نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
2 استاد گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس
3 گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.
چکیده
پکتین به‌دست آمده از پوست و ضایعات مرکبات در صنایع مختلفی از جمله صنایع غذایی کاربرد دارد. در مقیاس صنعتی، برای جداسازی مواد زیستی از سیالات و شفاف‌سازی سیال، روش فیلتر کردن کاربرد گسترده‌ای دارد. از روش‌های متداول برای تصفیه محلول اسیدی به منظور استخراج پکتین در مقیاس انبوه، استفاده از ترکیب نیروی خلأ و فیلترهای غشایی است. هدف از این پژوهش، بررسی متغیرهای مهم فیلتر غشایی تحت خلأ شامل: میزان ضخامت پرلیت (1، 1.5 و 2 سانتی‌متر)، اندازه ذرات کمک-فیلتر (20، 60 و 100 میکرون)، و میزان خلأ (0.2، 0.4 و 0.6 بار) است که بر بازده تولید پکتین، درجه استریفیکاسیون و میزان گالاکتورونیک اسید اثرگذار است. نتایج ارزیابی نشان داد که اندازه ذرات پرلیت و ضخامت لایه بر متغیر وابسته بازده استخراج (سطح احتمال 5 درصد) معنی‌دار است. با افزایش اندازه ذرات پرلیت از 20 میکرون به 100 میکرون، بازده استخراج دو برابر افزایش یافت (از 7 به 14 درصد رسید). افزایش ضخامت لایه پرلیت از 1 به 2 سانتی‌متر، بازده تولید پکتین را از 20 درصد به 10 درصد کاهش داد. بیشترین میزان گالاکتورونیک اسید در ذرات 20 میکرون و ضخامت 2 سانتی‌متر مشاهده شد. از سوی دیگر، درجه استری پکتین استخراج‌شده در محدوده 5±70 درصد متغیر بود که میزان استری شدن متأثر از شرایط استخراج است. شرایط بهینه استخراج در 0.38 بار، اندازه ذرات پرلیت 56 میکرون و سطح ضخامت 2 سانتی‌متر با نرم افزار مشخص گردید. یافته‌های حاصل از پژوهش حاضر در انتقال این فناوری از مقیاس آزمایشگاهی به مقیاس تجاری به منظور استخراج پکتین مؤثر خواهد بود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Effect of Vacuum-Membrane Filtering on Quality Attributes and Extraction Efficiency of Pectin from Citrus Peel
نویسندگان [English]
- shoaib gholami 1
- saeid minaei 2
- alireza mahdavian 3
1 Biosystems Engineering Department, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University (TMU), Tehran, Iran
2 Professor of Biosystems Engineering, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University.
3 Assistant Professor of Biosystems Engineering, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University.
چکیده [English]
Pectin, which is made from citrus peel and waste, is one of the most commonly used compounds in the food industry. For large scale production, a combination of membrane-vacuum filtering has been suggested as an alternative to traditional methods of purifying the acidic solution for pectin extraction. This study investigates the main factors regarding membrane filtering system for separation of fibrous materials from an acidic pectin solution under vacuum. These factors which include: filter-aid-particle size, amount of filter-aid (perlite) added to the solution, and the vacuum level, affect production efficiency, degree of esterification, and galacturonic acid content. Pectin extraction efficiency is an important criterion for evaluating the filtration system and test results showed that both perlite particle size and perlite-layer thickness significantly affect this dependent variable. By increasing the perlite particle size from 20 to 100 microns, the extraction efficiency has doubled. This is while increasing the perlite layer thickness from 1 cm to 2 cm cuts the efficiency in half (from 20% to 10%). The highest galacturonic acid content was obtained with 2cm perlite thickness and 20-microns particle diameter. The degree of esterification was affected by the extraction conditions, and results revealed that the extracted pectin samples have an esterification degree of 70±5%. The optimum extraction conditions were determined by the software to be: 2 cm perlite-layer thickness and 56-microns filter-aid particle size at a vacuum level of 0.38 bars. Findings of this study can be utilized in the industrial scale implementation of a biomaterial separation system using vacuum-membrane filtering.
کلیدواژه‌ها [English]
- Galacturonic Acid content
- Perlite
- Orange waste
- Esterification
- Filter Aid
- Response-Surface Methodology
- Mathematical Modeling
)