Hielscher ultraljud teknik

Ultraljud pektin extraktion från frukt och bio-avfall

  • Pektiner är en mycket frekvent använd livsmedelstillsats, främst tillsatt för dess geleringseffekter.
  • Ultraljud extraktion ökar avkastningen och kvaliteten på pektin extrakt betydligt.
  • Ultraljudsbehandling är känd för sin process intensifiering effekter, som redan används i många industriella processer.

 

Pektiner och pektin extraktion

Citrus frukt avfall såsom peeling och rester efter pressning är idealiska för ultraljud utvinning av pektiner.Pektin är en naturlig komplex polysackarid (heteropolysackiod) som finns i synnerhet i cell väggarna av frukter, särskilt i citrus frukter och äpple Pomace. Hög pektin innehåll finns i frukten peeling av både äpple och citrus frukter. Äpple pressrester innehåller 10-15% av pektin på torr substans medan citrus skal innehåller 20-30%. Pektiner är biokompatibla, biologiskt nedbrytbara och förnybara och visar stora geleringsmedel och förtjockning egenskaper, vilket gör dem en mycket uppskattad tillsats. Pektiner används ofta i livsmedel, kosmetika och farmaceutiska produkter som reologi modifierare såsom emulgeringsmedel, geleringsmedel, Ytbehandlings medel, stabilisator, och förtjocknings medel.
Konventionell pektin extraktion för industriella tillämpningar utförs med hjälp av en syra-katalyseras processer (med hjälp av nitrat, saltsyra eller svavel syra). Syra-katalyserad utvinning är den mest frekventerade processen i industriell pektin produktion, eftersom de andra extraktionsmetoder såsom direkt kokande (60 º C-100 º C) för upp till 24 timmar och lågt pH (1,0-3,0) är långsamma och låga i avkastning och kan orsaka termisk nedbrytning av den extraherade fibern och pektin-avkastningen begränsas ibland av process förhållandena. Emellertid, syra-katalyseras utvinning kommer med sina nack delar, alltför: den hårda sura behandlingen orsakar depolymerisation och deesterifiering av pektin kedjor, som påverkar pektin kvalitet negativt. Produktionen av stora mängder surt spill vatten kräver efter bearbetning och dyr återvinnings behandling, vilket gör processen till en miljö belastning.

Ultraljud pektin extraktion

UIP4000hdT (4kW) ultraljud processor för utvinning av pektiner i en industriell inline process.Ultraljud extraktion är en mild, icke-termisk behandling, som tillämpas på mångfaldiga livsmedels processer. När det gäller utvinning av pektiner från frukter och grönsaker, ultraljudsbehandling producerar pektin av hög kvalitet. Ultraljud extraherade pektiner Excel av deras hydrouronic syra, methoxyl och kalcium pectate innehåll samt dess grad av Esterification. De milda villkoren för ultraljud extraktion förhindra en termisk nedbrytning av värme känsliga pektiner.
Pektin kvalitet och renhet kan variera beroende på anhydrogalacturonic syra, graden av esterification, ask innehållet i extraherade pektin. Pektin med hög molekyl vikt och låg aska (under 10%) innehåll med hög anhydrogalakturonsyra (över 65%) är kända som god kvalitet pektin. Eftersom intensiteten av Ultraljuds behandling kan vara mycket exakt kontrollerad, egenskaperna hos pektin extraktet kan påverkas genom att justera amplitud, utvinning temperatur, tryck, retentions tid och lösnings medel.

UIP4000hdT flöde cell för inline ultraljudsbehandling på industriell skala

Ultraljud genomflödesreaktorn

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.



fördelar:

  • högre utbyte
  • bättre kvalitet
  • icke-termisk
  • reducerad extraktionstid
  • processintensifiering
  • retropassande möjlighet
  • Grön extraktion
Ultraljud utvinning kan köras med hjälp av olika lösningsmedel såsom vatten, citron syra, sal Peter syra lösning (HNO3, pH 2,0), eller ammoniumoxalat/oxalsyra, vilket gör det också möjligt att integrera ultraljudsbehandling i befintliga utvinning linjer (retro-montering).

Ultraljud pektin extraherar Excel genom att:

  • hög geleringsmedel kapacitet
  • dispergerbarhet
  • pektin färg
  • hög kalcium pectate
  • mindre nedbrytning
  • miljövänlig

Frukt avfall som källa: Högpresterande ultraljud har redan framgångs rikt tillämpats för att isolera pektiner från Äpple Pomace, citrus frukter peeling (såsom apelsin, citron, grapefrukt), druva Pomace, granat äpple, socker bets massa, Dragon Fruit Peel, tagly päron cladodes, passionsfrukt skal, och mango peeling.

