Högre Pektin avkastning med Ultraljud Utvinning

Ultraljud extraktion resulterar i hög avkastning av överlägsen kvalitet pektiner. Med hjälp av ultraljudsbehandling kan värdefulla pektiner effektivt framställas av fruktavfall (t.ex. av produkter från juicebearbetning) och annan biologisk råvara. Ultraljud pektin utvinning utmärker andra utvinning tekniker genom att producera högre avkastning, vilket ger överlägsen pektin kvalitet, och en snabb utvinning förfarande.

Intensifierad Pektin Utvinning av Ultraljudsbehandling

Pektin används som ett gelnings-, emulgerings- och förtjockningsmedel i många livsmedelsprodukter samt som ingrediens i kosmetika och läkemedel. Konventionell industriell pektinutvinning sker via varmvattenutvinning, där råvaran som citrusskal, äppelrester och annat fruktavfall blötläggs i 60–100 °C varmt vatten vid lågt pH (ca pH 1,5 – 3,5) under lång tid. Detta gör konventionell varmvattenutvinning till en tids- och energikrävande process, som ofta inte ens är tillräckligt effektiv för att frigöra hela mängden pektiner som finns i råmaterialet.
För att övervinna ineffektiviteten i den konventionella produktionsmetoden, är ultraljud extraktion tillämpas som en process intensifiera teknik som minskar utvinningstiden och maximerar pektin avkastning betydligt när jämfört med den traditionella varmvattenutvinning.

Fördelen med Ultraljud Pektin Utvinning

Ultraljud utvinning tillämpas i många fält av extrakt produktion, t ex botaniska och örtextrakt för livsmedel, kosttillskott, läkemedel, och kosmetika. Ett mycket framträdande exempel på ultraljudsextraktion är utvinning av cannabidiol (CBD) och andra föreningar från cannabisplantan.
Ultraljudsextraktion är en icke-termisk extraktionsteknik, som förhindrar därmed de bioaktiva föreningarna mot termisk nedbrytning. Alla ultraljudsprocessparametrar, såsom amplitud, intensitet, tid, temperatur och tryck, kan kontrolleras exakt. Detta möjliggör exakt process och kvalitetskontroll och gör det enkelt att upprepa och återge när man väl fått extraktionsresultat. Extrahera producenter värde ultraljud för den tillförlitliga processen repeterbarhet, som hjälper till att standardisera processer och produkter.

Processparametrar för Ultraljud Pektin Utvinning

  • Sonication intensitet
  • temperatur
  • pH-värde
  • tid
  • Råmaterialens partikelstorlek

 

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Ultraljud UIP4000hdT är en kraftfull extractor för industriell pektin produktion.

Ultraljud extractor UIP4000hdT är en 4kW kraftfull utsugare för industriell pektinproduktion.

 

I den här videon presenterar vi dig för den mycket effektiva ultraljudsextraktionen av pektin från grapefruktskal med hjälp av sond-typ sonikator UP200Ht. Ultraljudsbehandling är en mycket effektiv metod för att producera högkvalitativa pektinutbyten från frukt och vegetabiliska biprodukter. Ultraljud extraktion ger högre pektinmängder och överlägsen kvalitet inom en kortare bearbetningstid.

Pektin extraktion från grapefruktskal med hjälp av Sonicator UP200Ht

Video miniatyr

 
Hitta protokollet för ultraljud pektin extraktion från grapefruktskal som visas i videon ovan här!
 

Bestämningen av relevanta processparametrar gör det möjligt att optimera ultraljudsutsugningsprocessen till högsta effektivitet och överlägsen extraktkvalitet.
Till exempel är partikelstorleken på råmaterialet (t.ex. citrusskal) en viktig faktor: En mindre partikelstorlek innebär en högre yta för ultraljudsvågorna att agera på. En liten partikelstorlek resulterar därmed i högre pektinutbyten, en lägre grad av metylering och större förhållande mellan rhamnogalacturonan regioner.
PH-värdet för extraktionslösningsmedlet (dvs. vatten + syra) är en annan viktig parameter. När pektin extraheras under sura förhållanden sönderdelas många rhamnogalacturonan grenade regioner av polymeren, så att huvudsakligen homogalacturonan "raka" regioner med några neutrala sockermolekyler fästa på eller i den huvudsakliga linjära kedjan förblir.
Ultraljud pektin extraktion minskar extraktionstiden och sänker den nödvändiga processtemperaturen, vilket minskar risken för oönskad pektin modifiering av syror. Detta möjliggör användning av syror under begränsade förhållanden för att modifiera pektiner just till produktkrav.

