بازده بالاتر استخراج پکتین با استفاده از دستگاه اولتراسونیک هموژنایزر صنعتی
استفاده از اولتراسونیک منجر به بازده بالای استخراج پکتین با کیفیت بالا می شود. با استفاده از فراصوت (اولتراسونیک)، پکتین های با ارزش را می توان به طور موثر از ضایعات میوه (به عنوان مثال، محصولات جانبی از فرآوری آب میوه) و سایر مواد خام بیولوژیکی تولید کرد. استخراج پکتین با التراسونیک بازده تولید بالاتر، کیفیت عالی پکتین و روش استخراج سریع تر، بر سایر تکنیک‌های استخراج برتری دارد.
تشدید استخراج پکتین توسط فراصوت (اولتراسونیک)
پکتین به عنوان یک عامل ژل کننده، امولسیون کننده و غلیظ کننده در بسیاری از محصولات غذایی و همچنین به عنوان یک ماده در لوازم آرایشی و دارویی استفاده می شود. استخراج پکتین صنعتی به صورت معمول از طریق استخراج با آب گرم انجام می شود، جایی که مواد خام مانند پوست مرکبات، تفاله سیب و سایر ضایعات میوه در آب داغ 60 تا 100 درجه سانتیگراد با pH پایین (تقریباً pH 1.5 تا 3.5) برای مدت طولانی خیس می شوند. این امر استخراج با استفاده از آب گرم معمولی را به یک فرآیند زمان‌بر و انرژی‌بر تبدیل می‌کند که اغلب حتی برای آزاد کردن کامل پکتین موجود در مواد خام نیز کارآمد نیست.
به منظور غلبه بر ناکارآمدی روش تولید مرسوم، استخراج اولترا سونیک با دستگاه اولتراسونیک هموژنایزر صنعتی به عنوان یک تکنیک تشدید کننده فرآیند استفاده می شود که زمان استخراج را کاهش می دهد و بازده استخراج پکتین را به طور قابل توجهی در مقایسه با استخراج آب گرم سنتی افزایش می دهد.
مزیت استخراج پکتین اولتراسونیک
استخراج التراسونیک با دستگاه اولتراسونیک هموژنایزر صنعتی در بسیاری از زمینه های تولید نظیر عصاره های گیاهی برای غذاها، مکمل ها، داروها و لوازم آرایشی استفاده می گردد. یک مثال بسیار برجسته از استخراج اولتراسونیک، استخراج کورکومین از زردچوبه است.
استخراج آلتراسونیک با دستگاه اولتراسونیک هموژنایزر صنعتی یک تکنیک استخراج غیر حرارتی است که در نتیجه از ترکیبات زیست فعال در برابر تخریب حرارتی جلوگیری می کند. تمام پارامترهای فرآیند التراسونیک، مانند دامنه، شدت، زمان، دما و فشار را می توان دقیقاً کنترل کرد. این امکان کنترل دقیق فرآیند و کیفیت را فراهم می کند و تکرار و باز تولید آن را پس از به دست آوردن نتایج استخراج آسان می کند. تکرارپذیری قابل اعتماد فرآیندها با استفاده از فراصوت (اولتراسونیک)، که به استانداردسازی فرآیندها و محصولات کمک می‌کند به تولیدکنندگان عصاره کمک شایانی می کند.
پارامترهای فرآیند استخراج پکتین اولتراسونیک
-
شدت فراصوت (اولتراسونیک)
-
دما
-
مقدار pH
-
زمان
-
اندازه ذرات ماده خام
تعیین پارامترهای فرآیند مربوطه، امکان بهینه سازی فرآیند استخراج اولتراسونیک با بالاترین راندمان و کیفیت عالی عصاره را به تولیدکننده می دهد. به عنوان مثال، اندازه ذرات مواد خام (به عنوان مثال، پوست مرکبات) یک عامل مهم است: اندازه ذرات کوچکتر به معنای سطح بالاتری برای تأثیر امواج اولتراسونیک است. اندازه ذرات کوچک، و در نتیجه بازده پکتین بالاتر، درجه کمتر متیلاسیون (methylation) و نسبت بزرگتر مناطق رامنوگالاکتورونان (rhamnogalacturonan) می شود.
مقدار pH حلال استخراج (یعنی آب + اسید) یکی دیگر از پارامترهای ضروری است. هنگامی که پکتین در شرایط اسیدی استخراج می‌شود، بسیاری از نواحی منشعب رامنوگالاکتورونان پلیمر تجزیه می‌شوند، به طوری که عمدتاً مناطق "مستقیم" هموگالاکتورونان (homogalacturonan) با چند مولکول قند خنثی متصل به زنجیره خطی اصلی یا در آن باقی می‌مانند.
