अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण उपकरण का उपयोग करके सेब, क्विंस छिद्र और संतरे के छिलके से पेक्टिन निकालने की व्यवहार्यता और प्रक्रिया योजना

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण उपकरण सेब पोमेस, क्विंस पोमेस और संतरे के छिलके से पेक्टिन को प्रभावी ढंग से निकाल सकते हैं। पारंपरिक गर्म पानी निष्कर्षण और एसिड निष्कर्षण विधियों की तुलना में, यह उच्च निष्कर्षण दक्षता, कम निष्कर्षण समय, कम तापमान और उच्च पेक्टिन उपज और शुद्धता जैसे महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है। इसका मुख्य सिद्धांत पौधों की कोशिका दीवारों के सेल्यूलोज और हेमिकेल्यूलोज संरचनाओं को बाधित करने के लिए गुहिकायन प्रभाव, यांत्रिक कंपन प्रभाव और अल्ट्रासाउंड के थर्मल प्रभाव का उपयोग करता है, उच्च तापमान के कारण पेक्टिन आणविक संरचना को होने वाले नुकसान को कम करते हुए कोशिका दीवारों से पेक्टिन के विघटन को तेज करता है।

I. पेक्टिन निष्कर्षण का मुख्य सिद्धांत (अल्ट्रासोनिक संवर्धन तंत्र)

गुहिकायन प्रभाव: जब अल्ट्रासाउंड निष्कर्षण तरल में फैलता है, तो यह कई छोटे बुलबुले उत्पन्न करता है। ये बुलबुले तेजी से फैलते हैं और फूटते हैं, तात्कालिक उच्च दबाव और प्रभाव बल छोड़ते हैं, सीधे पोमेस/संतरे के छिलके की कोशिका दीवारों को फाड़ देते हैं, जिससे कोशिकाओं के भीतर पेक्टिन तेजी से निष्कर्षण तरल में घुल जाता है।

यांत्रिक कंपन प्रभाव: अल्ट्रासाउंड की उच्च आवृत्ति कंपन सामग्री कणों पर एक मजबूत यांत्रिक सरगर्मी प्रभाव उत्पन्न करती है, जिससे निष्कर्षण तरल और सामग्री की सतह के बीच एकाग्रता अंतर कम हो जाता है, और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण प्रक्रिया में तेजी आती है। थर्मल प्रभाव: अल्ट्रासाउंड की ऊर्जा स्थानीय ट्रेस गर्मी में परिवर्तित हो जाती है, जो अर्क की आणविक गति दर को बढ़ा सकती है, लेकिन समग्र तापमान पारंपरिक हीटिंग निष्कर्षण की तुलना में बहुत कम है, उच्च तापमान के कारण पेक्टिन क्षरण से बचा जाता है और पेक्टिन के आणविक भार और जेलेशन गुणों को सुनिश्चित करता है।

 

द्वितीय. विशिष्ट प्रक्रिया प्रवाह (सेब पोमेस, क्विंस पोमेस और संतरे के छिलके पर लागू)

1. कच्चे माल का पूर्व उपचार पूर्व उपचार पेक्टिन उपज और शुद्धता का निर्धारण करने वाला एक महत्वपूर्ण कदम है, जिसके लिए कच्चे माल से अशुद्धियों और हस्तक्षेप करने वाले घटकों को हटाने की आवश्यकता होती है:
* धुलाई और अशुद्धता हटाना: सेब पोमेस, क्विंस पोमेस और संतरे के छिलके को साफ पानी से धोएं ताकि छिलके की सतह पर गंदगी, कीटनाशक के अवशेष और पोमेस से फलों के गूदे के टुकड़े निकल जाएं।

* सुखाना और पीसना: धुले हुए कच्चे माल को स्थिर वजन (नमी की मात्रा) तक सूखने के लिए 40-60 डिग्री ओवन में रखें<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. डीफ़ैटिंग और डीशुगरिंग (वैकल्पिक, पेक्टिन शुद्धता में सुधार करने के लिए): यदि कच्चे माल में उच्च तेल सामग्री या घुलनशील चीनी सामग्री है (उदाहरण के लिए, संतरे के छिलके में आवश्यक तेल होते हैं), तो इसे 95% इथेनॉल में 1:5 (जी/एमएल) के सामग्री अनुपात में 2 घंटे के लिए भिगोया जा सकता है, फिर डीफ़ैटिंग और डीसुगरिंग के लिए रिफ्लक्स किया जा सकता है। निस्पंदन के बाद, तेल और ऑलिगोसेकेराइड जैसी अशुद्धियों को हटाने के लिए इसे सुखाया जाता है, जिससे उन्हें बाद के निष्कर्षण के दौरान पेक्टिन के साथ जुड़ने से रोका जा सके।

