj përdoret si një teknikë intensifikimi i procesit që redukton kohën e nxjerrjes dhe maksimizon rendimentin e pektinës në mënyrë të konsiderueshme kur krahasohet me nxjerrjen tradicionale të ujit të nxehtë.

Avantazhi i nxjerrjes tejzanor të pektinës

Ekstraktimi me ultratinguj aplikohet në shumë fusha të prodhimit të ekstrakteve, p.sh. ekstrakte botanike dhe bimore për ushqime, suplemente, farmaceutikë dhe kozmetikë. Një shembull shumë i spikatur i nxjerrjes tejzanor është nxjerrja e kanabidiolit (CBD) dhe komponimeve të tjera nga bima e kanabisit.
Nxjerrja me ultratinguj është një teknikë e nxjerrjes jo termike, e cila parandalon në këtë mënyrë përbërjet bioaktive kundër degradimit termik. Të gjithë parametrat e procesit tejzanor, të tilla si amplituda, intensiteti, koha, temperatura dhe presioni, mund të kontrollohen saktësisht. Kjo lejon kontrollin e saktë të procesit dhe cilësisë dhe e bën të lehtë përsëritjen dhe riprodhimin e rezultateve të nxjerrjes pasi të merren. Prodhuesit e ekstrakteve vlerësojnë ultratingullin për përsëritshmërinë e besueshme të procesit, e cila ndihmon në standardizimin e proceseve dhe produkteve.

 
Gjeni protokollin për nxjerrjen tejzanor të pektinës nga lëvozhga e grejpfrutit të demonstruar në videon e mësipërme këtu!
 

Përcaktimi i parametrave përkatës të procesit mundëson optimizimin e procesit të nxjerrjes tejzanor me efikasitet më të lartë dhe cilësi superiore të ekstraktit.
Për shembull, madhësia e grimcave të lëndës së parë (p.sh., lëvozhgat e agrumeve) është një faktor i rëndësishëm: Një madhësi më e vogël e grimcave do të thotë një sipërfaqe më e lartë ku mund të veprojnë valët ultrasonike. Një madhësi e vogël e grimcave rezulton në rendimente më të larta të pektinës, një shkallë më të ulët metilimi dhe një raport më të madh të rajoneve rhamnogalacturonan.
Vlera e pH-it të tretësit të nxjerrjes (domethënë ujë + acid) është një tjetër parametër thelbësor. Kur pektina nxirret në kushte acidike, shumë rajone të degëzuara të polimerit të rhamnogalakturonanit zbërthehen, kështu që kryesisht homogalakturonan “drejt” rajonet me disa molekula neutrale sheqeri të bashkangjitura në ose në zinxhirin kryesor linear mbeten.
Nxjerrja me ultratinguj e pektinës redukton kohën e nxjerrjes dhe ul temperaturën e kërkuar të procesit, gjë që redukton mundësinë e modifikimit të padëshiruar të pektinës nga acidet. Kjo mundëson përdorimin e acideve në kushte të kufizuara për të modifikuar pektinat saktësisht sipas kërkesave të produktit.

Çfarë e bën kaq efikas nxjerrjen e pektinës me ultratinguj?

Ndikimi i ekstraktimit me ultratinguj ndikon drejtpërdrejt në ënjtjen, perforimin dhe thyerjen e mureve qelizore. Transferimi i masës i shkaktuar në mënyrë ultrasonike shkakton hidratimin e materialit pektinoz në lamelën e mesme që çon në ndarjen e indeve vegjetale. Forcat e kavitacionit dhe prerjes tejzanor ndikojnë drejtpërdrejt në muret e qelizave dhe i thyejnë ato. Këta mekanizma rezultojnë në rezultate shumë efikase të nxjerrjes tejzanor.

Pektina e ekstraktuar me ultratinguj (gjithashtu pektina e ekstraktuar me ndihmën e kavitacionit akustik, shkurt. ACAE) e cila kishte peshë molekulare dhe shkallë më të ulët të metoksilimit ishte më e pasur në rajonin rhamnogalacturonan-I me zinxhirë të gjatë anësor krahasuar me pektinën konvencionale të nxjerrë nga nxehtësia nga analizat kimike dhe FT-IR. Konsumi i energjisë për nxjerrjen e pektinës ultrasonike ishte dukshëm më i ulët se metoda e ngrohjes konvencionale, gjë që tregon aplikimin e saj premtues për shkallën e prodhimit industrial.
(krh. Wang et al., 2017)
Wang dhe kolegët e tij (2017) gjithashtu theksojnë se nxjerrja e asistuar me ultratinguj është provuar të jetë një proces më ekonomik dhe miqësor ndaj mjedisit me efikasitet më të lartë dhe më pak kosto krahasuar me nxjerrjen e ngrohjes konvencionale.
 

