Вища врожайність пектину з ультразвуковою екстракцією

Ультразвукова екстракція призводить до високих врожаїв високоякісних пектинів. Використовуючи sonication, цінні пектини можуть ефективно вироблятися з фруктових відходів (наприклад, продуктів від переробки соків) та іншої біологічної сировини. Ультразвукова екстракція пектину виділяє інші методи екстракції, виробляючи більш високі врожаї, надаючи чудову якість пектину, і швидку процедуру екстракції.

Інтенсикуюча екстракція пектину за допомогою sonication

Пектин використовується як желирующий, емульгуючий і загусник у численних харчових продуктах, а також як інгредієнт косметики та фармацевтики. Звичайна промислова екстракція пектину здійснюється за допомогою екстракції гарячої води, де сировина, така як шкірка цитрусових, яблучні вичавки та інші фруктові відходи, замочується в гарячій воді 60-100 ° C при низькому рН (приблизно рН 1,5 - 3,5) протягом тривалого періоду часу. Це перетворює звичайне вилучення гарячої води на трудо- та енерговитратний процес, який часто навіть недостатньо ефективний, щоб вивільнити повну кількість пектинів, доступних у сировині.
З метою подолання неефективності звичайного методу виробництва, ультразвукова екстракція застосовується як техніка інтенсифікації процесу, що зменшує час видобутку і значно максимізує врожайність пектину в порівнянні з традиційним видобутком гарячої води.

Перевага ультразвукової екстракції пектину

Ультразвукова екстракція застосовується в багатьох галузях виробництва екстрактів, наприклад, ботанічних і рослинних екстрактів для харчових продуктів, добавок, фармацевтичних препаратів та косметики. Дуже помітним прикладом ультразвукової екстракції є вилучення канабідіолу (КБР) та інших сполук з рослини конопель.
Ультразвукова екстракція - це нетермічна методика екстракції, яка запобігає тим самим біоактивним сполукам проти теплової деградації. Всі параметри ультразвукового процесу, такі як амплітуда, інтенсивність, час, температура і тиск, можуть точно контролюватися. Це дозволяє точно контролювати процес і якість і дозволяє легко повторювати і відтворювати після отримання результатів видобутку. Виробники екстрактів цінують ультразвук для надійної повторюваності процесу, що допомагає стандартизувати процеси і продукти.

Параметри процесу для ультразвукової екстракції пектину

  • Інтенсивність звукової реакції
  • температура
  • значення рН
  • час
  • Розмір частинок сировини

 

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Ультраакулятор UIP4000hdT є потужним екстрактором для промислового виробництва пектину.

Ультразвукова екстрактор UIP4000hdT — потужний видобувник 4кВт для промислового виробництва пектину.

 

У цьому відео ми познайомимо вас з високоефективною ультразвуковою екстракцією пектину з шкірки грейпфрута за допомогою зондового сонника UP200Ht. Ультразвук є високоефективним методом отримання високоякісного пектину з побічних продуктів фруктів та овочів. Ультразвукова екстракція дає більшу кількість пектину та чудову якість за коротший час обробки.

Екстракція пектину з шкірки грейпфрута за допомогою Sonicator UP200Ht

Мініатюра відео

 
Протокол ультразвукової екстракції пектину з шкірки грейпфрута, продемонстрований у відео вище, можна тут!
 

Визначення відповідних параметрів процесу дозволяє оптимізувати процес ультразвукового видобутку до найвищої ефективності та вищої якості екстракту.
Наприклад, розмір частинок сировини (наприклад, шкірки цитрусових) є важливим фактором: менший розмір частинок означає більшу площу поверхні для дії ультразвукових хвиль. Невеликий розмір частинок призводить до більш високих врожаїв пектину, більш низького ступеня метилювання і більшого співвідношення рамногалактуронанових областей.
Значення рН екстракційного розчинника (тобто вода + кислота) є ще одним важливим параметром. Коли пектин екстрагується в кислих умовах, багато рамногалактуронанових розгалужених областей полімеру розкладаються, так що залишаються в основному гомогалактуронанові «прямі» області з кількома нейтральними молекулами цукру, приєднаними до або в основному лінійному ланцюгу.
Ультразвукова екстракція пектину зменшує час екстракції і знижує необхідну температуру процесу, що знижує ймовірність небажаної модифікації пектину кислотами. Це дозволяє використовувати кислоти в обмежених умовах для того, щоб модифікувати пектини саме відповідно до вимог продукту.

Що робить ультразвукову екстракцію пектину настільки ефективною?

