Steviyanın ultrasəslə həlledicisiz ekstraksiyası

Stevia rebaudiana bitkisindən stevioqlikozidlər kimi şirin komponentlərin ənənəvi ekstraksiyasında toksik həlledicilərdən istifadə olunur. Sağlam, yüksək keyfiyyətli qida məhsulu əldə etmək üçün həlledicisiz ekstraksiya üsulu tələb olunur. Ultrasəslə ekstraksiya texnikası həlledicilərdən istifadə etmədən qısa emal müddətində çox yüksək ekstraksiya çıxımı əldə etməyə imkan verir. Beləliklə, steviyanın ultrasəslə ekstraksiyası müstəsna səmərəliliyi və ətraf mühitə uyğunluğu ilə seçilir.

Ultrasəslə ekstraksiya vasitəsilə sağlam ekstraktlar

Steviya şirinləşdiriciləri Stevia rebaudiana Bertoni ot bitkisinin yarpaqlarından hazırlanan, sağlamlıq üçün faydalı olduğu hesab edilən məhsullardır və sıfır kalorili şirinləşdirici kimi istifadə olunur. Şirinlik saxarozadan təxminən 300 dəfə daha şirin olan diterpen qlikozidlərindən qaynaqlanır.
Stevia rebaudiana Bertoni bitkisinin qlikozid tərkibi steviozid (5–10%), rebaudiozid A (2–4%), rebaudiozid C (1–2%), dulkozid A (0,5–1%), rebaudiozid B, rebaudiozid D və rebaudiozid E-dən ibarətdir. Digər qlikozidlərdən fərqli olaraq, rebaudiana A acılığının olmaması ilə səciyyələnir. Buna görə də rebaudiana A steviya yarpaqlarından əldə edilməsi ən çox hədəflənən birləşmədir. Ultrasəslə ekstraksiya yüksək təmizlik dərəcəsinə malik steviozidlərin və rebaudiozidlərin ekstraksiyasına kömək edir. Ultrasəslə ekstraksiya steviol qlikozidləri üçün suda asanlıqla həyata keçirilə bilər və çox yüksək ekstraksiya sürəti ilə yüksək çıxım verir. Nisbətən aşağı ekstraksiya temperaturu 60°C ilə 80°C arasında olmaqla yumşaq şərait yaradır və ekstraktların parçalanmasının qarşısını alır.

Steviyanın şirinləşdirici kimi istifadəsi təsdiqləndikdən sonra bu təbii, kalorisiz şəkər əvəzedicisinə tələbat əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır. Tələb olunan steviya məhsullarını təmin etmək üçün kommersiya istehsalının gücü artırılmalıdır. Ultrasəs aşağıdakı məqsəd üçün sınaqdan çıxmış üsuldur: ekstraksiyanın intensivləşdirilməsi.

Ultrasəslə ekstraksiyanın üstünlükləri:

• həlledicisiz, məsələn, suda
• daha yüksək çıxım
• yüksək ekstraksiya sürəti
• vaxta qənaət
• xərclərə qənaət
• təhlükəsiz
• ətraf mühitə uyğun
• partiyalarla və ya axın xəttində emal