استخراج پکتین اولتراسونیک زمان استخراج را کاهش می دهد و دمای فرآیند مورد نیاز را کاهش می دهد که احتمال اصلاح ناخواسته پکتین توسط اسیدها را کاهش می دهد. این امر امکان استفاده از اسیدها را در شرایط محدود به منظور اصلاح پکتین ها دقیقاً مطابق با نیازهای محصول به تولید کننده ارائه می دهد.
چه چیزی باعث می شود که استخراج پکتین اولتراسونیک بسیار کارآمد باشد؟
التراسونیک به طور مستقیم بر تورم، سوراخ شدن و شکستن دیواره های سلولی تأثیر می گذارد. انتقال جرم ناشی از الترا سونیک باعث هیدراته شدن مواد پکتینوز در لایه میانی می شود که منجر به تجزیه بافت های گیاهی می شود. کاویتاسیون اولتراسونیک و نیروهای برشی مستقیماً بر دیواره سلولی تأثیر می گذارد و آنها را باز می کند. این مکانیسم ها منجر به نتایج بسیار کارآمد استخراج اولتراسونیک می شود.
آزمایش ها نشان می دهد که پکتین استخراج شده با التراسونیک (استخراج شده به کمک کاویتاسیون صوتی، به اختصار ACAE) که وزن مولکولی و درجه متوکسیلاسیون (methoxylation) کمتری داشت. همچنین آنالیز شیمیایی و FT-IR نشان می دهد که پکتین با استخراج آلتراسونیک با دستگاه اولتراسونیک هموژنایزر صنعتی، در ناحیه رامنوگالاکتورونان-I با زنجیره های جانبی طولانی در مقایسه با پکتین استخراج شده با حرارت معمولی غنی تر بود. مصرف انرژی برای استخراج پکتین اولتراسونیک به طور قابل توجهی کمتر از روش گرمایش معمولی بود که نشان دهنده کاربرد بسیار مقرون به صرفۀ آن برای مقیاس تولید صنعتی است.
وانگ و همکارانش (2017) همچنین تاکید می کنند که استخراج با کمک فراصوت (اولتراسونیک) در مقایسه با استخراج گرمایش معمولی، یک فرآیند اقتصادی تر و سازگار با محیط زیست با راندمان بالاتر و هزینه کمتر است.
استخراج پکتین اولتراسونیک با دستگاه اولتراسونیک هموژنایزر صنعتی چگونه کار می کند؟
استخراج اولتراسونیک بر اساس اثرات سونومکانیکی امواج اولتراسونیک با شدت بالا است. برای تشدید استخراج پکتین از طریق فراصوت (اولتراسونیک)، امواج اولتراسونیک با قدرت بالا از طریق یک پروب اولتراسونیک (همچنین به نام اولتراسونیک هورن (Horn) یا سونوترود (Sonotrode)) به محیط مایع، یعنی دوغاب شامل مواد خام حاوی پکتین و حلال، تابیده می‌شوند. امواج التراسونیک از طریق مایع منتشر می شوند و چرخه های متناوب فشار کم / فشار بالا ایجاد می کنند. در چرخه های کم فشار، حباب های خلاء بسیار ریز (به اصطلاح حباب های کاویتاسیون) ایجاد می شوند که در چندین چرخه فشار رشد می کنند. در طی چرخه های رشد حباب، گازهای محلول در مایع وارد حباب خلاء می شوند، به طوری که حباب خلاء به حباب های گاز در حال رشد تبدیل می شود. در یک اندازه مشخص، زمانی که حباب ها نتوانند انرژی بیشتری جذب کنند، در طی یک چرخه فشار بالا به شدت منفجر می شوند. انفجار حباب منجر به تولید نیروهای کاویتاسیونی شدید، از جمله دما و فشار بسیار بالا (که به ترتیب تا 4000K و 1000atm می رسد) می گردد، که باعث ایجاد اختلاف دما و اختلاف فشار بسیار بالا می گردد. این تلاطم ها و نیروهای برشی ایجاد شده توسط فراصوت (اولتراسونیک) سلول های گیاه را می شکنند و پکتین های درون سلولی را در حلال مبتنی بر آب آزاد می کنند. از آنجایی که کاویتاسیون اولتراسونیک انتقال جرم بسیار شدیدی را ایجاد می کند، فراصوت (اولتراسونیک) منجر به بازده فوق العاده بالا در یک زمان پردازش بسیار کوتاه می شود.