Вплив ультразвукової екстракції безпосередньо впливає на набряк, перфорування і поломку клітинних стінок. Ультразвуково індуковане перенесення маси викликає зволоження пектинного матеріалу в середній ламелла, що призводить до розпаду тканин вегеталу. Ультразвукова кавітація і підвислі сили безпосередньо впливають на стінки клітин і ламають їх відкритими. Ці механізми призводить до високоефективних результатів ультразвукової екстракції.

Ультразвукова екстракція є високоефективним методом вивільнення пектинів з шкірки грейпфрута. На цьому малюнку показано, як ультразвуковий апарат UP200Ht екстрагує пектини з шкірки грейпфрута, використовуючи воду як розчинник.Ультразвуково екстрагований пектин (також акустичний екстрагований пектин за допомогою кавітації, скорочено ACAE), який мав меншу молекулярну масу та ступінь метоксилювання, був багатшим у області рамногалактуронану-I з довгими бічними ланцюгами порівняно зі звичайним тепловим екстрагованим пектином з хімічного та FT-IR аналізу. Енерговитрати на екстракцію ульгтразвукового пектину були значно нижчими, ніж традиційний метод нагріву, що вказує на його перспективне застосування в масштабах промислового виробництва.
(пор. Ван та ін., 2017)
Ван та його колеги (2017) також підкреслюють, що ультразвукова екстракція виявилася більш економічним та екологічним процесом з більш високою ефективністю та меншою вартістю порівняно зі звичайною тепловою екстракцією.
 

Ультразвукове дослідження значно сприяє ферментативному вилученню пектинів з м'якоті цукрових буряків. Зображення SEM показують вплив ультразвуку на порушення клітин та вивільнення пектину.

SEM залишкового жому цукрових буряків при 1000-кратному збільшенні: (a) до екстракції та після екстракції пектину з використанням (b) Xylanasae (250 ОД/г), (c) целюлази (300 ОД/г), (d) ксиланаза+целюлаза (1:1) та (e) ксиланаса+целюлаза (1:1.5) та (f) ксиланаса+целюлаза (1:2).
(дослідження та зображення: Abou-Elseoud et al., 2021)

 

Ультразвукова ботанічна екстракція дає більш високі врожаї. Гомогенізатор Hielscher UIP2000hdT, потужністю 2000 Вт досить потужний, щоб легко витягти партії від 10 літрів до 120 літрів.

Ультразвукова екстракція ботанічних рослин - 30 літрова / 8 галонна партія

Мініатюра відео

 

Як працює ультразвукова екстракція пектину?

Ультразвукова екстракція заснована на сономеханічних ефектах ультразвуку високої інтенсивності. Для сприяння та активізації екстракції пектину за допомогою ультразвуку високопотужні ультразвукові хвилі з'юзуються за допомогою ультразвукового зонда (також званого ультразвукового рогу або сонотрода) в рідке середовище, тобто суспензію, що складається з сировини, що містить пектин і розчинник. Ультразвукові хвилі подорожують по рідині і створюють чергування циклів низького тиску / високого тиску. Під час циклів низького тиску створюються хвилинні вакуумні бульбашки (так звані кавітаційні бульбашки), які ростуть протягом декількох циклів тиску. Під час цих циклів росту бульбашок розчинені гази в рідині потрапляють у вакуумну бульбашку, так що вакуумна бульбашка перетворюється в зростаючі бульбашки газу. При певному розмірі, коли бульбашки не можуть поглинати більше енергії, вони бурхливо вибухати під час циклу високого тиску. Імплозія міхура характеризується інтенсивними кавітаційними силами, включаючи дуже високу температуру і тиск, що досягають до 4000K і 1000atm відповідно; а також відповідні високотех температурні та напірні деференціати. Ці ультразвуково породжені турбулентності і підшипники сил розбивають клітини рослин і випускають внутрішньоклітинні пектини в розчинник на водні. Оскільки ультразвукова кавітація створює дуже інтенсивну передачу маси, ультразвукова обробка призводить до виключно високих врожаїв протягом дуже короткого часу обробки.

Ультразвукові disruptors використовуються для екстракції фітоджерел (наприклад, рослини, водорості, грибки)

Ультразвукове вилучення з клітин рослин: мікроскопічний поперечний переріз (TS) показує механізм дії при ультразвуковій екстракції з клітин (збільшення 20.x) [ресурс: Вільхю та ін. 2011]

Ультраакулятор UIP2000hdT є екстрактором потужністю 2 кВт для промислового виробництва пектину.