 

2. अल्ट्रासोनिक -सहायक पेक्टिन निष्कर्षण: यह चरण महत्वपूर्ण है और इसके लिए निष्कर्षण मापदंडों के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जो कच्चे माल के आधार पर थोड़ा भिन्न होता है।

**निष्कर्षण समाधान तैयार करना:** पेक्टिन एक अम्लीय पॉलीसेकेराइड है और इसे अम्लीय परिस्थितियों में भंग करने की आवश्यकता होती है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले निष्कर्षण समाधान हाइड्रोक्लोरिक एसिड, साइट्रिक एसिड, या ऑक्सालिक एसिड समाधान होते हैं, जिनकी सांद्रता 0.05-0.2 mol/L के बीच नियंत्रित होती है। ऑक्सालिक एसिड घोल कच्चे माल में कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को केलेट कर सकता है, जिससे पेक्टिन क्रॉस-लिंकिंग और अवक्षेपण कम हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक उपज होती है और यह संतरे के छिलके और सेब पोमेस के लिए अधिक उपयुक्त हो जाता है।
**सामग्री-से-तरल अनुपात समायोजन:** कच्चे माल के पाउडर और निष्कर्षण घोल को 1:15{6}}1:30 (जी/एमएल) के अनुपात में मिलाएं और एक अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण बर्तन में रखें। कम सामग्री-तरल अनुपात से अपर्याप्त द्रव्यमान स्थानांतरण होगा, जबकि उच्च अनुपात बाद की एकाग्रता की लागत में वृद्धि करेगा।

निष्कर्षण ऑपरेशन: तरल को अच्छी तरह से मिलाने के बाद, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण उपकरण चालू करें और निर्धारित मापदंडों के अनुसार निकालें। उपकरण की हीटिंग को कम करने और स्थानीय ओवरहीटिंग से बचने के लिए प्रक्रिया के दौरान रुक-रुक कर अल्ट्रासोनिकेशन किया जा सकता है (5 मिनट की अल्ट्रासोनिकेशन के बाद 1 मिनट का विराम)। निष्कर्षण के बाद, 400-600 जाल स्क्रीन के माध्यम से फ़िल्टर करें और निस्पंद (पेक्टिन युक्त) एकत्र करें। उपज में सुधार के लिए अवशेषों को दोबारा निकाला जा सकता है।

3. पेक्टिन पृथक्करण और शुद्धिकरण: अशुद्धियों को दूर करने के लिए अर्क में मौजूद पेक्टिन को अलग करने और अवक्षेपित करने की आवश्यकता होती है, जिससे कच्चा या परिष्कृत पेक्टिन प्राप्त होता है:

एकाग्रता: 50-60 डिग्री पर वैक्यूम कंसंट्रेटर का उपयोग करके निस्पंद को उसकी मूल मात्रा के 1/4-1/5 तक केंद्रित करें, जिससे आवश्यक अवक्षेप की मात्रा कम हो जाए।

वर्षा: सांद्रण में धीरे-धीरे 95% इथेनॉल मिलाएं जब तक कि अंतिम इथेनॉल सांद्रता 60%-70% (मात्रा अंश) तक न पहुंच जाए, लगातार हिलाते रहें। 4-8 घंटे तक खड़े रहने दें। घुलनशीलता में कमी के कारण पेक्टिन एक सफेद फ़्लोकुलेंट अवक्षेप के रूप में अवक्षेपित हो जाएगा।

निस्पंदन और धुलाई: बुचनर फ़नल का उपयोग करके फ़िल्टर करें, अवक्षेप एकत्र करें, और अवशिष्ट एसिड और घुलनशील शर्करा को हटाने के लिए 70% इथेनॉल और 95% इथेनॉल के साथ क्रमिक रूप से 2-3 बार धोएं।

सुखाना और पीसना: धुले हुए पेक्टिन अवक्षेप को सूखने के लिए वैक्यूम ओवन में 45{2}}50 डिग्री पर रखें, फिर कच्चा पेक्टिन प्राप्त करने के लिए पीस लें। उच्च शुद्धता वाले पेक्टिन के लिए, अशुद्धियों को दूर करने के लिए आगे डायलिसिस या आयन एक्सचेंज राल विधियों का उपयोग किया जा सकता है।