پکتین های استخراج شده از ضایعات میوه
ضایعات میوه مانند پوست، بقایای پالپ میوه (پس از فشار دادن و گرفتن آب میوه) و سایر محصولات جانبی میوه اغلب منابع غنی پکتین هستند. در حالی که ضایعات میوه اغلب به عنوان خوراک دام استفاده می شود، استخراج پکتین استفاده ارزشمندتری از ضایعات میوه است. استخراج پکتین اولتراسونیک در حال حاضر با موفقیت با پوست مرکبات (مانند پرتقال، نارنگی، گریپ فروت)، پوست خربزه، تفاله سیب، تفاله چغندر قند، پوست انبه، ضایعات گوجه فرنگی، و همچنین میوه جک فروت، میوه پشن فروت، پوست انجیر و ... انجام شده است.
مطالعات موردی استخراج پکتین اولتراسونیک
با توجه به معایب استخراج مرسوم پکتین توسط گرما، تحقیقات آکادمیک و صنعت قبلاً جایگزین های نوآورانه ای مانند استخراج اولتراسونیک را بررسی کرده اند. بنابراین، اطلاعات زیادی از پارامترهای فرآیند برای مواد اولیه مختلف و همچنین داده‌های بهینه‌سازی فرآیند در دسترس است.
استخراج اولتراسونیک پکتین از تفاله سیب
Dranca and Oroian (2019) فرآیند استخراج پکتین به کمک اولتراسونیک از تفاله سیب را با اعمال شرایط مختلف اولتراسونیک و با استفاده از طراحی سطح پاسخ باکس- بنکن Box-Behnken بررسی کردند. آنها دریافتند که دامنه اولتراسوند به شدت بر بازده و درجه استری شدن پکتین استخراج شده تأثیر می گذارد، در حالی که pH استخراج تأثیر زیادی بر هر سه پاسخ، یعنی بازده، محتوای GalA و درجه استری شدن دارد. شرایط بهینه برای استخراج دامنه 100٪، pH 1.8، نسبت جامد به مایع 1:10 گرم در میلی لیتر و سونیکاسیون 30 دقیقه بود. در این شرایط، عملکرد پکتین 9.183 درصد و دارای 98.127 گرم در 100 گرم GalA و 83.202 درصد درجه استری شدن بود. برای تنظیم نتایج پکتین استخراج‌شده با اولتراسونیک در رابطه با پکتین تجاری، نمونه پکتین به‌دست‌آمده با استخراج اولتراسونیک در شرایط بهینه با نمونه‌های تجاری مرکبات و پکتین سیب با استفاده از FT-IR، DSC، آنالیز رئولوژیکی و SEM مقایسه شد.
دو تکنیک اول برخی از ویژگی‌های نمونه پکتین استخراج‌شده توسط استخراج اولتراسونیک مانند محدوده توزیع باریک‌تر وزن مولکولی، آرایش مولکولی منظم و درجه بالایی از استری‌سازی که مشابه پکتین‌های سیب تجاری موجود بود را نشان دادند. تجزیه و تحلیل ویژگی‌های مورفولوژیکی نمونه به‌دست‌آمده از طریق فراصوت (اولتراسونیک) نشان‌دهنده یک الگوی تعیین بین توزیع اندازه قطعات این نمونه و محتوای GalA آن در یک طرف و ظرفیت جذب آب از طرف دیگر است. ویسکوزیته محلول پکتین استخراج شده با اولتراسونیک بسیار بیشتر از محلول های ساخته شده با پکتین تجاری بود که شاید به دلیل غلظت بالای اسید گالاکترونیک باشد. هنگامی که درجه بالای استری شدن را نیز در نظر می گیریم، این ممکن است توضیح دهد که چرا ویسکوزیته برای پکتین استخراج شده با اولتراسونیک بالاتر است. محققان به این نتیجه رسیدند که خلوص، ساختار و رفتار رئولوژیکی پکتین استخراج شده با استخراج اولتراسونیک از تفاله سیب Malus domestica ‘Fălticeni’ نشان دهنده کاربردهای امیدوارکننده این فیبر محلول است.