Ультразвукова пакетна витяжка UIP2000hdT з каскадом рогу

Пектини, вилучені з фруктових відходів

Ультразвукова екстракція є високоефективною для виробництва високоякісних пектинів з цитрусових відходів.Фруктові відходи, такі як пілінги, залишки плодової м'якоті (після пресування фруктового соку) та інші плодові продукти часто є багатими джерелами пектину. Незважаючи на те, що фруктові відходи часто використовуються як корм для тварин, екстракція пектину є більш цінним використанням фруктових відходів.
Ультразвукова екстракція пектину вже успішно виконується з шкіркою цитрусових (таких як апельсини, мандарини, грейпфрути), шкіркою дині, яблучними вичавками, м'якоттю цукрового буряка, шкіркою манго, томатними відходами, а також джекфрутом, маракуйєю, шкіркою інжиру серед інших.

Приклади ультразвукової екстракції пектину

Через недоліки звичайного видобутку пектину теплом, дослідження і промисловість вже досліджували інноваційні альтернативи, такі як ультразвукова екстракція. Таким чином, багато інформації про параметри процесу для різних сировини, а також дані оптимізації процесів доступні.

Ультразвукова екстракція пектину з Apple Pomace

Dranca і Oroian (2019) досліджували ультразвуковий процес вилучення пектину з яблучного помаце, застосувавши різні ультразвукові умови і використовуючи дизайн поверхні відповіді Box-Behnken. Вони виявили, що амплітуда ультразвуку сильно впливає на врожайність і ступінь естерифікації вилученого пектину, в той час як екстракція рН дуже вплинула на всі три відповіді, тобто врожайність, вміст GalA і ступінь естерифікації. Оптимальними умовами для екстракції були 100% амплітуда, рН 1,8, твердопаливне співвідношення 1:10 г/мл і 30 хв соковиження. За таких умов врожайність пектину становить 9,183% і мала вміст 98,127 г/100 г GalA і 83,202% ступінь естерифікації. Щоб встановити результати ультразвуково витягнутого пектину у зв'язку з комерційним пектином, зразок пектину, отриманий за допомогою ультразвукової екстракції в оптимальних умовах, порівнювалося з комерційними зразками цитрусових і яблучного пектину за допомогою FT-IR, DSC, реологічного аналізу та SEM. Перші дві методи виділили деякі особливості зразка пектину, витягнутого ультразвуковим вилученням, такі як вужчий діапазон розподілу молекулярної ваги, впорядкований молекулярний механізм, і високий ступінь естерифікації, який був схожий на комерційно доступні яблучні пектини. Аналіз морфологічних характеристик ультразвуково отриманого зразка свідчить про визначення закономірність між розподілом розмірів фрагмента цього зразка та його вмістом GalA з одного боку, а також ємністю водозабору з іншого боку. В'язкість ультразвуково витягнутого розчину пектину була набагато вищою, ніж у розчинів, виготовлених з використанням комерційного пектину, який, можливо, через високу концентрацію галактуронової кислоти. При розгляді високого ступеня естерифікації, це може пояснити, чому в'язкість була вище для ультразвуково витягнутого пектину. Дослідники роблять висновок, що чистота, структура і реологічна поведінка пектину, видобутого ультразвуковим вилученням з яблучного pomace Malus domestica 'Fălticeni', вказує на перспективні застосування цього розчинного волокна. (пор. Дранка) & Oroian 2019)

Ультразвуковий метод екстракції пектину перевершує

  • Вища дохідність
  • швидша обробка
  • більш м'які умови обробки
  • Підвищення загальної ефективності
  • проста і безпечна робота
  • швидкий рой

Високоективний ультразвуковий екстрактор для виробництва пектину

Ультразвуковий екстрактор UIP4000hdT з проточною установкою для екстракції пектинуУльтразвукова екстракція є надійною технологією переробки, яка полегшує і прискорює виробництво високоякісних пектинів різної сировини, такої як цитрусові плодові б-продукти і пілінги, яблучний помаце і багато інших. Портфоліо Hielscher Ultrasonics охоплює весь спектр від компактних лабораторних ультразвукових апаратів до промислових систем видобутку. Тим самим, ми в Hielscher можемо запропонувати вам найбільш підходящий ультразвук для вашої передбаченої потужності процесу. Наш багаторічний досвідчений персонал допоможе вам від техніко-економічних обґрунтування та оптимізації процесів до встановлення вашої ультразвукової системи на кінцевому рівні виробництва.
Невеликий фут-принт наших ультразвукових екстракторів, а також їх універсальність в варіантах установки роблять їх придатними навіть у мало-космічні об'єкти обробки пектину. Ультразвукові процесори встановлюються по всьому світу в харчових продуктах, фармах і харчових добавках виробничих потужностей.