Högpresterande Ultrasonicators

Hielscher Ultrasonics är din partner för utvinning processer från växter. Oavsett om du vill extrahera små mängder för forskning och analys eller bearbeta stora volymer för kommersiell produktion, vi har lämplig ultraljud extraktor för dig. Våra ultraljud Lab-processorer samt våra bänk skiva och industriell ultrasonicators är robusta, enkla att använda och byggda för 24/7 drift under full belastning. Ett brett spektrum av Tillbehör såsom sonotrodes (ultraljud sonder/horn) med olika storlekar och former, flöde celler och reaktorer och boosters möjliggör optimal setup för dig specifik utvinning process.
Alla digitala ultraljud maskiner är utrustade med en färgad pekskärm, integrerat SD-kort för automatisk data protocolling, och webbläsare fjärrkontroll för omfattande process övervakning. Med Hielschers sofistikerade ultraljud system, en hög process standardisering och kvalitets kontroll görs enkelt.
Kontakta oss idag för att diskutera kraven på din extraktionsprocess! Vi hjälper dig gärna med vår långsiktiga erfarenhet av botaniska extraktioner!
Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

batch Volym Flödeshastighet Rekommenderade Devices
10 till 2000 ml 20 till 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 till 20L 0.2 till 4L / min UIP2000hdT
10 till 100 liter 2 till 10 1 / min UIP4000
n.a. 10 till 100 l / min UIP16000
n.a. större kluster av UIP16000

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan om du vill begära ytterligare information om ultraljud homogenisering. Vi ska vara glada att kunna erbjuda dig ett ultraljud system som uppfyller dina krav.









Observera att våra Integritetspolicy.


Forsknings resultat av ultraljud pektin utvinning

Tomat avfall: För att undvika långa extraktionstider (12-24 timmar) i återflöde förfarande, ultraljud användes för intensifiering av extraktionsprocessen i form av tid (15, 30, 45, 60 och 90 min). Beroende på extraktionstider, den erhållna pektin avkastningen för första ultraljud extraktion steg, vid temperaturer på 60 ° c och 80 ° c är 15,2-17,2% och 16.3-18,5%, respectively. När ett andra ultraljud extraktionssteg tillämpades, avkastningen av pektiner från tomat avfall ökades till 34-36%, beroende på temperaturer och tider). Uppenbarligen, ultraljud extraktion ökar bristning av tomat cell vägg matris, vilket leder till bättre samspel mellan lösnings medel och extraherade material.
Den ultraljud extraherade pektiner kan kategoriseras som hög methoxyl pektiner (HM-pektin) med snabb uppsättning gelbildande egenskaper (de > 70%) och en esterification grad av 73.3-85.4%. subst. pektin (kalciumpectate) i ultraljud, mätt mellan 41,4% och 97,5%, beroende på extraktionsparametrarna (temperatur och tid). Vid högre temperatur av ultraljud utvinning, kalcium pectate innehållet är högre (91 – 97%) och som sådan närvarande viktig parameter för pektin gelbildande förmåga jämfört med konventionell utvinning.
Konventionell vätskeextraktion för en löp tid på 24hr ger liknande pektin avkastning i jämförelse med 15 min av ultraljud utvinning behandling. När det gäller erhållna resultat kan man dra satsen att Ultraljuds behandling minskar utvinning tid anmärknings värt. NMR-och FTIR-spektroskopi bekräftar förekomsten av huvudsakligen för Est rad pektin i alla undersökta prover. [Grassino et al. 2016]

Passionsfrukt skal: Extraktionsavkastningen, galakturonic syra och esterification grad ansågs som indikatorerna för utvinning effektivitet. högsta avkastningen av pektin som erhållits genom ultraljud-Assisted extraktion var 12,67% (utvinning villkor 85 º C, 664 W/cm2, pH 2,0 och 10 min). För samma förhållanden utfördes en konventionell värme utvinning och resultatet blev 7,95%. Dessa resultat är i enlighet med andra studier, som rapporterar den korta tiden för effektiv utvinning av polysackarider, inklusive pektin, Hemicellulosor och andra vattenlösliga polysackarider, biträdd av ultraljud. Det konstaterades också att extraktionsavkastningen ökade 1,6 gånger när extraktionen fick hjälp av ultraljud. De erhållna resultaten visade att ultraljud var en effektiv och tidsbesparande teknik för utvinning av pektin från Passion Fruit Peel. [Freitas de Oliveira et al. 2016]

