Hagkvæmni og aðferðaáætlun til að vinna pektín úr eplum, quince pore og appelsínuhúð með ultrasonic útdráttarbúnaði

Ultrasonic útdráttarbúnaður getur á áhrifaríkan hátt dregið út pektín úr eplum, quince pomace og appelsínuberki. Í samanburði við hefðbundna heitavatnsútdrátt og sýruútdráttaraðferðir býður það upp á umtalsverða kosti eins og mikla útdráttarskilvirkni, stuttan útdráttartíma, lágt hitastig og hærri pektínafrakstur og hreinleika. Meginregla þess nýtir kavitunaráhrif, vélrænni titringsáhrif og hitauppstreymi ómskoðunar til að trufla sellulósa og hemisellulósa uppbyggingu plöntufrumuveggja, flýta fyrir upplausn pektíns úr frumuveggjum en lágmarka skemmdir á sameindabyggingu pektíns af völdum hás hitastigs.

I. Kjarnaregla pektínútdráttar (úthljóðaaukningakerfi)

Cavitation Áhrif: Þegar ómskoðun breiðist út í útdráttarvökvanum, myndar það fjölmargar pínulitlar loftbólur. Þessar loftbólur þenjast hratt út og springa, losa samstundis háan þrýsting og höggkraft, sem rífur beint frumuveggina á moldinni/appelsínuhúðinni, sem veldur því að pektínið í frumunum leysist fljótt upp í útdráttarvökvanum.

Vélræn titringsáhrif: Há-tíðni titringur ómskoðunar veldur sterkum vélrænni hræringaráhrifum á efnisagnirnar, dregur úr styrkmismun milli útdráttarvökvans og yfirborðs efnisins og flýtir fyrir massaflutningsferlinu. Hitaáhrif: Orku ómskoðunar er breytt í staðbundinn snefilhita, sem getur aukið sameindahreyfingarhraða útdráttarins, en heildarhitastigið er mun lægra en hefðbundin hitunarútdráttur, forðast niðurbrot pektíns vegna hás hitastigs og tryggir mólþunga og hlaupeiginleika pektínsins.

 

II. Sérstakt vinnsluflæði (á við um eplamassa, kviðkorn og appelsínuhúð)

1. Formeðferð hráefnis Formeðferð er mikilvægt skref sem ákvarðar uppskeru og hreinleika pektíns, sem krefst þess að fjarlægja óhreinindi og trufla hluti úr hráefnum:
* Þvottur og fjarlæging óhreininda: Skolið eplaleifarnar, kviðkornin og appelsínubörkinn með hreinu vatni til að fjarlægja óhreinindi, skordýraeiturleifar á hýðiyfirborðinu og ávaxtakvoðabrotin.

* Þurrkun og mala: Settu þvegið hráefni í 40-60 gráðu ofn til að þorna í stöðuga þyngd (rakainnihald<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. Fituhreinsun og sykurhreinsun (valfrjálst, til að bæta hreinleika pektíns): Ef hráefnið er með hátt olíuinnihald eða leysanlegt sykurinnihald (td appelsínubörkur inniheldur ilmkjarnaolíur), er hægt að bleyta það í 95% etanóli í hlutfalli -til-vökva upp á 1:5 (g/mL) (g/mL) og síðan affitun í 2 klst. Eftir síun er það þurrkað til að fjarlægja óhreinindi eins og olíu og fásykrur og koma í veg fyrir að þau bindist pektíni við síðari útdrátt.

 

2. Ultrasonic-Aðstoðað pektínútdráttur: Þetta skref er mikilvægt og krefst nákvæmrar stjórnunar á útdráttarbreytum, sem eru örlítið mismunandi eftir hráefninu.

**Útdráttarlausn:** Pektín er súrt fjölsykra og þarf að leysa það upp við súr aðstæður. Algengar útdráttarlausnir eru saltsýra, sítrónusýra eða oxalsýrulausnir, með styrk á bilinu 0,05-0,2 mól/L. Oxalsýrulausn getur klóbundið kalsíum- og magnesíumjónir í hráefninu, dregið úr krosstengingu og útfellingu pektíns, sem leiðir til meiri uppskeru og gerir það hentugra fyrir appelsínubörkur og epli.
**Aðlögun efnis-til-vökvahlutfalls:** Blandið hráefnisduftinu og útdráttarlausninni í hlutfallinu 1:15-1:30 (g/mL) og settu í útdráttarílát með hljóðhljóðum. Lágt -hlutfall efnis og vökva mun leiða til ófullnægjandi massaflutnings, en hátt hlutfall mun auka kostnað við síðari styrkingu.

