পেঁক্টিন নিষ্কাশনের জন্য কেন আলট্রাসনিক মেশিন ব্যবহার করা হয়?

পেক্টিন নিষ্কাশনের জন্য আল্ট্রাসোনিক মেশিনের প্রয়োজন কেন?

আল্ট্রাসোনিক-সহায়িত প্রযুক্তি প্রাকৃতিক পণ্য নিষ্কাশন ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। পেক্টিন নিষ্কাশন তিনটি প্রধান পর্যায়ে আছেঃ ত্বরিত অনুপ্রবেশ এবং অনুপ্রবেশ পর্যায়ে;প্রসারিত দ্রবীভূতকরণ এবং দ্রবীভূতকরণ পর্যায়পেকটিন একটি পলিসাকারাইড উচ্চ আণবিক যৌগ যা ফল, শিকড়, ফলের মধ্যে প্রোটোপেকটিন, পেকটিন এবং পেকটিক অ্যাসিড আকারে বিদ্যমান।উদ্ভিদ ও ফল-মূলের স্টেম এবং পাতাপেক্টিন কোষ প্রাচীরের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান এবং সেলুলোজের সাথে একসাথে কোষের মাঝারি স্তরের আঠালো গঠন করে।এটি এমন একটি আঠালো যা উদ্ভিদের টিস্যুগুলোকে একসাথে বেঁধে রাখে. পেক্টিনের প্রধান উপাদানগুলি হল গ্যালাক্টুরোনিক অ্যাসিড যা α-1, 4 গ্লাইকোসিডিক বন্ড দ্বারা সংযুক্ত এবং পলিমারগুলি নিরপেক্ষ শর্করা যেমন গ্যালাক্টোজ, আরাবিনোজ,এবং অন্যান্য সুগারবিহীন উপাদান যেমন মেথানলপেক্টিনের কাঠামো মূলত দুটি অংশের সমন্বয়ে গঠিতঃ প্রধান চেইন এবং সাইড চেইন।

উচ্চ-পলি-গ্যালাক্টুরোনিক অ্যাসিড প্রধান চেইনটি α-1, 4 গ্লাইকোসিডিক বন্ড দ্বারা সংযুক্ত D-গ্যালাক্টুরোনিক অ্যাসিড ইউনিটের সোজা চেইন দ্বারা গঠিত হয়,এবং সাইড চেইনটি প্রধানত গ্যালাক্টুরোনিক অ্যাসিড পলিসাকারিডস দ্বারা গঠিত [1]পেক্টিন, একটি প্রাকৃতিক উচ্চ আণবিক যৌগ, চমৎকার আঠালো এবং emulsifying বৈশিষ্ট্য আছে, এবং ব্যাপকভাবে খাদ্য, ফার্মাসিউটিক্যাল, দৈনিক রাসায়নিক, এবং টেক্সটাইল শিল্পে ব্যবহৃত হয়।বর্তমানে পেক্টিন নিষ্কাশনের জন্য অনেকগুলি পদ্ধতি উপলব্ধ, বিভিন্ন উদ্ভিদ এবং ফল থেকে অতিস্বনক নিষ্কাশন সহ।