Prickly päron Cladodes: Ultraljud assisterad extraktion (UAE) av pektin från Opuntia Ficus Indica (OFI) cladodes efter mucilago avlägsnande försökte med hjälp av responsytan metodik. Processvariablerna optimerades av den isovariant centrala komposit designen för att förbättra pektin-extraktionsavkastningen. Det optimala villkorar erhållande var: ultraljudsbehandling tid 70 minut, temperatur 70, pH 1,5 och det Water-material förhållandet 30 ml/g. Detta tillstånd validerades och utförandet av experimentell utvinning var 18,14% ± 1,41%, vilket var nära kopplat till det förväntade värdet (19,06%). Således, ultraljud utvinning presentera ett lovande alternativ till konventionell utvinning process tack vare sin höga effektivitet som uppnåddes på kortare tid och vid lägre temperaturer. Den pektin utvinns genom ultraljud extraktion från OFI cladodes (UAEPC) har en låg grad av esterification, hög uronic syra innehåll, viktiga funktionella egenskaper och bra anti-radikal aktivitet. Dessa resultat är till förmån för användningen av UAEPC som potentiell tillsats i livsmedels industrin. [Bayar et al. 2017]

Druva Pomace: I forsknings dokumentet "ultraljud-Assisted utvinning av pektiner från druva pressrester med citron syra: en respons yta metodik metod", är ultraljudsbehandling används för att extrahera pektiner från druva pressrester med citron syra som extraktion agent. Enligt Responsytans metodik är den högsta avkastningen på pektin (∼ 32,3%) kan uppnås när ultraljud extraktionsprocessen utförs vid 75 º C för 60 min med en citron syra lösning av pH 2,0. Dessa pektiska polysackarider, som huvudsakligen består av galakturonic Acid enheter (∼ 97% av totalt socker), har en genomsnittlig molekyl vikt på 163.9 kDa och en grad av esterification (DE) på 55,2%.
Ytan morfologi av sonicated druva pressrester visar att ultraljudsbehandling spelar en viktig roll för att bryta upp den vegetala vävnaden och förbättra utvinning avkastning. Avkastningen erhålls efter ultraljud utvinning av pektiner med optimala förhållanden (75 ° c, 60 min, pH 2,0) var 20% högre än avkastningen erhålls när extraktion utfördes med tillämpning av samma villkor för temperatur, tid och pH, men utan ultraljud Hjälp. Dessutom uppvisade pektiner från ultraljud utvinning också en högre genomsnittlig molekyl vikt. [Minjares-Fuentes et al. 2014]

Hielscher Ultrasonics hjälper dig från första testet till kommersialiseringen av din ansökan.

Från genomförbarhets test till process optimering och industri installation – Hielscher Ultrasonics är din partner för framgångs rika ultraljud processer!