У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв:

пакетний Обсягшвидкість потокуРекомендовані пристрої
Від 1 до 500млВід 10 до 200мл / хвUP100H
0.1 до 20 л0.2 до 4л / хвUIP2000hdT
Від 10 до 100 лВід 2 до 10 л / хвUIP4000hdT
застосовуєтьсяВід 10 до 100 л / хвUIP16000
застосовуєтьсябільшийкластер UIP16000

Зв'яжіться з нами! / Запитати нас!

Запитайте більше інформації

Будь ласка, використовуйте форму нижче, щоб отримати додаткову інформацію про ультразвукові екстрактори для виробництва пектину, застосування та ціни. Ми будемо раді обговорити з вами процес вилучення пектину та запропонувати вам ультразвукову систему, що відповідає вашим вимогам!









Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Hielscher Ultrasonics – Сучасне обладнання для видобутку

Продуктовий портфель Hielscher Ultrasonics охоплює весь спектр високоекономічних ультразвукових екстракторів від малого до великого масштабу. Додаткові аксесуари дозволяють легко збирати найбільш підходящу конфігурацію ультразвукового пристрою для процесу екстракції пектину. Оптимальне ультразвукове налаштування залежить від передбаченої потужності, обсягу, сировини, пакетного або вбудованого процесу та часової шкали.

Пакетний і вбудований

Ультразвукові апарати Hielscher можуть бути використані для пакетної та безперервної проточної обробки. Ультразвукова пакетна обробка ідеально підходить для технологічних випробувань, оптимізації та малого та середнього рівня виробництва. Для виробництва великих обсягів пектину вбудована обробка може бути більш вигідною. Безперервний вбудований процес змішування вимагає складного налаштування – складається з насоса, шлангів або труб і резервуарів -, але він високоефективний, швидкий і вимагає значно меншої робочої сили. Hielscher Ультразвук має найбільш підходящу установку видобутку для вашого обсягу видобутку та цілей процесу.

Ультразвукові екстрактори для кожної ємності продукту

UIP4000hdT потоку для вбудованої sonication на промислових масштабахАсортимент продукції Hielscher Ultrasonics охоплює весь спектр ультразвукових процесорів від компактних лабораторних ультразвукових апаратів над лавковими та пілотними системами до повністю промислових ультразвукових процесорів з потужністю обробки вантажівок на годину. Повний асортимент продукції дозволяє запропонувати Вам найбільш підходящий ультразвуковий екстрактор для вашої сировини, що містить пектин, технологічну потужність і виробничі цілі.
Ультразвукові системи лавочки ідеально підходять для техніко-економічного обґрунтування тестів і оптимізації процесу. Лінійне масштабування на основі встановлених параметрів процесу робить його дуже легко збільшити переробні потужності від менших партій до повного комерційного виробництва. Масштабування може бути зроблено шляхом встановлення більш потужного ультразвукового екстрактора або кластеризації декількох ультразвукових одинаурів паралельно. З UIP16000, Hielscher пропонує найпотужніший ультразвуковий екстрактор по всьому світу.

Точні керовані амлітики для оптимальних результатів

Всі ультразвукові апарати Hielscher точно контролюються і тим самим надійно працюють коні у виробництві. Амплітуда є одним з найважливіших параметрів процесу, які впливають на ефективність та ефективність ультразвукового вилучення пектину з фруктів та біовідміну.
Ультразвукові апарати Hielscher можна дистанційно керувати за допомогою управління браузером. Параметри ультразвукової обробки можна контролювати і підлаштовувати саме під вимоги процесу.Всі ультразвуки Хілшера дозволяють точно встановити амплітуду. Сонотроди і бустерні ріжки - це аксесуари, що дозволяють змінювати амплітуду в ще більш широкому діапазоні. Промислові ультразвукові процесори Hielscher можуть забезпечувати дуже високі амплітуди та забезпечувати необхідну ультразвукову інтенсивність для вимогливих застосувань. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно працювати в режимі 24/7.
Точні налаштування амплітуди та постійний моніторинг параметрів ультразвукового процесу за допомогою розумного програмного забезпечення дають можливість обробляти вашу сировину з найбільш ефективними ультразвуковими умовами. Оптимальна про sonication для кращих результатів видобутку!
Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє цілодобово 24/7 експлуатації на важких умовах і у вимогливих умовах. Це робить ультразвукове обладнання Hielscher надійним робочим інструментом, який відповідає вашим вимогам видобутку.