Vad gör Ultraljud Pektin Utvinning så Effektiv?

Effekterna av ultraljud extraktion påverkar direkt svullnad, perforering och brott av cellväggar. Ultraljud inducerad massöverföring orsakar hydrering av pektinous material i mitten lamellen leder till upplösning av vegetal vävnader. Ultraljud kavitation och skjuvning krafter direkt inverkan cellväggar och bryta dem öppna. Dessa mekanismer resulterar i de mycket effektiva resultaten av ultraljud extraktion.

Ultraljud extraktion är en mycket effektiv teknik för att frigöra pektiner från grapefruktskal. Den här bilden visar ultraljudssonackan UP200Ht extrahera pektiner från grapefruktskal med vatten som lösningsmedel.Ultraljud-extraherat pektin (även akustisk kavitation assisterad extraherat pektin, förkortning ACAE) som hade lägre molekylvikt och grad av metoxylering var rikare i rhamnogalacturonan-I-regionen med långa sidokedjor jämfört med konventionellt värmeextraherat pektin från kemisk och FT-IR-analys. Energiförbrukningen för ulgtrasonic pektinextraktion var betydligt lägre än den konventionella uppvärmningsmetoden, vilket indikerar dess lovande tillämpning för industriell produktionsskala.
(jfr Wang m.fl., 2017)
Wang och hans kollegor (2017) understryker också att ultraljudsassisterad extraktion har visat sig vara en mer ekonomisk och miljövänlig process med högre effektivitet och lägre kostnad jämfört med konventionell värmeutvinning.
 

Ultraljud främjar enzymatisk utvinning av pektiner från sockerbetsmassa avsevärt. SEM-bilderna visar effekterna av ultraljud på cellstörningen och pektinfrisättningen.

SEM av resterande sockerbetsmassa med 1000x förstoring: a) före extraktion och efter extraktion av pektin med användning av b) Xylanasae (250 E/g), c) cellulas (300 E/g), d) Xylanasae+cellulas (1:1) och e) Xylanasae+cellulas (1:1.5) och f) Xylanasae+cellulas (1:2).
(studie och bilder: Abou-Elseoud et al., 2021)

 

Ultraljud botanisk utvinning ger högre avkastning. Hielscher UIP2000hdT, 2000 watt homogenisator är tillräckligt kraftfull för att enkelt extrahera satser från 10 liter till 120 liter.

Ultraljud utvinning av växter - 30 liter / 8 gallon sats

Video miniatyr

 

Hur fungerar Ultraljud Pektin Utvinning Arbete?

Ultraljud extraktion är baserad på de sonomekaniska effekterna av högintensiva ultraljud. För att främja och intensifiera pektin utvinning via ultraljud, hög effekt ultraljud vågor kopplas via ett ultraljud sond (även kallad ultraljud horn eller sonotrode) i flytande medium, dvs den slurry består av pektin-innehållande råvara och lösningsmedlet. Ultraljudsvågorna färdas genom vätskan och skapar omväxlande lågtrycks- / högtryckscykler. Under lågtryckscykler skapas småvakuumbubblor (så kallade kavitationsbubblor) som växer under flera tryckcykler. Under dessa cykler av bubbla tillväxt, de upplösta gaser i vätskan in i vakuumbubblan, så att vakuumbubblan förvandlas till växande gasbubblor. Vid en viss storlek, när bubblorna inte kan absorbera mer energi, imploderar de våldsamt under en högtryckscykel. Bubblan implosion kännetecknas av intensiva cavitational krafter, inklusive mycket hög temperatur och tryck når upp till 4000K och 1000atm, respektive; samt motsvarande högtemperatur- och tryckskillnader. Dessa ultraljud genererade turbulenser och skjuvning krafter bryta växtceller upp och släppa de intracellulära pektiner i vattenbaserade lösningsmedel. Eftersom ultraljud kavitation skapar mycket intensiv massöverföring, ultraljudsbehandling resulterar i exceptionellt hög avkastning inom en mycket kort bearbetningstid.