SEM e pulpës së mbetur të panxharit të sheqerit në zmadhim 1000x: (a) para nxjerrjes dhe pas nxjerrjes së pektinës duke përdorur (b) Xylanasae (250 U/g), (c) Cellulazë (300 U/g), (d) Xylanasae+Cellulaza (1:1), dhe (e) Xylanasae+Cellulase (1:1.5) dhe (f) Xylanasae+Cellulase (1:2).
(studim dhe imazhe: Abou-Elseoud et al., 2021)

Si funksionon nxjerrja e pektinës me ultratinguj?

Ekstraktimi me ultratinguj bazohet në efektet sonomekanike të ultrazërit me intensitet të lartë. Për të nxitur dhe intensifikuar nxjerrjen e pektinës nëpërmjet ultrazërit, valët e ultrazërit me fuqi të lartë bashkohen nëpërmjet një sonde tejzanor (i quajtur edhe bri tejzanor ose sonotrode) në mjedisin e lëngshëm, dmth në slurry që përbëhet nga lënda e parë që përmban pektin dhe tretësi. Valët e ultrazërit udhëtojnë nëpër lëng dhe krijojnë cikle alternative të presionit të ulët / presionit të lartë. Gjatë cikleve me presion të ulët krijohen flluska të vogla vakumi (të ashtuquajturat flluska të kavitacionit), të cilat rriten gjatë disa cikleve të presionit. Gjatë atyre cikleve të rritjes së flluskave, gazrat e tretur në lëng hyjnë në flluskën e vakumit, kështu që flluska e vakumit shndërrohet në flluska gazi në rritje. Në një madhësi të caktuar, kur flluskat nuk mund të thithin më shumë energji, ato shpërthejnë dhunshëm gjatë një cikli me presion të lartë. Shpërthimi i flluskës karakterizohet nga forca intensive kavitacionale, duke përfshirë temperaturën dhe presionin shumë të lartë që arrijnë respektivisht deri në 4000K dhe 1000atm; si dhe diferencat përkatëse të temperaturës dhe presionit të lartë. Këto turbulenca dhe forca prerëse të krijuara në mënyrë ultrasonike thyejnë qelizat e bimëve dhe lëshojnë pektina ndërqelizore në tretësin me bazë uji. Meqenëse kavitacioni tejzanor krijon një transferim masiv shumë intensiv, sonikimi rezulton në rendimente jashtëzakonisht të larta brenda një kohe shumë të shkurtër përpunimi.
Sonikimi nuk përdoret vetëm për nxjerrjen e pektinës, por edhe për izolimin e polifenoleve nga pulpa e frutave, tuli, lëkura dhe farat. Lexo më shumë këtu!

Nxjerrja me ultratinguj nga qelizat bimore: seksioni tërthor mikroskopik (TS) tregon mekanizmin e veprimeve gjatë nxjerrjes tejzanor nga qelizat (zmadhimi 2000x) [burimi: Vilkhu et al. 2011]

Pektinat e nxjerra nga mbeturinat e frutave

Mbetjet e frutave si lëvozhga, mbetjet e tulit të frutave (pas shtypjes së lëngut të frutave) dhe nënproduktet e tjera të frutave janë shpesh burime të pasura pektine. Ndërsa produktet e mbeturinave të frutave përdoren shpesh si ushqim për kafshët, nxjerrja e pektinës është një përdorim më i vlefshëm i mbetjeve të frutave.
Ekstraktimi i pektinës me ultratinguj është kryer tashmë me sukses me lëvozhgat e agrumeve (si portokalli, mandarina, grejpfrut), lëvozhgat e pjeprit, pulpat e mollës, tulin e panxharit të sheqerit, lëvozhgat e mangos, mbeturinat e domates, si dhe frutat e pasionit, lëvozhgat e fikut, ndër të tjera.

Studime të rasteve të nxjerrjes së pektinës me ultratinguj

Për shkak të të metave të nxjerrjes konvencionale të pektinës nga nxehtësia, kërkimi dhe industria kanë hetuar tashmë alternativa novatore siç është nxjerrja me ultratinguj. Kështu, disponohen shumë informacione për parametrat e procesit për lëndë të para të ndryshme, si dhe të dhëna për optimizimin e procesit.

