Iespējamība un procesa shēma pektīna ekstrakcijai no ābolu, cidoniju porām un apelsīna mizas, izmantojot ultraskaņas ekstrakcijas iekārtas

Ultraskaņas ekstrakcijas iekārta var efektīvi ekstrahēt pektīnu no ābolu izspaidām, cidoniju izspaidām un apelsīna mizām. Salīdzinot ar tradicionālajām karstā ūdens ekstrakcijas un skābes ekstrakcijas metodēm, tas piedāvā ievērojamas priekšrocības, piemēram, augstu ekstrakcijas efektivitāti, īsu ekstrakcijas laiku, zemu temperatūru un augstāku pektīna iznākumu un tīrību. Tās pamatprincips izmanto ultraskaņas kavitācijas efektu, mehāniskās vibrācijas efektu un termisko efektu, lai izjauktu augu šūnu sieniņu celulozes un hemicelulozes struktūras, paātrinot pektīna izšķīšanu no šūnu sieniņām, vienlaikus samazinot pektīna molekulārās struktūras bojājumus, ko izraisa augsta temperatūra.

I. Pektīna ekstrakcijas pamatprincips (ultraskaņas uzlabošanas mehānisms)

Kavitācijas efekts: kad ultraskaņa izplatās ekstrakcijas šķidrumā, tā rada daudz mazu burbuļu. Šie burbuļi strauji izplešas un plīst, atbrīvojot momentānu augstu spiedienu un trieciena spēku, tieši saplēšot izspaidu/apelsīna mizas šūnu sienas, izraisot šūnās esošā pektīna ātru izšķīšanu ekstrakcijas šķidrumā.

Mehāniskās vibrācijas efekts: ultraskaņas augstas{0}frekvences vibrācija rada spēcīgu mehānisku maisīšanas efektu uz materiāla daļiņām, samazinot koncentrācijas starpību starp ekstrakcijas šķidrumu un materiāla virsmu un paātrinot masas pārneses procesu. Termiskais efekts: Ultraskaņas enerģija tiek pārvērsta lokālā siltumslānī, kas var palielināt ekstrakta molekulāro kustības ātrumu, taču kopējā temperatūra ir daudz zemāka nekā tradicionālā karsēšanas ekstrakcija, izvairoties no pektīna noārdīšanās augstās temperatūras dēļ un nodrošinot pektīna molekulmasu un želejas īpašības.

 

II. Īpaša procesa plūsma (attiecas uz ābolu izspaidām, cidoniju izspaidām un apelsīna mizām)

1. Izejvielu pirmapstrāde Iepriekšēja apstrāde ir būtisks posms, kas nosaka pektīna iznākumu un tīrību, un no izejvielām ir jānoņem piemaisījumi un traucējoši komponenti:
* Mazgāšana un netīrumu noņemšana: noskalojiet ābolu, cidoniju un apelsīna mizas ar tīru ūdeni, lai no izspaidām noņemtu netīrumus, pesticīdu atliekas uz mizas virsmas un augļu mīkstuma fragmentus.

* Žāvēšana un slīpēšana: izmazgātās izejvielas ievieto 40-60 grādu cepeškrāsnī, lai tās izžūst līdz nemainīgam svaram (mitruma saturam).<10%), then grind them into 20-40 mesh powder using a grinder. Particle size that is too small will easily lead to turbidity in the extract, while particle size that is too large will hinder ultrasound penetration.

 

1. Attaukošana un atcukurošana (pēc izvēles, lai uzlabotu pektīna tīrību): ja izejmateriālam ir augsts eļļas vai šķīstošā cukura saturs (piemēram, apelsīna mizā ir ēteriskās eļļas), to var mērcēt 95% etanolā ar materiāla -un- šķidruma attiecību 1:5 (g/mL) un pēc tam atkausē. Pēc filtrēšanas to žāvē, lai noņemtu piemaisījumus, piemēram, eļļu un oligosaharīdus, novēršot to saistīšanos ar pektīnu turpmākās ekstrakcijas laikā.

 

2. Ultraskaņas -Pektīna ekstrakcija: šis solis ir ļoti svarīgs, un tam ir nepieciešama precīza ekstrakcijas parametru kontrole, kas nedaudz atšķiras atkarībā no izejmateriāla.

**Estrakcijas šķīduma pagatavošana:** Pektīns ir skābs polisaharīds, un tas ir jāizšķīdina skābos apstākļos. Parasti izmantotie ekstrakcijas šķīdumi ir sālsskābes, citronskābes vai skābeņskābes šķīdumi, kuru koncentrācija tiek kontrolēta starp 0,05-0,2 mol/L. Skābeņskābes šķīdums var helatēt kalcija un magnija jonus izejvielās, samazinot pektīna šķērssavienojumu un nogulsnēšanos, tādējādi nodrošinot lielāku ražu un padarot to piemērotāku apelsīnu mizu un ābolu izspaidām.
**Materiāla-un{1}}šķidruma attiecības regulēšana:** sajauciet izejmateriāla pulveri un ekstrakcijas šķīdumu attiecībā 1:15-1:30 (g/ml) un ievietojiet ultraskaņas ekstrakcijas traukā. Zema materiāla -un šķidruma attiecība novedīs pie nepietiekamas masas pārneses, savukārt augsta attiecība palielinās turpmākās koncentrācijas izmaksas.