Ultraljud som är störande används för extraktioner från Phyto källor (t. ex. växter, alger, svampar)

Ultraljud extraktion från växt celler: den mikroskopiska tvärgående avsnitt (TS) visar mekanismen för åtgärder under ultraljud extraktion från celler (förstoring 2000x) [resurs: Vilkhu et al. 2011]

Ultraljud UIP2000hdT är en 2kW extractor för industriell pektin produktion.

Ultraljud batch extractor UIP2000hdT med cascatrode horn

Pektiner som utvinns ur fruktavfall

Ultraljud extraktion är mycket effektivt för att producera högkvalitativa pectins från citrus avfall.Fruktavfall som peeling, fruktmassa rester (efter fruktjuice pressning), och andra fruktprodukter är ofta rika pektin källor. Fruktavfallsprodukter används som djurfoder, men pektinutvinning är en mer värdefull användning av fruktavfall.
Ultraljud pektin utvinning utförs redan framgångsrikt med citrusskal (såsom apelsiner, mandariner, grapefrukt), melonskal, äpple pomace, sockerbetsmassa, mangoskal, tomatavfall, samt jackfrukt, passionsfrukt, fikonskal bland andra.

Fallstudier av ultraljud Pektin Utvinning

På grund av nackdelarna med konventionell pektin utvinning genom värme, forskning och industri har redan undersökt innovativa alternativ såsom ultraljud utvinning. Därigenom finns gott om information om processparametrar för olika råvaror samt processoptimeringsdata.

Ultraljud Utvinning av Pektin från Apple Pomace

Dranca och Oroian (2019) undersökte den ultraljudsstödda utvinningsprocessen av pektin från äppelpolyace som applicerar olika ultraljudsförhållanden och använder Box-Behnken-responsytedesign. De fann att ultraljudsamplituden starkt påverkar utbytet och graden av esterifiering av det extraherade pektin, medan extraktionen pH hade en stor inverkan på alla tre svaren, dvs avkastning, GalA innehåll, och grad av esterification. De optimala förutsättningarna för extraktion var 100% amplitud, pH av 1,8, solid-flytande förhållandet 1:10 g/mL och 30 min ultraljudsbehandling. Under dessa förhållanden var pektinavkastningen 9,183 % och hade en 98,127 g/100 g GalA-halt och 83,202 % grad av esterifiering. För att ställa in resultaten av ultraljud extraherade pektin i relation med kommersiella pektin, pektin prov som erhållits genom ultraljud extraktion under optimala förhållanden jämfördes med kommersiella citrus och äpple pektin prover av FT-IR, DSC, reologiska analys och SEM. De två första teknikerna belyste vissa särdrag hos pektinprovet som extraherades genom ultraljudsextraktion såsom det smalare distributionsintervallet av molekylvikt, det ordnada molekylära arrangemanget och den höga grad av esterifiering som liknade den hos kommersiellt tillgängliga äppelpektiner. Analysen av de morfologiska egenskaperna hos ultraljudsbehämtade prov indikerar ett bestämningsmönster mellan fördelningen av fragmentstorlekarna i detta prov och dess GalA-halt på ena sidan, och vattenupptagningskapaciteten på den andra sidan. Viskositeten hos ultraljud extraherade pektin lösning var mycket högre än de lösningar som gjorts med hjälp av kommersiella pektin, som kanske på grund av den höga koncentrationen av galakturonsyra. När man också överväger den höga graden av esterifiering, kan detta förklara varför viskositeten var högre för ultraljud extraherade pektin. Forskarna drar slutsatsen att renhet, struktur och reologiska beteende pektin extraheras genom ultraljud utvinning från Malus domestica "Fălticeni" äpple pomace indikerar lovande tillämpningar av denna lösliga fiber. (jfr Dranca & Oroian 2019)

Ultraljuds pektinextraktionsmetoden utmärker sig genom

  • Högre avkastning
  • snabbare bearbetning
  • mildare bearbetningsförhållanden
  • Förbättrad övergripande effektivitet
  • Enkel och säker drift
  • Snabb ROI

Högpresterande ultraljudssugare för Pektin-produktion

Ultraljud extractor UIP4000hdT med genomströmningsinställning för pektin extraktionUltraljud utvinning är en pålitlig bearbetning teknik, som underlättar och påskyndar produktionen av högkvalitativa pektiner olika råvaror såsom citrusfrukter av-produkter och peeling, äpple pressrester och många andra. Hielscher Ultrasonics portfölj täcker hela sortimentet från kompakta lab ultrasonicators till industriella utvinningssystem. Därigenom kan vi på Hielscher erbjuda dig den mest lämpliga ultraljudsatorn för din planerade processkapacitet. Vår lång-tid erfarna personal kommer att hjälpa dig från genomförbarhetstester och processoptimering till installation av ditt ultraljud system på slutlig produktionsnivå.
Den lilla fot-print av våra ultraljud extractors samt deras mångsidighet i installationsalternativ gör dem passar även i små-space pektin bearbetningsanläggningar. Ultraljud processorer är installerade över hela världen i livsmedel, pharma och näringstillskott produktionsanläggningar.