Útdráttaraðgerð: Eftir að hafa blandað vökvanum vandlega, kveiktu á ultrasonic útdráttarbúnaðinum og útdráttur í samræmi við stilltar breytur. Með hléum ultrasonication er hægt að framkvæma meðan á ferlinu stendur (5 mínútur af ultrasonication fylgt eftir með 1-mínútu hlé) til að draga úr upphitun búnaðar og forðast staðbundna ofhitnun. Eftir útdrátt er síað í gegnum 400-600 möskva sigti og síuvökvanum (inniheldur pektín) safnað saman. Leifin má draga út aftur til að bæta uppskeruna.

3. Pektín aðskilnaður og hreinsun: Pektínið í útdrættinum þarf að vera aðskilið og botnfellt til að fjarlægja óhreinindi, sem gefur hrátt eða hreinsað pektín:

Styrkur: Einbeittu síuvökvanum að 1/4-1/5 af upprunalegu rúmmáli þess með því að nota lofttæmisþjöppu við 50-60 gráður, minnkaðu magn útfellingar sem þarf.

Úrkoma: Bætið 95% etanóli hægt út í þykknið þar til endanlegur etanólstyrkur nær 60%-70% (rúmmálshluti), hrærið stöðugt í. Látið standa í 4-8 klst. Pektínið fellur út sem hvítt flocculent botnfall vegna minnkaðs leysni.

Síun og þvottur: Síuðu með Buchner trekt, safnaðu botnfallinu og þvoðu 2-3 sinnum í röð með 70% etanóli og 95% etanóli til að fjarlægja leifar af sýru og leysanlegum sykrum.

Þurrkun og mölun: Settu þvegna pektínbotnfallið í lofttæmandi ofn við 45-50 gráður til að þorna, malaðu síðan til að fá hrátt pektín. Fyrir háhreint pektín er hægt að nota frekari skilun eða jónaskipta plastefnisaðferðir til að fjarlægja óhreinindi.

 

III. Lykilferliskröfur

Sýrustjórnun: Halda verður pH útdráttarlausnarinnar á milli 1,5 og 3,0. Of lágt pH mun leiða til niðurbrots pektínsameinda en of hátt pH mun leiða til ófullnægjandi upplausnar pektíns.

 

Ultrasonic Parameter Matching: Úthljóðsafl og tíðni þarf að stilla í samræmi við kornastærð hráefnisins; stærri kornastærðir þurfa meiri kraft. Útdráttartíminn ætti ekki að vera of langur; Ef farið er yfir viðmiðunarmörkin hægir á uppskeruvexti og eykur orkunotkun.

 

Hitastigsstöðugleiki: Fylgjast þarf með hitastigi í rauntíma meðan á útdrætti stendur til að forðast að hitastig fari yfir 60 gráður vegna úthljóðs hitauppstreymisáhrifa. Hægt er að ná hitastýringu í gegnum kælikerfi búnaðarins.

Útfellingarskammtur: Endanleg etanólstyrkur verður að vera stranglega stjórnaður á milli 60% og 70%. Undir 60% er ekki hægt að fella pektín alveg út; yfir 70% mun það auka óhreinindaúrkomu.

 

IV. Varúðarráðstafanir
Tabú fyrir formeðferð hráefnis:
Þurrkunarhitastig ætti ekki að fara yfir 60 gráður, annars mun það valda pektíneðlismyndun. Eftir pulverization verður að innsigla hráefnið og geyma það til að koma í veg fyrir rakaupptöku og klumpingu.

 

Við fitueyðingu og sykurhreinsun verður að endurvinna etanól til að draga úr kostnaði og forðast umhverfismengun.

Varúðarráðstafanir við notkun búnaðar:
Hreinsa þarf úthljóðsútdráttartankinn reglulega til að koma í veg fyrir að leifar af pektíni og óhreinindum festist við yfirborð ultrasonic rannsakans, sem hefur áhrif á úthljóðsvirkni.

 

Halda verður áfram að hræra meðan á útdrætti stendur til að koma í veg fyrir að hráefnisagnir setjist neðst á tankinum, sem leiðir til ófullnægjandi staðbundinnar úthljóðsstyrks.

Þegar búnaðurinn er í gangi má ekki opna tankinn til að koma í veg fyrir að úthljóðsbylgjur valdi skaða á mannslíkamanum (svo sem heyrnarskaða eða húðertingu).

 

Varúðarráðstafanir varðandi geymslu pektíns:
Þurrkað pektín ætti að geyma á þurrum, köldum og loftræstum stað, forðast raka og ljós til að koma í veg fyrir niðurbrot á eiginleikum pektíngelsins.

Til-langtíma geymslu er hægt að innsigla það og geyma það í kæli (4 gráður), með geymsluþol yfir 12 mánuði.

Umhverfis- og öryggiskröfur: Vökvi úrgangsúrgangs verður að hlutleysa í hlutlausan fyrir losun til að forðast súrt skólpmengun jarðvegs og vatnsgjafa.

 

Etanól er eldfimt; halda í burtu frá opnum eldi við úrkomu og þvottaferli og tryggja vel-loftræst rekstrarumhverfi.