Nxjerrja me ultratinguj e pektinës nga pomaci i mollës

Dranca dhe Oroian (2019) hetuan procesin e nxjerrjes me ndihmën ultrasonike të pektinit nga bërsia e mollës duke aplikuar kushte të ndryshme ultrasonike dhe duke përdorur dizajnin sipërfaqësor të përgjigjes Box-Behnken. Ata zbuluan se amplituda e ultrazërit ndikon fuqishëm në rendimentin dhe shkallën e esterifikimit të pektinit të nxjerrë, ndërsa pH i nxjerrjes kishte një ndikim të madh në të tre përgjigjet, dmth. rendimentin, përmbajtjen e GalA dhe shkallën e esterifikimit. Kushtet optimale për nxjerrje ishin amplituda 100%, pH prej 1.8, raporti i ngurtë-lëng prej 1:10 g/mL dhe sonifikimi 30 minuta. Në këto kushte, rendimenti i pektinit ishte 9.183% dhe kishte një përmbajtje GalA prej 98.127 g/100 g dhe shkallë esterifikimi 83.202%. Për të vendosur rezultatet e pektinit të nxjerrë me anë të ekstraktimit me anë të ekstraktimit me ultratinguj në kushte optimale u krahasuan me mostrat komerciale të agrumeve dhe pektinit të mollës me anë të FT-IR, DSC, analizës reologjike dhe SEM. Dy teknikat e para nxorën në pah disa veçori të mostrës së pektinit të nxjerrë me anë të nxjerrjes me ultratinguj, siç janë diapazoni më i ngushtë i shpërndarjes së peshës molekulare, rregullimi i rregullt molekular dhe shkalla e lartë e esterifikimit që ishte e ngjashme me atë të pektinave të mollës të disponueshme në treg. Analiza e karakteristikave morfologjike të mostrës së marrë me ultratinguj tregon një model përcaktimi midis shpërndarjes së madhësive të fragmenteve të kësaj mostre dhe përmbajtjes së saj GalA në njërën anë, dhe kapacitetit të thithjes së ujit në anën tjetër. Viskoziteti i tretësirës së pektinit të nxjerrë me ultratinguj ishte shumë më i lartë se ai i tretësirave të bëra duke përdorur pektin komercial, gjë që ndoshta për shkak të përqendrimit të lartë të acidit galakturonik. Kur merret parasysh edhe shkalla e lartë e esterifikimit, kjo mund të shpjegojë pse viskoziteti ishte më i lartë për pektinin e nxjerrë me ultratinguj. Studiuesit arrijnë në përfundimin se pastërtia, struktura dhe sjellja reologjike e pektinit të nxjerrë me anë të nxjerrjes me ultratinguj nga Malus domestica 'Fălticeni’ Blushi i mollës tregon zbatime premtuese të kësaj fibre të tretshme. (krahaso Dranca & Oroian 2019)

Ekstraktues tejzanor me performancë të lartë për prodhimin e pektinës

Nxjerrja me ultratinguj është një teknologji e besueshme e përpunimit, e cila lehtëson dhe përshpejton prodhimin e lëndëve të para të ndryshme të pektinave me cilësi të lartë, si nënproduktet dhe lëvozhgat e agrumeve, pomaci i mollës dhe shumë të tjera. Portofoli Hielscher Ultrasonics mbulon gamën e plotë nga ultrasonikët kompakt laboratorik deri te sistemet industriale të nxjerrjes. Kështu, ne në Hielscher mund t'ju ofrojmë ultrasonikatorin më të përshtatshëm për kapacitetin tuaj të parashikuar të procesit. Stafi ynë me përvojë të gjatë do t'ju ndihmojë nga testet e fizibilitetit dhe optimizimi i procesit deri në instalimin e sistemit tuaj ultrasonik në nivelin përfundimtar të prodhimit.
Gjurmët e vogla të ekstraktuesve tanë me ultratinguj si dhe shkathtësia e tyre në opsionet e instalimit i bëjnë ato të përshtaten edhe në objektet e përpunimit të pektinës në hapësirë të vogël. Përpunuesit tejzanor janë instaluar në mbarë botën në objektet e prodhimit të ushqimit, farmacisë dhe suplementeve ushqimore.

Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë:

Hielscher Ultrasonics – Pajisjet e sofistikuara të nxjerrjes

Portofoli i produkteve Hielscher Ultrasonics mbulon gamën e plotë të ekstraktuesve tejzanor me performancë të lartë nga një shkallë e vogël në shkallë të madhe. Aksesorët shtesë lejojnë montimin e lehtë të konfigurimit më të përshtatshëm të pajisjes tejzanor për procesin tuaj të nxjerrjes së pektinës. Konfigurimi optimal tejzanor varet nga kapaciteti i parashikuar, vëllimi, lënda e parë, procesi i grupit ose i linjës dhe afati kohor.

batch dhe inline

Ultrasonikët Hielscher mund të përdoren për përpunim në grup dhe të vazhdueshëm. Përpunimi i grupit tejzanor është ideal për testimin e procesit, optimizimin dhe nivelin e prodhimit të madhësisë së vogël deri në mesatare. Për prodhimin e vëllimeve të mëdha të pektinës, përpunimi në linjë mund të jetë më i favorshëm. Një proces i vazhdueshëm i përzierjes në linjë kërkon konfigurim të sofistikuar – i përbërë nga një pompë, zorrë ose tuba dhe rezervuarë -, por është shumë efikas, i shpejtë dhe kërkon shumë më pak punë. Hielscher Ultrasonics ka konfigurimin më të përshtatshëm të nxjerrjes për vëllimin tuaj të nxjerrjes dhe qëllimet e procesit.