আল্ট্রাসাউন্ড-সহায়তাযুক্ত নিষ্কাশন একটি সবুজ প্রযুক্তি যা নিষ্কাশন দক্ষতা বাড়ানোর জন্য যান্ত্রিক কম্পন, ক্যাভিটেশন এবং তাপীয় প্রভাবগুলির মতো আল্ট্রাসাউন্ডের শারীরিক প্রভাবগুলি ব্যবহার করে।এই প্রযুক্তি, নিষ্কাশন প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজ করার মাধ্যমে, ঐতিহ্যবাহী নিষ্কাশন পদ্ধতির (যেমন অ্যাসিড এবং এনজাইম নিষ্কাশন) সময়সাপেক্ষ, শক্তি-সমৃদ্ধ এবং কম ফলন চ্যালেঞ্জগুলি কার্যকরভাবে অতিক্রম করে,এটিকে পেক্টিন এক্সট্রাকশন ক্ষেত্রে একটি গবেষণা হটস্পট করে তোলেনিম্নলিখিত নীতি, অ্যাপ্লিকেশন বৈশিষ্ট্য, সুবিধা, প্রভাবশালী কারণ এবং গবেষণা ক্ষেত্রে একটি বিস্তারিত ব্যাখ্যাঃ
1আল্ট্রাসাউন্ড-সহায়তা পেক্টিন এক্সট্রাকশনের মূল নীতি
আল্ট্রাসাউন্ড হল 20kHz এর উপরে একটি ফ্রিকোয়েন্সি সহ একটি শব্দ তরঙ্গ। যখন তরল পরিবেশে প্রসারিত হয় তখন এটি তিনটি মূল প্রভাব তৈরি করে যা যৌথভাবে পেক্টিন দ্রবীভূত করতে সহায়তা করেঃ

ক্যাভিটেশন এফেক্ট: আল্ট্রাসাউন্ড তরল মধ্যে একটি বড় সংখ্যা ক্ষুদ্র বুদবুদ (ক্যাভিটেশন বুদবুদ) তৈরি করে। এই বুদবুদ দ্রুত oscillate, বৃদ্ধি, এবং তারপর বিস্ফোরিত,বিপুল পরিমাণ শক্তি মুক্তি (স্থানীয় উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ চাপ)এই বুদবুদগুলি উদ্ভিদের কোষ দেয়াল এবং আন্তঃকোষীয় ম্যাট্রিক্সকে প্রভাবিত করে, সেলুলোজ এবং হেমিসেলুলোজের মতো কাঠামোর অখণ্ডতা নষ্ট করে।ক্যাপসুলযুক্ত পেক্টিনকে এক্সট্রাক্ট্যান্ট এবং দ্রবীভূত করার জন্য আরও অ্যাক্সেসযোগ্য করে তোলে.

যান্ত্রিক কম্পনঃ অতিস্বনক উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি কম্পনগুলি এক্সট্রাকশন সিস্টেমে তীব্র উত্তেজনা সৃষ্টি করে (সাব-পরিমাণের কণা এবং এক্সট্রাক্ট্যান্ট), যা ভর স্থানান্তর দক্ষতা বৃদ্ধি করে,কাঁচামালের পৃষ্ঠে পেক্টিনের বিস্তার প্রতিরোধের হ্রাস, এবং সলিড ফেজ থেকে পেক্টিনের স্থানান্তরকে ত্বরান্বিত করে (সঁচা উপাদান) তরল ফেজ (এক্সট্রাক্ট্যান্ট) ।

তাপীয় প্রভাবঃ অতিস্বনক শক্তি আংশিকভাবে তাপে রূপান্তরিত হয়, এক্সট্রাকশন সিস্টেমের তাপমাত্রা মাঝারিভাবে বৃদ্ধি পায় (সাধারণত ঐতিহ্যগত গরমের চেয়ে কম),এক্সট্রাক্ট্যান্টের পেক্টিন দ্রবীভূত করার ক্ষমতা বাড়ায়যাইহোক, তাপমাত্রা সরাসরি উত্তাপের তুলনায় আরও নিয়ন্ত্রণযোগ্য, যা উচ্চ তাপমাত্রার কারণে পেকটিনের অবক্ষয় হ্রাস করতে পারে।

III. আল্ট্রাসোনিক-সহায়তা পেক্টিন এক্সট্রাকশনের সুবিধা

উচ্চ দক্ষতা এবং শক্তি সঞ্চয়ঃ এক্সট্রাকশন সময় 50% -70% দ্বারা সংক্ষিপ্ত করা হয় এবং শক্তি খরচ 30% এরও বেশি হ্রাস পায়, একটি সবুজ শিল্পের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