Легке, без ризику тестування

Ультразвукові процеси можуть бути повністю лінійні масштабовані. Це означає, що кожен результат, досягнутий за допомогою лабораторії або ультразвукового пристрою на лавці, може бути масштабований до точно такого ж виводу, використовуючи точно такі ж параметри процесу. Це робить ультразвук ідеальним для безконтенкового тестування техніко-економічного обґрунтування, оптимізації процесів та подальшого впровадження в комерційне виробництво. Зв'яжіться з нами, щоб дізнатися, як sonication може збільшити виробництво екстракту пектину.

Найвища якість – Дизайн і виготовлений в Німеччині

Як сімейний бізнес, Hielscher надає пріоритет найвищим стандартам якості своїх ультразвукових процесорів. Всі ультразвукові апарати розроблені, виготовлені та ретельно протестовані в нашій штаб-квартирі в Тельтові поблизу Берліна, Німеччина. Міцність і надійність ультразвукового обладнання Hielscher's роблять його робочою конячкою на вашому виробництві. Робота 24/7 при повному навантаженні та в складних умовах є природною характеристикою високопродуктивних міксерів Hielscher.

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Ультразвукові гомогенізатори з високим зсувом використовуються в лабораторній, лавці, пілотній та промисловій обробці.

Hielscher Ultrasonics виробляє високоефотозні ультразвукові гомогенізатори для змішування застосувань, дисперсії, емульгування та екстракції в лабораторних, пілотних і промислових масштабах.


Про Пектінс

Пектин являє собою розгалужений гетерополісахарид, що складається з довголанцюгових сегментів галактуронана та інших нейтральних цукрів, таких як рамноза, арабиноза, галактоза і ксилоза. Якщо бути більш конкретним, то пектин являє собою блок ко-полімеру, що складається з 1,4-α-зчепленої галактуронової кислоти і 1,2-зчепленої рамнози з бічними гілками β-D-галактози, L-арабінози та інших цукрових одиниць. Оскільки в пектині виявлено кілька цукрових частинок і різні рівні метил-етерифікації, пектин не має певної молекулярної маси, як інші полісахариди. Пектин, який призначений для використання в харчових продуктах, визначається як гетерополісахарид, що містить не менше 65% одиниць галактуронової кислоти. Застосовуючи специфічні умови екстракції, пектини можуть бути успішно модифіковані та функціоналізовані для задоволення конкретних вимог. Виробництво функціоналізованих і модифікованих пектинів представляє інтерес для спеціальних застосувань, наприклад, низькометоксильованих пектинів для фармацевтичних препаратів.

Як відокремлюють пектин від розчину екстракту?

Осадження пектину після ультразвукової екстракції: Додавання етанолу до розчину екстракту може допомогти відокремити пектин за допомогою процесу, який називається осадженням. Пектин, складний полісахарид, що міститься в клітинних стінках рослин, розчиняється у воді в нормальних умовах. Однак, змінюючи середовище розчинника з додаванням етанолу, розчинність пектину може бути знижена, що призводить до його випадання в осад з розчину.

Нижче ми пояснимо вам хімію осадження пектину за допомогою етанолу:

  • Порушення водневих зв'язків: Молекули пектину утримуються водневими зв'язками, які сприяють їх розчинності у воді. Етанол порушує ці водневі зв'язки, конкуруючи з молекулами води за місця зв'язування на молекулах пектину. Оскільки молекули етанолу замінюють молекули води навколо молекул пектину, водневі зв'язки між молекулами пектину слабшають, зменшуючи їх розчинність у розчиннику.
  • Зниження полярності розчинника: Етанол менш полярний, ніж вода, тобто він має нижчу здатність розчиняти полярні речовини, такі як пектин. При додаванні етанолу в розчин екстракту загальна полярність розчинника зменшується, що робить менш сприятливим для того, щоб молекули пектину залишалися в розчині. Це призводить до випадання пектину в осад з розчину, так як він стає менш розчинним в етанолово-водній суміші.
  • Підвищена концентрація пектину: У міру того, як молекули пектину випадають в осад з розчину, концентрація пектину в розчині, що залишився, збільшується. Це дозволяє легше відокремити пектин від рідкої фази за допомогою фільтрації або центрифугування.

Література/довідники

Ми будемо раді обговорити ваш процес.

Давайте зв'яжемося.