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

batch VolymFlödeshastighetRekommenderade Devices
1 till 500 ml10 till 200 ml / minUP100H
0.1 till 20L0.2 till 4L / minUIP2000hdT
10 till 100 liter2 till 10 1 / minUIP4000hdT
n.a.10 till 100 l / minUIP16000
n.a.störrekluster av UIP16000

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljud extraktorer för pektin produktion, tillämpningar och prissättning. Vi kommer gärna att diskutera din pektinutvinningsprocess med dig och erbjuda dig ett ultraljudssystem som fyller dina krav!









Observera att våra Integritetspolicy.


Hielscher Ultrasonics – Sofistikerad extraktionsutrustning

Hielscher Ultrasonics produktportfölj täcker hela sortimentet av högpresterande ultraljudsutdrag från små till storskaliga. Ytterligare tillbehör möjliggör enkel montering av den mest lämpliga ultraljud enhet konfiguration för din pektin utvinning process. Den optimala ultraljud setup beror på den planerade kapacitet, volym, råvara, batch eller inline process och tidslinje.

Batch och Infogad

Hielscher ultrasonicators kan användas för batch och kontinuerlig genomflöde bearbetning. Ultraljud batchbearbetning är idealisk för processtestning, optimering och liten till medelstora produktionsnivå. För en producerar stora volymer av pektin, inline bearbetning kan vara mer fördelaktigt. En kontinuerlig inline mixing process kräver sofistikerade setup – består i en pump, slangar eller rör och tankar -, men det är mycket effektiv, snabb och kräver betydligt mindre arbetskraft. Hielscher Ultrasonics har den mest lämpliga extraktion setup för din extraktion volym och mål process.

Ultraljudssugare för varje produktkapacitet

UIP4000hdT flöde cell för inline ultraljudsbehandling på industriell skalaHielscher Ultrasonics produktsortiment täcker hela spektrumet av ultraljud processorer från kompakta lab ultrasonicators över bänk-top och pilotsystem till helt-industriella ultraljud processorer med kapacitet att bearbeta truckloads per timme. Det fullständiga produktsortimentet gör att vi kan erbjuda dig den mest lämpliga ultraljudsutsugaren för din pektininnehållande råvara, processkapacitet och produktionsmål.
Ultraljudsbänkskivor är idealiska för genomförbarhetstester och processoptimering. Linjär uppskalning baserad på etablerade processparametrar gör det mycket enkelt att öka bearbetningskapaciteten från mindre partier till helt kommersiell produktion. Upp-skalning kan göras genom att antingen installera en mer kraftfull ultraljud extraheringsenhet eller klustring flera ultrasonicators parallellt. Med UIP16000 erbjuder Hielscher den mest kraftfulla ultraljudsutsugen i hela världen.

Exakt kontrollerbara amplituder för optimala resultat

Alla Hielscher ultrasonicators är exakt kontrollerbara och därigenom pålitliga arbetshästar i produktion. Amplituden är en av de avgörande processparametrarna som påverkar effektiviteten och effektiviteten av ultraljudsutvinning av pektin från frukt och bioavfall.
Hielscher ultrasonicators kan fjärrstyras via webbläsarkontroll. Ultraljudsbehandling parametrar kan övervakas och justeras exakt till processkraven.Alla Hielscher sonikatorer möjliggör exakt inställning av amplituden. Sonotrodes och boosterhorn är tillbehör som gör det möjligt att modifiera amplituden i ett ännu bredare område. Hielscher industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder och leverera den ultraljudsintensitet som krävs för krävande applikationer. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7-drift.
Exakta amplitudinställningar och den permanenta övervakningen av ultraljudsprocessparametrarna via smart programvara ger dig möjlighet att behandla ditt råmaterial med de mest effektiva ultraljudsförhållandena. Optimal ultraljudsbehandling för bästa extraktion resultat!
Robustheten i Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör 24/7-drift vid kraftig och i krävande miljöer. Detta gör Hielschers ultraljudsutrustning till ett pålitligt arbetsredskap som uppfyller dina utsugningskrav.