উন্নত পেক্টিন গুণমানঃ নিম্ন তাপমাত্রা নিষ্কাশন পেক্টিন বিভাজন হ্রাস করে, যার ফলে উচ্চতর স্তরের esterification (উদাহরণস্বরূপসিট্রাস পিল পেক্টিন 75% এরও বেশি এস্টেরাইজেশন ডিগ্রি অর্জন করতে পারে, ঐতিহ্যগত অ্যাসিড এক্সট্রাকশনের সাথে 68% এর তুলনায়) এর ফলে জেলের শক্তি এবং এমুলেশন স্থিতিশীলতা বৃদ্ধি পায়,এটিকে খাদ্য সংযোজন (যেমন জ্যাম এবং জেলি) এবং ফার্মাসিউটিক্যাল উপকরণ (যেমন ধারাবাহিক রিলিজ ক্যারিয়ার) হিসাবে ব্যবহারের জন্য আরও উপযুক্ত করে তোলে.

বিস্তৃত প্রয়োগযোগ্যতাঃ বিভিন্ন কাঁচামালের জন্য কার্যকর (সিট্রাসের খোসা, আপেল প্যাসেজ, গ্রেপফ্রুটের খোসা, মঙ্গো কোর ইত্যাদি),এটি বিশেষ করে ফল ও শাকসব্জি প্রক্রিয়াকরণের বর্জ্যের উচ্চ মূল্যের ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত, পরিবেশ দূষণ কমানো।

সহজ অপারেশনঃ কোন জটিল রাসায়নিক রিএজেন্ট প্রয়োজন হয় না; প্রক্রিয়াটি কেবলমাত্র অতিস্বনক পরামিতিগুলি সামঞ্জস্য করে অপ্টিমাইজ করা যেতে পারে, যা শিল্পে স্কেল করা সহজ করে তোলে।আল্ট্রাসোনিক-সহায়িত এক্সট্রাকশনকে প্রভাবিত করে এমন মূল কারণগুলি

এক্সট্রাকশন দক্ষতা (এক্সট্রাকশন রেট) এবং পেক্টিন গুণমান (এস্টেরাইজেশন ডিগ্রি, আণবিক ওজন) নিম্নলিখিত পরামিতি দ্বারা প্রভাবিত হয় এবং লক্ষ্যবস্তু অপ্টিমাইজেশান প্রয়োজনঃ

অতিস্বনক শক্তিঃ খুব কম ফল দুর্বল cavitation এবং কম নিষ্কাশন হার; খুব উচ্চ (যেমন, 500W উপর) ফল আণবিক চেইন ভাঙ্গন (আণবিক ওজন হ্রাস) এবং গুণমান হ্রাস।একটি সাধারণ পরিসীমা 200-400W.
আল্ট্রাসোনিক সময়ঃ এক্সট্রাকশন রেট প্রাথমিকভাবে সময়ের সাথে বৃদ্ধি পায় (পেকটিন দ্রবীভূত সম্পূর্ণ হয়),কিন্তু 60 মিনিটের পরে স্থিতিশীল হয় বা এমনকি হ্রাস পায় (অতিরিক্ত ক্যাভিটেশন পেকটিনের অবক্ষয় ঘটায়).

সলিড-তরল অনুপাতঃ যদি কাঁচামাল থেকে এক্সট্রাক্ট্যান্টের অনুপাত (যেমন, অ্যাসিডিক সমাধান) খুব বেশি হয় (যেমন, 1:10 এর নিচে), পর্যাপ্ত এক্সট্রাক্ট্যান্ট পাওয়া যায় না এবং পেক্টিন দ্রবীভূত সীমিত।যদি খুব কম হয়.g, 1:50 এর উপরে) এর পরে ঘনত্বের ব্যয় বৃদ্ধি পায়। একটি সাধারণ পরিসীমা 1: 10 থেকেঃ30.
পিএইচঃ অ্যাসিডিক শর্ত (পিএইচ ২.০-৩.০) পেক্টিন দ্রবীভূত হওয়ার জন্য আরও অনুকূল (হাইড্রোজেন বন্ড ভেঙে) । অতিস্বনক সহায়তায় নিষ্কাশন পিএইচ পরিসীমা প্রসারিত করতে পারে (উদাহরণস্বরূপ, পিএইচ ৩.০-৪) ।0 এখনও উচ্চ দক্ষতা বজায় রাখে), সরঞ্জামগুলিতে অ্যাসিড ক্ষয় হ্রাস করে।
তাপমাত্রাঃ আল্ট্রাসাউন্ডের তাপীয় প্রভাব সিস্টেমের তাপমাত্রা 40-60°C পর্যন্ত বাড়িয়ে তুলতে পারে। অত্যধিক তাপমাত্রা (যেমন, 70°C এর উপরে) পেক্টিনের অবক্ষয় ত্বরান্বিত করে,তাই তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের জন্য শীতল করা প্রয়োজন.

