การสกัดเพกทินจากเปลือกเกรปฟรุตด้วยเครื่องอัลตราโซนิก

เพกทินจากผลพลอยได้จากผลไม้ เช่น เปลือกหรือเนื้อผลไม้ สามารถสกัดได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงด้วยเครื่องสกัดอัลตราโซนิก การใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นวิธีสกัดเพกทินที่เชื่อถือได้ ใช้งานง่ายและปลอดภัย ซึ่งช่วยเพิ่มทั้งผลผลิตและคุณภาพของเพกทิน พร้อมทั้งเร่งความเร็วในการผลิต ด้านล่างนี้ เราสาธิตเทคนิคที่มีประสิทธิผลในการสกัดเพกทินจากเปลือกเกรปฟรุตด้วยคลื่นอัลตราโซนิก

การสกัดเพกทินด้วยคลื่นอัลตราโซนิกทีละขั้นตอน

การสกัดเพกทินด้วยคลื่นอัลตราโซนิกหมายถึงการใช้คลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูงเพื่อส่งเสริมการปลดปล่อยเพกทินจากวัตถุดิบ เช่น เปลือกผลไม้หรือผลพลอยได้จากผลไม้ตระกูลส้ม การใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำลายผนังเซลล์และปลดปล่อยเพกทินจากวัสดุพืช
แนวทางต่อไปนี้ใช้สำหรับการสกัดเพกทินจากเปลือกเกรปฟรุตด้วยเครื่องอัลตราโซนิกแบบโพรบ ตามด้วยการตกตะกอนด้วยเอทานอล:


วัสดุและอุปกรณ์ที่ใช้:

• เปลือกเกรปฟรุต 50gr
• น้ำบริสุทธิ์ 200mL
• เอทานอล 400mL
• เครื่องอัลตราโซนิก UP200St + โซโนโทรด S26d14
• บีกเกอร์แก้ว

การเตรียมวัตถุดิบ:

• จัดหาเปลือกผลไม้ตระกูลส้มเพื่อใช้เป็นวัตถุดิบ ในแนวทางนี้ เราใช้เปลือกเกรปฟรุต
• ล้างเปลือกผลไม้ตระกูลส้มให้สะอาดหมดจดเพื่อขจัดสิ่งสกปรกหรือเศษวัสดุ
• หั่นเปลือกผลไม้ตระกูลส้มเป็นชิ้นเล็ก ๆ เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับการสกัด

การเลือกตัวทำละลาย:
น้ำเป็นตัวทำละลายที่นิยมเลือกใช้ในการสกัด เนื่องจากมีราคาถูกและไม่เป็นพิษ โดยทั่วไปนิยมใช้น้ำในการสกัดเพกทิน เพราะสามารถละลายเพกทินได้โดยไม่ทำให้เกิดการเสื่อมสภาพ การเติมกรดปริมาณเล็กน้อย เช่น กรดซิตริก กรดอะซิติก กรดไนตริก หรือกรดไฮโดรคลอริก ลงในน้ำที่ใช้เป็นตัวทำละลาย ช่วยให้เพกทินจากวัสดุพืชละลายได้ดีขึ้นและช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการสกัด การปรับตัวทำละลายให้มีค่า pH ประมาณ 2–3 เป็นค่าแนะนำที่เหมาะสม
 
ขั้นตอนการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก:

• ใส่เปลือกผลไม้ตระกูลส้มที่หั่นละเอียดประมาณ 50 gr ลงในบีกเกอร์หรือขวดรูปชมพู่
• เติมตัวทำละลายที่เลือกประมาณ 200 ml ลงในเปลือกผลไม้ตระกูลส้ม
• ใช้เครื่องอัลตราโซนิกแบบโพรบเพื่อให้ส่วนผสมได้รับคลื่นอัลตราโซนิก เราใช้ UP200Ht ซึ่งเป็นเครื่องสกัดอัลตราโซนิกกำลังสูงขนาด 200 วัตต์ ที่ติดตั้งโซโนโทรด S26d14 ตั้งค่าแอมพลิจูดเป็น 100%
• ให้ส่วนผสมได้รับคลื่นอัลตราโซนิกประมาณ 10 min จนได้ผลการสกัดที่เหมาะสมที่สุด

การกรอง:
หลังจากให้คลื่นอัลตราโซนิกแล้ว ให้กรองส่วนผสมด้วยตะแกรงตาถี่หรือผ้ากรองที่ทำให้เปียกไว้ล่วงหน้า เพื่อแยกสารละลายเพกทินที่สกัดได้ออกจากกากของแข็ง ซึ่งก็คืออนุภาคเปลือกเกรปฟรุต การทำขั้นตอนการกรองนี้ซ้ำหลายครั้งช่วยให้มั่นใจว่ากากของแข็งทั้งหมดถูกกำจัดออก
 

การตกตะกอนด้วยเอทานอล:

• โดยทั่วไปใช้เอทานอลเป็นสารช่วยตกตะกอนหรือสารหยุดกระบวนการ เพื่อทำให้เพกทินตกตะกอนจากสารละลายที่สกัดได้
• ถ่ายสารละลายเพกทินที่ผ่านการกรองแล้วลงในภาชนะที่สะอาด
• ค่อย ๆ เติมเอทานอลลงในสารละลายเพกทินพร้อมกวนอย่างต่อเนื่อง อัตราส่วนของเอทานอลต่อสารละลายเพกทินอาจแตกต่างกัน แต่โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 2:1 (เอทานอล: สารละลาย) โดยปริมาตร
• เติมเอทานอลต่อไปจนความเข้มข้นสุดท้ายของเอทานอลในสารละลายอยู่ที่ประมาณ 70–80% ความเข้มข้นนี้ช่วยส่งเสริมการตกตะกอนของเพกทิน
• ปล่อยส่วนผสมตั้งทิ้งไว้เป็นเวลานานเพียงพอ โดยทั่วไปเป็นเวลาหลายชั่วโมงหรือข้ามคืน เพื่อช่วยให้เกิดการตกตะกอน
• หลังการตกตะกอน ให้รวบรวมเพกทินที่ตกตะกอนด้วยการปั่นเหวี่ยงหรือการกรอง
• ล้างเพกทินที่ตกตะกอนด้วยเอทานอลเพื่อกำจัดสิ่งเจือปนและตัวทำละลายที่ตกค้าง
• สุดท้าย ทำให้เพกทินที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์แห้งภายใต้สุญญากาศหรือที่อุณหภูมิต่ำ เพื่อกำจัดความชื้นที่เหลืออยู่

เนื่องจากปริมาณเพกทินและวัตถุดิบจากผลไม้มีความแปรผันตามธรรมชาติ จึงอาจจำเป็นต้องปรับขั้นตอนการสกัดให้สอดคล้องกัน กล่าวคือ อาจต้องปรับสภาวะการสกัดและการตกตะกอนเฉพาะให้เหมาะสมที่สุด โดยขึ้นอยู่กับชนิดของเปลือกผลไม้ตระกูลส้ม ระดับความสุก ผลผลิตเพกทิน และคุณสมบัติของเพกทินที่ต้องการ สามารถใช้เทคนิคการวิเคราะห์ เช่น การวิเคราะห์โดยน้ำหนักหรือวิธีสเปกโทรโฟโตเมตรี เพื่อหาปริมาณเพกทินและประเมินประสิทธิภาพการสกัด

ภาพ SEM ของกากเนื้อหัวบีตน้ำตาลที่เหลืออยู่ที่กำลังขยาย 1000x: (a) ก่อนการสกัด และหลังการสกัดเพกทินโดยใช้ (b) Xylanasae (250 U/g), (c) Cellulase (300 U/g), (d) Xylanasae+Cellulase (1:1), (e) Xylanasae+Cellulase (1:1.5) และ (f) Xylanasae+Cellulase (1:2)
(การศึกษาและภาพ: Abou-Elseoud et al., 2021)

การสกัดเพกทินในระดับอุตสาหกรรมด้วยเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher

ขั้นตอนการสกัดเพกทินด้วยคลื่นอัลตราโซนิกที่สาธิตข้างต้นสามารถขยายขนาดแบบเชิงเส้นไปสู่การผลิตในสายการผลิตระดับอุตสาหกรรมได้ การใช้เครื่องปฏิกรณ์เซลล์ไหลอัลตราโซนิกช่วยให้สามารถแปรรูปผลพลอยได้จากผลไม้ปริมาณมากแบบต่อเนื่องในสายการผลิต
Hielscher Ultrasonics มีเครื่องอัลตราโซนิกสำหรับอุตสาหกรรมที่มีความล้ำสมัยหลากหลายรุ่น สำหรับแปรรูปวัสดุจากผลไม้และผักเพื่อผลิตเพกทิน
 
การใช้คลื่นอัลตราโซนิกไม่ได้ใช้เฉพาะในการสกัดเพกทินเท่านั้น แต่ยังใช้แยกโพลีฟีนอลจากกากผลไม้หลังการคั้น เนื้อผลไม้ เปลือก และเมล็ดด้วย อ่านเพิ่มเติมที่นี่!
 

ตารางด้านล่างแสดงกำลังการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:

การออกแบบ การผลิต และการให้คำปรึกษา – คุณภาพที่ผลิตในประเทศเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักในด้านมาตรฐานคุณภาพและการออกแบบที่สูงที่สุด ความทนทานและการใช้งานที่ง่ายช่วยให้สามารถนำเครื่องอัลตราโซนิกของเราไปผสานเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher สามารถรับมือกับสภาวะที่รุนแรงและสภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดสูงได้อย่างง่ายดาย

Hielscher Ultrasonics เป็นบริษัทที่ได้รับการรับรอง ISO และให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงที่มีเทคโนโลยีล้ำสมัยและใช้งานสะดวก แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นไปตามข้อกำหนด CE และตรงตามข้อกำหนดของ UL, CSA และ RoHs