Ekstrahēšanas darbība: pēc rūpīgas šķidruma sajaukšanas ieslēdziet ultraskaņas ekstrakcijas iekārtu un ekstrahējiet atbilstoši iestatītajiem parametriem. Procesa laikā var veikt periodisku ultraskaņas apstrādi (5 minūtes ultraskaņas, kam seko 1 minūtes pauze), lai samazinātu aprīkojuma sildīšanu un izvairītos no lokālas pārkaršanas. Pēc ekstrakcijas filtrē caur 400–600 acu sietu un savāc filtrātu (satur pektīnu). Atlikumu var ekstrahēt vēlreiz, lai uzlabotu ražu.

3. Pektīna atdalīšana un attīrīšana. Pektīns ekstraktā ir jāatdala un jāizgulsnē, lai noņemtu piemaisījumus, iegūstot neapstrādātu vai rafinētu pektīnu:

Koncentrācija: Koncentrējiet filtrātu līdz 1/4-1/5 no tā sākotnējā tilpuma, izmantojot vakuuma koncentratoru 50-60 grādu temperatūrā, samazinot nepieciešamo nogulsnētāja daudzumu.

Nokrišņi: Lēnām koncentrātam pievieno 95% etanolu, līdz galīgā etanola koncentrācija sasniedz 60%-70% (tilpuma daļa), nepārtraukti maisot. Ļaujiet nostāvēties 4-8 stundas. Samazinātas šķīdības dēļ pektīns izgulsnēsies kā baltas flokulējošas nogulsnes.

Filtrēšana un mazgāšana: filtrējiet, izmantojot Buchner piltuvi, savāciet nogulsnes un mazgājiet 2–3 reizes pēc kārtas ar 70% etanolu un 95% etanolu, lai noņemtu skābes atlikumus un šķīstošos cukurus.

Žāvēšana un malšana: Nomazgātās pektīna nogulsnes ievieto vakuuma krāsnī 45-50 grādu temperatūrā, lai nožūtu, pēc tam samaļ, lai iegūtu neapstrādātu pektīnu. Augstas tīrības pakāpes pektīna gadījumā piemaisījumu noņemšanai var izmantot papildu dialīzes vai jonu apmaiņas sveķu metodes.

 

III. Galvenās procesa prasības

Skābuma kontrole: Ekstrakcijas šķīduma pH jāuztur no 1,5 līdz 3,0. Pārāk zems pH izraisīs pektīna molekulu degradāciju, savukārt pārāk augsts pH izraisīs nepietiekamu pektīna izšķīšanu.

 

Ultraskaņas parametru saskaņošana: Ultraskaņas jauda un frekvence ir jāpielāgo atbilstoši izejmateriāla daļiņu izmēram; lielākiem daļiņu izmēriem nepieciešama lielāka jauda. Ekstrakcijas laiks nedrīkst būt pārāk garš; sliekšņa pārsniegšana palēnina ražas pieaugumu un palielina enerģijas patēriņu.

 

Temperatūras stabilitāte: ekstrakcijas laikā temperatūra ir jāuzrauga reāllaikā, lai izvairītos no temperatūras, kas pārsniedz 60 grādus ultraskaņas termisko efektu dēļ. Temperatūras kontroli var panākt, izmantojot iekārtas dzesēšanas sistēmu.

Nogulšņu deva: Galīgā etanola koncentrācija ir stingri jākontrolē no 60% līdz 70%. Zem 60%, pektīnu nevar pilnībā nogulsnēt; virs 70%, tas palielinās piemaisījumu nokrišņu daudzumu.

 

IV. Piesardzības pasākumi
Izejvielu pirmapstrādes tabu:
Žāvēšanas temperatūra nedrīkst pārsniegt 60 grādus, pretējā gadījumā tas izraisīs pektīna denaturāciju. Pēc pulverizēšanas izejviela ir jānoslēdz un jāuzglabā, lai novērstu mitruma uzsūkšanos un salipšanu.

 

Attaukošanas un atcukurošanas laikā etanols ir jāpārstrādā, lai samazinātu izmaksas un izvairītos no vides piesārņojuma.

Iekārtas ekspluatācijas piesardzības pasākumi:
Ultraskaņas ekstrakcijas tvertne ir regulāri jātīra, lai novērstu pektīna atlikuma un piemaisījumu pielipšanu ultraskaņas zondes virsmai, kas ietekmē ultraskaņas efektivitāti.

 

Ekstrakcijas laikā ir jāmaisa, lai novērstu izejmateriālu daļiņu nogulsnēšanos tvertnes apakšā, kā rezultātā vietējā ultraskaņas intensitāte nav pietiekama.

Kad iekārta darbojas, tvertni nedrīkst atvērt, lai novērstu ultraskaņas viļņu bojājumus cilvēka organismā (piemēram, dzirdes bojājumus vai ādas kairinājumu).

 

Piesardzības pasākumi pektīna uzglabāšanā:
Žāvēts pektīns jāuzglabā sausā, vēsā un vēdināmā vietā, izvairoties no mitruma un gaismas iedarbības, lai novērstu pektīna gēla īpašību pasliktināšanos.

Ilgstošai uzglabāšanai -to var noslēgt un atdzesēt (4 grādi), un tā glabāšanas laiks pārsniedz 12 mēnešus.

Vides un drošības prasības: Ekstrakcijas atkritumu šķidrums pirms novadīšanas ir neitralizēts līdz neitrālam, lai izvairītos no augsnes un ūdens avotu skābā notekūdeņu piesārņojuma.

 

Etanols ir uzliesmojošs; nokrišņu un mazgāšanas procesu laikā turiet prom no atklātas liesmas un nodrošiniet labi{0}}vēdināmu darba vidi.