Enkel, riskfri testning

Ultraljudsprocesser kan vara helt linjär skalas. Detta innebär att varje resultat som du har uppnått med hjälp av ett labb eller bänk-top ultrasonicator, kan skalas till exakt samma utgång med hjälp av exakt samma processparametrar. Detta gör ultraljud idealisk för riskfri genomförbarhetstestning, processoptimering och efterföljande implementering till kommersiell tillverkning. Kontakta oss för att lära dig hur ultraljudsbehandling kan öka din pektin extrakt produktion.

Högsta kvalitet – Designad och Tillverkad i Tyskland

Som ett familjeägt och familjeägt företag prioriterar Hielscher högsta kvalitetsstandarder för sina ultraljudsprocessorer. Alla ultraljudsapparater är utformade, tillverkade och grundligt testade i vårt huvudkontor i Teltow nära Berlin, Tyskland. Robustheten och tillförlitligheten hos Hielschers ultraljudsutrustning gör den till en arbetshäst i din produktion. 24/7 drift under full belastning och i krävande miljöer är en naturlig egenskap hos Hielschers högpresterande blandare.

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Ultraljud hög skjuvning homogenisatorer används i labb, bänk-top, pilot och industriell bearbetning.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandning av applikationer, spridning, emulgering och utvinning på labb, pilot och industriell skala.


Om Pektiner

Pektin är en grenad heteropolysackarid bestående av långkedjiga galacturonansegment och andra neutrala sockerarter såsom rhamnos, arabinos, galaktos och xylos. För att vara mer specifik är pektin ett block av sampolymer bestående av 1,4-α-bunden galakturonsyra och 1,2-bunden rhamnos med sidoförgreningar av β-D-galaktos, L-arabinos och andra sockerenheter. Eftersom pektin finns flera sockerdelar och olika nivåer av metylförestring har pektin inte en definierad molekylvikt som andra polysackarider. Pektin, som är specificerat för användning i livsmedel, definieras som en heteropolysackarid innehållande minst 65% galakturonsyraenheter. Genom att tillämpa specifika extraktionsbetingelser kan pektiner framgångsrikt modifieras och funktionaliseras för att uppfylla specifika krav. Produktion av funktionaliserade och modifierade pektiner är av intresse för speciella applikationer, t.ex. lågmetoxylerat pektin för läkemedel.

Hur separeras pektin från extraktlösningen?

Pektinutfällning efter ultraljud extraktion: Att tillsätta etanol till en extraktlösning kan hjälpa till att separera pektin genom en process som kallas utfällning. Pektin, en komplex polysackarid som finns i växternas cellväggar, är löslig i vatten under normala förhållanden. Men genom att ändra lösningsmedelsmiljön med tillsats av etanol kan lösligheten av pektin minskas, vilket leder till att det fälls ut från lösningen.

Nedan förklarar vi kemin bakom pektinutfällning med etanol:

  • Störning av vätebindningar: Pektinmolekyler hålls samman av vätebindningar, som bidrar till deras löslighet i vatten. Etanol stör dessa vätebindningar genom att konkurrera med vattenmolekyler om bindningsställen på pektinmolekylerna. När etanolmolekyler ersätter vattenmolekyler runt pektinmolekylerna försvagas vätebindningarna mellan pektinmolekylerna, vilket minskar deras löslighet i lösningsmedlet.
  • Minskad lösningsmedelspolaritet: Etanol är mindre polärt än vatten, vilket innebär att det har en lägre förmåga att lösa polära ämnen som pektin. När etanol tillsätts till extraktlösningen minskar lösningsmedlets totala polaritet, vilket gör det mindre gynnsamt för pektinmolekyler att stanna kvar i lösning. Detta leder till utfällning av pektin ur lösningen eftersom det blir mindre lösligt i etanol-vattenblandningen.
  • Ökad pektinkoncentration: När pektinmolekyler fälls ut ur lösningen ökar koncentrationen av pektin i den återstående lösningen. Detta gör det lättare att separera pektinet från vätskefasen genom filtrering eller centrifugering.

Litteratur / Referenser

Vi diskuterar gärna din process.

Låt oss komma i kontakt.