Ekstraktues tejzanor për çdo kapacitet produkti

Gama e produkteve Hielscher Ultrasonics mbulon spektrin e plotë të përpunuesve tejzanor nga ultrasonikët kompakt laboratorik mbi tavolinën e sipërme dhe sistemet pilot deri tek procesorët ultrasonikë plotësisht industrialë me kapacitet për të përpunuar ngarkesa kamionësh në orë. Gama e plotë e produkteve na lejon t'ju ofrojmë nxjerrësin tejzanor më të përshtatshëm për lëndën tuaj të parë që përmban pektin, kapacitetin e procesit dhe objektivat e prodhimit.
Sistemet tejzanor të tavolinës janë ideale për testet e fizibilitetit dhe optimizimin e procesit. Rritja lineare e bazuar në parametrat e përcaktuar të procesit e bën shumë të lehtë rritjen e kapaciteteve të përpunimit nga lote më të vogla në prodhim plotësisht komercial. Rritja e shkallës mund të bëhet ose duke instaluar një njësi më të fuqishme nxjerrëse tejzanor ose duke grumbulluar disa ultrasonikë paralelisht. Me UIP16000, Hielscher ofron nxjerrësin më të fuqishëm tejzanor në mbarë botën.

Amplituda saktësisht të kontrollueshme për rezultate optimale

Të gjithë ultrasonikët Hielscher janë kuaj pune saktësisht të kontrollueshëm dhe në këtë mënyrë të besueshme në prodhim. Amplituda është një nga parametrat thelbësorë të procesit që ndikon në efikasitetin dhe efektivitetin e nxjerrjes tejzanor të pektinës nga frutat dhe mbetjet biologjike.
Të gjithë sonikatorët Hielscher lejojnë vendosjen e saktë të amplitudës. Sonotrodes dhe brirët përforcues janë aksesorë që lejojnë modifikimin e amplitudës në një gamë edhe më të gjerë. Procesorët tejzanor industrial Hielscher mund të japin amplituda shumë të larta dhe të japin intensitetin e kërkuar tejzanor për aplikime kërkuese. Amplituda deri në 200µm mund të ekzekutohen lehtësisht vazhdimisht në funksionim 24/7.
Cilësimet e sakta të amplitudës dhe monitorimi i përhershëm i parametrave të procesit tejzanor nëpërmjet softuerit inteligjent ju japin mundësinë të trajtoni lëndën tuaj të parë me kushtet më efektive tejzanor. Zërimi optimal për rezultatet më të mira të nxjerrjes!
Fortësia e pajisjeve ultrasonike të Hielscher lejon funksionimin 24/7 në punë të rënda dhe në mjedise kërkuese. Kjo i bën pajisjet ultrasonike të Hielscher një mjet pune të besueshëm që plotëson kërkesat tuaja për nxjerrjen.

Testim i lehtë, pa rrezik

Proceset tejzanor mund të jenë të shkallëzuara plotësisht lineare. Kjo do të thotë që çdo rezultat që keni arritur duke përdorur një ultratingull laboratori ose në tavolinë, mund të shkallëzohet në të njëjtin rezultat duke përdorur saktësisht të njëjtat parametra të procesit. Kjo e bën ultratingullin ideal për testimin e fizibilitetit pa rrezik, optimizimin e procesit dhe zbatimin pasues në prodhimin komercial. Na kontaktoni për të mësuar se si sonikacioni mund të rrisë prodhimin e ekstraktit tuaj të pektinës.

Cilësia më e lartë – Projektuar dhe prodhuar ne Gjermani

Si një biznes familjar dhe i drejtuar nga familja, Hielscher u jep përparësi standardeve më të larta të cilësisë për përpunuesit e tij tejzanor. Të gjithë ultrasonikët janë projektuar, prodhuar dhe testuar tërësisht në selinë tonë në Teltow afër Berlinit, Gjermani. Qëndrueshmëria dhe besueshmëria e pajisjeve ultrasonike të Hielscher e bëjnë atë një kalë pune në prodhimin tuaj. Funksionimi 24/7 nën ngarkesë të plotë dhe në mjedise të vështira është një karakteristikë e natyrshme e mikserëve me performancë të lartë Hielscher.