Pektinextraktion ur grapefruktskal med en sonikator

Pektiner ur fruktbiprodukter som skal eller fruktkött extraheras mycket effektivt med ultraljudsextraktorer. Som en tillförlitlig, enkel och driftsäker metod för pektinextraktion ökar ultraljudsbehandling pektinutbytet och pektinkvaliteten samtidigt som produktionshastigheten höjs. Nedan demonstrerar vi den effektiva tekniken för ultraljudsextraktion av pektin ur grapefruktskal.

Ultraljudsextraktion av pektin steg för steg

Ultraljudsextraktion av pektin innebär att effektultraljud används för att främja frisättningen av pektiner ur en råvara (t.ex. fruktskal eller biprodukter från citrusfrukter). Ultraljudsbehandling är en väletablerad teknik för att bryta sönder cellväggar och frigöra pektin ur växtmaterial.
Följande protokoll beskriver ultraljudsextraktion av pektin ur grapefruktskal med en sondsonikator och efterföljande etanolutfällning:


Material som används:

• 50gr grapefruktskal
• 200mL renat vatten
• 400mL etanol
• Sonikator UP200St + sonotrod S26d14
• Bägare av glas

Beredning av råvaran:

• Skaffa citrusskal som råvara. I detta protokoll använder vi grapefruktskal.
• Tvätta citrusskalen noggrant för att avlägsna smuts och skräp.
• Skär citrusskalen i små bitar för att öka ytan för extraktion.

Val av lösningsmedel:
Vatten är det föredragna lösningsmedlet för extraktion och är billigt och giftfritt. Vatten används ofta för pektinextraktion eftersom det kan lösa upp pektin utan att orsaka nedbrytning. Tillsats av en liten mängd syra (t.ex. citronsyra, ättiksyra, salpetersyra eller saltsyra) till vatten som lösningsmedel hjälper till att lösa upp pektin ur växtmaterial och förbättrar extraktionsprocessen. Ett pH-värde på cirka 2–3 är ett bra riktvärde vid justering av lösningsmedlet.
 
Förfarande för ultraljudsextraktion:

• Placera cirka 50 gr finhackade citrusskal i en bägare eller kolv.
• Tillsätt cirka 200 ml av det valda lösningsmedlet till citrusskalen.
• Använd en sondsonikator för att behandla blandningen med ultraljudsvågor. Vi använder UP200Ht, en kraftfull ultraljudsextraktor på 200 watt utrustad med sonotroden S26d14. Ställ in amplituden på 100%.
• Ultraljudsbehandla blandningen i cirka 10 min tills optimal extraktion uppnås.

Filtrering:
Efter ultraljudsbehandlingen filtreras blandningen genom ett finmaskigt nät eller en filterduk som fuktats i förväg för att separera den extraherade pektinlösningen från den fasta återstoden, grapefruktskalspartiklarna. Upprepa detta filtreringssteg flera gånger för att säkerställa att alla fasta rester avlägsnas.
 

Etanolutfällning:

• För att fälla ut pektin ur den extraherade lösningen används etanol vanligen som utfällningsmedel eller för att avbryta processen.
• Överför den filtrerade pektinlösningen till ett rent kärl.
• Tillsätt etanol gradvis till pektinlösningen under ständig omrörning. Volymförhållandet mellan etanol och pektinlösning varierar men är vanligtvis omkring 2:1 (etanol: lösning).
• Fortsätt att tillsätta etanol tills en slutlig koncentration på cirka 70–80% etanol i lösningen uppnås. Denna koncentration främjar utfällningen av pektin.
• Låt blandningen stå tillräckligt länge, vanligtvis flera timmar eller över natten, för att underlätta utfällningen.
• Samla efter utfällningen upp det utfällda pektinet genom centrifugering eller filtrering.
• Tvätta det utfällda pektinet med etanol för att avlägsna föroreningar och kvarvarande lösningsmedel.
• Torka slutligen det renade pektinet under vakuum eller vid låg temperatur för att avlägsna eventuell kvarvarande fukt.

Eftersom pektinhalten och den fruktbaserade råvaran varierar naturligt kan extraktionsförfarandet behöva anpassas därefter. Det innebär att de specifika extraktions- och utfällningsbetingelserna kan behöva optimeras beroende på typen av citrusskal, mognadsgrad, pektinutbyte och önskade pektinegenskaper. Analytiska tekniker som gravimetrisk analys eller spektrofotometriska metoder kan användas för att kvantifiera pektinhalten och bedöma extraktionseffektiviteten.

SEM-bild av kvarvarande sockerbetsmassa vid 1000x förstoring: (a) före extraktion och efter extraktion av pektin med (b) xylanas (250 U/g), (c) cellulas (300 U/g), (d) xylanas+cellulas (1:1), (e) xylanas+cellulas (1:1,5) och (f) xylanas+cellulas (1:2).
(studie och bilder: Abou-Elseoud et al., 2021)

Industriell pektinextraktion med Hielschers sonikatorer

Samma förfarande för ultraljudsextraktion av pektin som demonstreras ovan kan skalas upp linjärt till industriell inlineproduktion. En ultraljudsreaktor med flödescell gör det möjligt att bearbeta stora volymer fruktbiprodukter genom kontinuerlig inlinebehandling.
Hielscher Ultrasonics erbjuder ett avancerat sortiment av industriella sonikatorer för bearbetning av frukt- och grönsaksmaterial för pektinproduktion.
 
Ultraljudsbehandling används inte bara för pektinextraktion utan även för isolering av polyfenoler ur pressrester, fruktkött, skal och frön. Läs mer här!
 

Tabellen nedan ger en uppfattning om våra ultraljudsapparaters ungefärliga bearbetningskapacitet:

Konstruktion, tillverkning och rådgivning – kvalitet tillverkad i Tyskland

Hielschers ultraljudsapparater är välkända för sina högsta kvalitets- och konstruktionsstandarder. Robusthet och enkel användning gör att våra ultraljudsapparater smidigt kan integreras i industrianläggningar. Hielschers ultraljudsapparater klarar enkelt tuffa förhållanden och krävande miljöer.

Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag som lägger särskild vikt vid högpresterande ultraljudsapparater med den senaste tekniken och användarvänlighet. Hielschers ultraljudsapparater uppfyller självklart CE-kraven samt kraven i UL, CSA och RoHs.