V. কেস স্টাডি
সিট্রাস পিল পেক্টিনঃ একটি আল্ট্রাসাউন্ড-সিট্রিক অ্যাসিড এক্সট্রাকশন প্রক্রিয়া ব্যবহার করে (পাওয়ার 300W, সময় 45 মিনিট, পিএইচ 2।5, সলিড-তরল অনুপাত ১ঃ২৫), সাইট্রাস পিলের এক্সট্রাকশন ফলন ২১.৩% পৌঁছেছে, পেক্টিনের এস্টেরাইজেশন ডিগ্রি ৭৬% পৌঁছেছে এবং জেলের শক্তি (১% ঘনত্বে) ১২০ গ্রাম/সিএম২ পৌঁছেছে,ঐতিহ্যবাহী এসিড এক্সট্রাকশন অতিক্রম (এক্সট্রাকশন ফলন 16.8%, জেলের শক্তি 95g/cm2) । আপেল প্যাক্টিনঃ আল্ট্রাসাউন্ড-সেলুলাজ সমন্বিত নিষ্কাশন (শক্তি 250W, এনজাইম ডোজ 0.5%, সময় 50 মিনিট) 24.5% এর একটি নিষ্কাশন ফলন অর্জন করেছে, একটি 34.5%শুধুমাত্র এনজাইম এক্সট্রাকশনের তুলনায় 6% বৃদ্ধি (18পেক্টিন আরও ঘনীভূত আণবিক ওজন বিতরণ অর্জন করেছে (কার্যকরী স্থিতিশীলতা উন্নত করে) ।
VI. সীমাবদ্ধতা এবং দৃষ্টিভঙ্গি
সীমাবদ্ধতাঃ অত্যধিক শক্তি পেক্টিনের অবক্ষয় হতে পারে; শিল্প সরঞ্জামগুলির সাথে অভিন্নতা নিয়ন্ত্রণ কঠিন (যেমন বড় আকারের অতিস্বনক চুল্লি);একা আল্ট্রাসাউন্ডের কিছু উচ্চ ফাইবার কাঁচামালের জন্য সীমিত কার্যকারিতা রয়েছে (যেমন উচ্চ লিগনিফাইড ফলের খোসা), যা অন্যান্য প্রযুক্তির সাথে সংমিশ্রণের প্রয়োজন।
আউটলুকঃ Future development of new ultrasonic equipment (such as focused ultrasound and continuous-flow ultrasonic reactors) and optimization of multi-technique synergistic processes (ultrasound-enzyme-microwave combination) will further improve extraction efficiency and pectin quality, খাদ্য, ওষুধ এবং পরিবেশ সুরক্ষায় এর ব্যাপক প্রয়োগকে উৎসাহিত করে।

সংক্ষেপে, আল্ট্রাসাউন্ড-সহায়িত প্রযুক্তি ভর স্থানান্তর বৃদ্ধি, কাঠামো ধ্বংস, এবং শক্তি খরচ হ্রাস করে পেক্টিন নিষ্কাশন দক্ষতা এবং মান উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে।ফল ও শাকসব্জি বর্জ্যের উচ্চমূল্যের ব্যবহারের জন্য এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রযুক্তিগত উপায় এবং এর ব্যাপক শিল্প সম্ভাবনা রয়েছে।.