 

तृतीय. मुख्य प्रक्रिया आवश्यकताएँ

अम्लता नियंत्रण: निष्कर्षण समाधान का पीएच 1.5 और 3.0 के बीच बनाए रखा जाना चाहिए। बहुत कम पीएच से पेक्टिन अणु का क्षरण होगा, जबकि बहुत अधिक पीएच के परिणामस्वरूप अपर्याप्त पेक्टिन विघटन होगा।

 

अल्ट्रासोनिक पैरामीटर मिलान: अल्ट्रासोनिक शक्ति और आवृत्ति को कच्चे माल के कण आकार के अनुसार समायोजित करने की आवश्यकता है; बड़े कण आकार के लिए उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है। निष्कर्षण का समय बहुत लंबा नहीं होना चाहिए; सीमा से अधिक होने पर उपज वृद्धि धीमी हो जाती है और ऊर्जा की खपत बढ़ जाती है।

 

तापमान स्थिरता: अल्ट्रासोनिक थर्मल प्रभावों के कारण 60 डिग्री से अधिक तापमान से बचने के लिए निष्कर्षण के दौरान वास्तविक समय में तापमान की निगरानी की जानी चाहिए। उपकरण की शीतलन प्रणाली के माध्यम से तापमान नियंत्रण प्राप्त किया जा सकता है।

अवक्षेपक खुराक: अंतिम इथेनॉल सांद्रता को 60% और 70% के बीच सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए। 60% से नीचे, पेक्टिन को पूरी तरह से अवक्षेपित नहीं किया जा सकता है; 70% से ऊपर, इससे अशुद्धता वर्षण में वृद्धि होगी।

 

चतुर्थ. सावधानियां
कच्चा माल पूर्व उपचार वर्जित:
सुखाने का तापमान 60 डिग्री से अधिक नहीं होना चाहिए, अन्यथा यह पेक्टिन विकृतीकरण का कारण बनेगा। चूर्णीकरण के बाद, कच्चे माल को नमी के अवशोषण और एकत्रीकरण को रोकने के लिए सील करके संग्रहित किया जाना चाहिए।

 

डीफ़ैटिंग और डीशुगरिंग के दौरान, लागत कम करने और पर्यावरण प्रदूषण से बचने के लिए इथेनॉल को पुनर्चक्रित किया जाना चाहिए।

उपकरण संचालन सावधानियाँ:
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण टैंक को नियमित रूप से साफ करने की आवश्यकता होती है ताकि अवशिष्ट पेक्टिन और अशुद्धियों को अल्ट्रासोनिक जांच की सतह पर चिपकने से रोका जा सके, जिससे अल्ट्रासोनिक दक्षता प्रभावित हो।

 

कच्चे माल के कणों को टैंक के तल पर जमने से रोकने के लिए निष्कर्षण के दौरान हिलाते रहना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप अपर्याप्त स्थानीय अल्ट्रासोनिक तीव्रता होती है।

जब उपकरण चल रहा हो, तो अल्ट्रासोनिक तरंगों को मानव शरीर को नुकसान पहुंचाने (जैसे सुनने की क्षति या त्वचा में जलन) से बचाने के लिए टैंक को नहीं खोला जाना चाहिए।

 

पेक्टिन भंडारण सावधानियाँ:
सूखे पेक्टिन को सूखी, ठंडी और हवादार जगह पर संग्रहित किया जाना चाहिए, पेक्टिन जेल गुणों के क्षरण को रोकने के लिए नमी और प्रकाश के संपर्क से बचना चाहिए।

लंबी अवधि के भंडारण के लिए, इसे 12 महीने से अधिक की शेल्फ लाइफ के साथ सील और प्रशीतित (4 डिग्री) किया जा सकता है।

पर्यावरण और सुरक्षा आवश्यकताएँ: मिट्टी और जल स्रोतों के अम्लीय अपशिष्ट जल संदूषण से बचने के लिए निष्कर्षण अपशिष्ट तरल को निर्वहन से पहले तटस्थ में तटस्थ किया जाना चाहिए।

 

इथेनॉल ज्वलनशील है; वर्षा और धुलाई प्रक्रियाओं के दौरान खुली लपटों से दूर रहें, और एक अच्छी तरह हवादार परिचालन वातावरण सुनिश्चित करें।