دلایل برتری روش استخراج پکتین:
-
پردازش سریع‌تر
-
شرایط پردازش ملایم‌تر
-
راندمان کلی بالاتر
-
عملکرد ساده و ایمن
-
بازگشت سرمایۀ سریع
استخراج کننده اولتراسونیک با کارایی بالا برای تولید پکتین
استخراج اولتراسونیک با دستگاه اولتراسونیک هموژنایزر صنعتی یک فناوری پردازش قابل اعتماد است که تولید پکتین های با کیفیت بالا را از مواد اولیه مختلف مانند محصولات جانبی مرکبات و پوست، تفاله سیب و بسیاری مواد دیگر تسهیل و تسریع می کند. دستگاههای التراسونیک فاپن طیف کاملی از دستگاه های فراصوت (اولتراسونیک) آزمایشگاهی تا سیستم های استخراج صنعتی را پوشش می دهد. بدین ترتیب، ما در شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر می‌توانیم مناسب‌ترین دستگاه اولتراسونیک را با توجه به ظرفیت فرآیند پیش‌بینی‌شده به شما ارائه دهیم. کارشناسان مجرب ما، از تست های امکان سنجی و بهینه سازی فرآیند تا نصب سیستم اولتراسونیک شما در سطح تولید نهایی به شما کمک خواهند کرد.
سایز کوچک استخراج کننده های اولتراسونیک ما و همچنین انعطاف بالای گزینه های نصب باعث می شود که حتی در کارخانه های کوچک پردازش پکتین و در فضای کوچک هم قابل نصب باشند. پردازنده های اولتراسونیک به سادگی در تاسیسات تولید مواد غذایی، داروسازی و مکمل های غذایی نصب می شوند.
تجهیزات استخراج اولتراسونیک فاپن
مجموعه محصولات فراصوت (اولتراسونیک) فاپن طیف کاملی از استخراج کننده های اولتراسونیک با کارایی بالا از مقیاس کوچک تا بزرگ را پوشش می دهد. لوازم جانبی اضافی امکان مونتاژ آسان ترین پیکربندی دستگاه اولتراسونیک را برای فرآیند استخراج پکتین شما فراهم می کند. تنظیم بهینه اولتراسونیک به ظرفیت، حجم، مواد خام، مدل فرآیند (بچ یا پیوسته و برخط) و جدول زمانی پیش بینی شده بستگی دارد.
بچ و پیوسته (ظرف آزمایش و خط پیوسته تولید)
دستگاه اولتراسونیک فاپن را می توان برای پردازش دسته ای و یا مداوم استفاده کرد. پردازش دسته ای اولتراسونیک برای آزمایش فرآیند، بهینه سازی و سطح تولید کوچک تا متوسط ایده آل است. برای تولید حجم زیادی از پکتین، پردازش پیوسته ممکن است سودمندتر باشد. یک فرآیند اختلاط خطی پیوسته نیاز به راه اندازی پیچیده دارد - شامل پمپ، شیلنگ ها یا لوله ها و مخازن - اما بسیار کارآمد و سریع است و به کار بسیار کمتری نیاز دارد. شرکت فاپن مناسب ترین روش تنظیم را برای حجم استخراج و اهداف فرآیند شما دارد.
استخراج کننده های اولتراسونیک برای هر ظرفیت محصول
گستره محصولات فاپن طیف کاملی از پردازنده‌های اولتراسونیک از دستگاههای فراصوت (اولتراسونیک) آزمایشگاهی و سیستم‌های آزمایشی تا پردازنده‌های اولتراسونیک کاملاً صنعتی با ظرفیت پردازش بالا را پوشش می‌دهد. طیف کامل محصولات به ما این امکان را می دهد که مناسب ترین استخراج کننده اولتراسونیک را برای مواد خام حاوی پکتین، ظرفیت فرآیند و اهداف تولید به شما ارائه دهیم.
سیستم‌های رومیزی اولتراسونیک برای آزمایش‌های امکان‌سنجی و بهینه‌سازی فرآیند ایده‌آل هستند. افزایش مقیاس خطی بر اساس پارامترهای فرآیند تعیین شده با دستگاه آزمایشگاهی، افزایش ظرفیت های پردازش از ظروف آزمایشگاهی به تولید کاملا تجاری را بسیار آسان می کند. افزایش مقیاس را می توان با نصب یک واحد استخراج کننده اولتراسونیک قوی تر یا کارکرد همزمان چندین دستگاه اولتراسونیک به صورت موازی انجام داد.