Litteratur / Referenser



Fakta Värt att veta

Pektin

Pektin är en naturligt förekommande heteropolysaccharide, som främst återfinns i frukter som äpple pressrester och citrus frukter. Pektiner, även känd som pektinämnen polysackarider, är rika på galakturonic syra. Inom den pektiska gruppen har flera olika polysackarider identifierats. Homogalacturonans är linjära kedjor av α-(1 – 4)-länkade D-galakturonic Acid. Substituerade galacturonans kännetecknas av närvaron av sackarid appendant rester (såsom d-Xylose eller d-apiose i respektive fall av xylogalacturonan och apiogalacturonan) förgrening från en ryggrad av d-galakturonic Acid rester. Rhamnogalacturonan I pektiner (RG-I) innehåller en ryggrad av den upprepande disacchariden: 4)-α-D-galakturonic syra-(1,2)-α-L-rhamnose-(1. Många rhamnos rester har sidechains av olika neutrala socker arter. De neutrala socker arterna är främst D-galaktos, L-arabinose och D-Xylose. Typer och proportioner av neutrala socker arter varierar med pektin ursprung.
En annan strukturell typ av pektin är rhamnogalacturonan II (RG-II), som är en komplex, mycket förgrenad polysackromid och mindre ofta finns i naturen. Ryggraden i rhamnogalacturonan II består uteslutande av D-galakturonic Acid enheter. Isolerad pektin har en molekyl vikt av typiskt 60000 – 130000 g/mol, varierande med ursprung och extraktionsförhållanden.
Pektiner är en viktig tillsats med många tillämpningar i livsmedel, läkemedel, samt i andra branscher. Användningen av pektiner baseras på dess höga förmåga att bilda gel i närvaro av ca2 eller högre joner eller en solute vid lågt pH. Det finns två former av pektiner: low-methoxyl pektin (LMP) och High-methoxyl pektin (HMP). De två typerna av pektin kännetecknas av sin grad av metylering (DM). I beroende av metylathion kan pektin antingen vara hög metoxi-pektin (DM>50) eller låg metoxi-pektin (DM<50). hög metoxi pektin kännetecknas av dess förmåga att bilda geler i ett surt medium (pH 2.0-3.5) under förutsättningen att sackaros vid en koncentration av minst 55 WT% eller högre är närvarande. Låg metoxi pektin kan bilda geler över ett större pH-intervall (2,0 – 6,0) i närvaro av en tvåvärda ion, såsom kalcium.
Angående gelationen av kick-methoxyl pektin, uppstår korsa-anknyta av pektin Molekylar tack vare Väteförbindelser och hydrofoba växelverkan mellan molekylarna. Med låg-methoxyl pektin, gelation erhålls från den joniska kopplingen via kalcium broar mellan två Karboxylgrupper som tillhör två olika kedjor i nära anslutning till varandra.
Faktorer såsom pH, förekomst av andra soluter, molekylstorlek, graden av methoxylation, antal och placering av sidokedjor, och laddning densitet på molekylen påverka gelation egenskaper pektin. Två typer av pektiner särskiljs om dess löslighet. Det finns water-soluble eller fritt pektin och bevattna-olösligt pektin. Pectin ' s vattenlöslighet är relaterad till dess grad av polymerisation och mängden och placeringen av methoxyl grupper. I allmänhet ökar pectins vattenlöslighet med minskande molekylvikt och ökningar av förestrade Karboxylgrupper. Men pH, temperatur, och vilken typ av solute närvarande påverka löslighet, alltför.
Kvaliteten om kommersiellt används pektin är oftast mer bestäms av dess dispergerbarhet än av dess absoluta löslighet. När torrpulver pektin tillsätts till vatten, är det känt att bilda så kallade “Fisk-ögon”. Dessa Fish-Eyes är klumpar bildas på grund av den snabba hydrering av pulvret. “Fish-Eye” klumpar har en torr, un-fuktade pektin kärna, som är belagd med en mycket hydrerad yttre skikt av vått pulver. Sådana klumpar är svåra att blöta ordentligt och de skingra bara mycket långsamt.

Användning av pektiner

Inom livsmedels industrin tillsätts pektin till marmelader, frukt pålägg, sylt, gelé, drycker, såser, frysta livsmedel, konfektyr och bageri produkter. Pektin används i Konfektyr gelé för att ge en bra gel struktur, en ren bett och ge en god smak release. Pektin används också för att stabilisera sura protein drycker, såsom dricka yoghurt, för att förbättra textur, mun-känsla och massa stabilitet i juice baserade drycker och som ett fett substitut i bak verk. För kalorireducerad/lågkalori, tillsätts pektiner som fett och/eller socker ersättning.
I läkemedels industrin, det används för att minska kolesterolhalten i blodet och gastrointestinala störningar.
Andra industriella tillämpningar av pektin inkluderar dess tillämpning i ätbara filmer, som en emulsion stabilisator för vatten/olja emulsioner, som reologi modifierare och mjukningsmedel, som dimensionering agent för papper och textilier etc.

Källor till pektin

Även pektin kan hittas i cell väggarna i de flesta växter, äpple pressrester och Apelsins kal är de två stora källorna till kommersiellt producerade pektiner eftersom deras pektiner är av stor kvalitet. Andra källor visar ofta dålig geleringsmedel beteende. I frukter, förutom äpple och citrus, persikor, aprikoser, päron, guava, kvitten, plommon, och krusbär är kända för sin höga mängd pektin. Bland grönsaker, tomater, morötter och potatis är kända för sina höga pektin innehåll.

Tomat

Miljon tals ton tomater (Lycopersicon esculentum Mill.) bearbetas årligen för att producera produkter som tomatjuice, pasta, puré, ketchup, sås och salsa, vilket resulterar i generering av stora mängder avfall. Tomat avfall, som erhålls efter pressning av tomat består av 33% utsäde, 27% hud, och 40% massa, medan torkad tomat pressrester innehåller 44% utsäde och 56% massa och hud. Tomat avfall är en stor källa för att producera pektiner.