دامنه های دقیق قابل کنترل برای نتایج بهینه
تمام دستگاه های اولتراسونیک فاپن دقیقاً قابل کنترل هستند. دامنه یکی از پارامترهای فرآیندی حیاتی است که بر کارایی و اثربخشی استخراج پکتین با امواج فراصوت (اولتراسونیک) از میوه ها و ضایعات زیستی تأثیر می گذارد. تمام پردازنده های فاپن امکان تنظیم دقیق دامنه را فراهم می کنند. سونوترودها و هورن های بوستر لوازم جانبی هستند که اجازه می دهند دامنه را در محدوده وسیع تری تغییر دهید. پردازنده‌های اولتراسونیک صنعتی فاپن می‌توانند دامنه‌های بسیار بالایی را ارائه دهند و شدت اولتراسونیک مورد نیاز را برای کاربردهای سخت ارائه دهند. دامنه های تا 200 میکرومتر را می توان به راحتی به طور مداوم در عملکرد 24/7 اجرا کرد.
تنظیمات دامنه دقیق و نظارت دائمی بر پارامترهای فرآیند اولتراسونیک از طریق نرم افزار هوشمند به شما این امکان را می دهد که مواد خام خود را با موثرترین شرایط اولتراسونیک تصفیه کنید. استحکام تجهیزات مافوق صوت فاپن امکان عملیات 24/7 در وظایف سنگین و در محیط‌های سخت را فراهم می‌کند. این باعث می شود که تجهیزات مافوق صوت فاپن به ابزار کاری قابل اعتمادی تبدیل شود که نیازهای استخراج شما را برآورده می کند.
تست آسان و بدون ریسک
فرآیندهای اولتراسونیک را می توان کاملاً خطی مقیاس کرد. این بدان معناست که هر نتیجه ای که با استفاده از دستگاه اولتراسونیکاتور آزمایشگاهی یا رومیزی به دست آورده اید، می تواند با استفاده از پارامترهای فرآیند دقیقاً به همان خروجی مقیاس شود. این امر فراصوت (اولتراسونیک) را برای آزمایش امکان سنجی بدون ریسک، بهینه سازی فرآیند و اجرای بعدی در تولید تجاری ایده آل می کند. با ما تماس بگیرید تا بدانید که چگونه فراصوت (اولتراسونیک) می تواند تولید عصاره پکتین شما را افزایش دهد.
قیمت دستگاه التراسونیک هموژنایزر فاپن
قیمت دستگاه هموژنایزر ایرانی بسته به نوع دستگاه هموژنایزر آزمایشگاهی، دستگاه هموژنایزر نیمه صنعتی و دستگاه هموژنایزر صنعتی متفاوت است. معمولاً توان دستگاه هموژنایزر نیمه صنعتی 3 تا 5 برابر دستگاه هموژنایزر آزمایشگاهی است ولی قیمت آن در حدود2 تا 2.5 برابر قیمت هموژنایزر آزمایشگاهی می باشد. همچنین توان یک دستگاه هموژنایزر صنعتی در حدود 3 تا 5 برابر دستگاه هموژنایزر نیمه صنعتی و 10 تا 14 برابر دستگاه هموژنایزر آزمایشگاهی است ولی قیمت هموژنایزر صنعتی در حدود 2 تا 3 برابر دستگاه هموژنایزر نیمه صنعتی می باشد. ولی به هر حال قیمت هموژنایزر قیمت بسیار مقرون به صرفه ای است چون دستگاه التراسونیک (اولتراسونیک) با درآمدزایی بسیار بالا قیمت دستگاه التراسونیک (اولترا سونیک) را جبران می کند.
جهت کسب اطلاع از قیمت دستگاه هموژنایزر آزمایشگاهی و قیمت دستگاه هموژنایزر صنعتی با شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن) تماس بگیرید. همکاران ما ضمن مشاوره دقیق در خصوص خرید دستگاه هموژنایزر مورد نیاز صنعت شما، خرید دستگاه التراسونیک مقرون به صرفه را به شما پیشنهاد می دهند. زیرا خرید دستگاه هموژنایزر با توجه به طیف وسیع هموژنایزر ایرانی ساخت شرکت فاپن و قیمت دستگاه التراسونیک ایرانی، نیاز به امکان سنجی، تست آزمایشگاهی، تست نیمه صنعتی یا پایلوت و تست صنعتی دارد تا بهترین نتیجه در خرید دستگاه هموژنایزر را داشته باشد.
برای مشاهده دستگاه های نصب و راه اندازی شده در صنایع غذایی لینک های زیر را ببینید:
نصب و راه اندازی سامانه عصاره گیری التراسونیک
https://www.aparat.com/v/agRAm
سامانه عصاره گیری التراسونیک
https://www.aparat.com/v/mcqux
تولید سس بالزامیک با التراسونیک
https://www.aparat.com/v/uxoVe
تولید نانوامولسیون با دستگاه التراسونیک هموژنایزر نیمه صنعتی