Steviyanın ultrasəslə ekstraksiyası: tədqiqat nəticələri

Carbonell-Capella və həmmüəllifləri (2016) steviozidlərin və rebaudiozidlərin ekstraksiyası üçün müxtəlif ekstraksiya texnikalarını müqayisə etmişlər. Steviozidin ən yüksək əldə edilmə göstəricisi həlledici kimi sudan istifadə etməklə UP400S ilə ultrasəslə ekstraksiya tətbiq edildikdə əldə olunmuşdur (soldakı şəklə baxın); bu göstərici ənənəvi diffuziya üsulu ilə müqayisədə 3,5 dəfə, üyüdülmüş Steviya nümunələri ilə müqayisədə isə 1,5 dəfə yüksək olmuşdur. Bu tədqiqatda steviya yarpaqları (6 g) bərk maddə/maye nisbəti 1:30 (w/w) olmaqla 208C-də suda (180 g) suspenziya halına gətirilmişdir. Ultrasəslə ekstraksiya üçün istifadə edilən UP400S ultrasəs prosessoru (Hielscher GmbH, Almaniya), 400 W gücdə və 24 kHz tezlikdə işləyirdi. Təcrübələr üçün Carbonell-Capella tədqiqat qrupu fasiləsiz ultrasəs emalı rejimində amplitudanı 100% olaraq təyin etmişdir. Ultrasəs dalğalarını nümunəyə ötürmək üçün diametri 22 mm və uzunluğu 100 mm olan titan H22 sonotrodu quraşdırılmışdır. Zond dar boğazlı şüşə kolbada (tutumu 1.000 mL) 180 g suda və ya etanol/su qarışığında (50%) suspenziya halına gətirilmiş 6 g Steviya yarpağını ehtiva edən qarışığa batırılmışdır. Ultrasəs emalının yaratdığı qızmanın qarşısını almaq üçün nümunələr soyuducu vannaya yerləşdirilmiş və temperatur həmişə 50ºC-dən aşağı saxlanılmışdır). Ümumi xüsusi enerji girişi (W_spec, kJ/kg ilə) generatorun gücünü (400 J/s) (Güc) ümumi emal müddətinə (sec) vurub məhsulun kütləsinə (kg) bölməklə hesablanmışdır. Ultrasəs enerjisi 178 kJ/kg olmuşdur (t_US = 80 sec.)
(bax: Carbonell-Capella və həmmüəllifləri, 2016)
Sic-Zlabur və həmmüəllifləri (2015) Steviya yarpaqlarından steviol qlikozidlərinin digər funksional komponentlərlə birlikdə ekstraksiyasını araşdırmış və belə nəticəyə gəlmişlər ki, ultrasəslə ekstraksiya ətraf mühitə uyğun texnologiyadır və Steviya yarpaqlarından funksional birləşmələrin ənənəvi ekstraksiya ilə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə daha qısa emal müddətində və daha az enerji sərfi ilə ekstraksiyası üçün istifadə oluna bilər.

Liu və həmmüəllifləri (2010) Stevia rebaudiana Bertoni bitkisindən ümumi karbohidratların ultrasəslə ekstraksiyasını araşdırmışlar. Stevia rebaudiana Bertoni bitkisindən ümumi karbohidratların çıxımını maksimuma çatdırmaq üçün nümunə kimi LUYU-131 tipli steviyadan istifadə edilmişdir. Ultrasəs dəstəkli ekstraksiya şəraitini optimallaşdırmaq üçün cavab səthi metodologiyası (RSM) tətbiq edilmişdir. Nəticələr göstərmişdir ki, optimal ekstraksiya şəraiti 68°C ekstraksiya temperaturu, 60 W ultrasəs gücü və 32 min ekstraksiya müddətidir. Ultrasəs dəstəkli ekstraksiyanın tətbiqi nəticəsində ekstraktların çıxımı artmış və artım əmsalı 1,5 olmuşdur; bu zaman ekstraksiya temperaturu daha aşağı olmuş (68°C) və ekstraksiya müddəti (32 min.) klassik ekstraksiya ilə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə qısalmışdır. Xam ekstraktların komponent təhlili göstərmişdir ki, ultrasəs dəstəkli ekstraktlarda rebaudiozid A-nın nisbi miqdarı klassik proseslə əldə edilən ekstraktlarla müqayisədə artmışdır və ultrasəs dəstəkli ekstraktlar daha yaxşı keyfiyyətə malik olmuşdur.
Alupului və Lavric (2008) öz tədqiqatlarında steviyanın ultrasəslə ekstraksiyasının üstün səmərəliliyini təsdiqləyərək bildirirlər ki, Stevia rebaudiana bitkisindən ultrasəsin təsiri ilə steviozid ekstraksiyası ənənəvi islatma ilə müqayisədə məhsuldarlığın iki yüz dəfə artmasına və emal müddətinin azalmasına səbəb olur. (bax: Alupului A., Lavric V., 2008)

Steviozidlərin ultrasəslə sonrakı emalı

Ultrasəs qarışdırma, qarışıqların hazırlanması və homogenləşdirmə üçün etibarlı üsuldur və buna görə də son məhsulun formulyasiyasının hazırlanması və komponentlərinin birləşdirilməsi zamanı tez-tez istifadə olunur. Steviya ekstraktını mayedə həll etmək lazım olduqda ultrasəs özlülükdən asılı olmayaraq homogen qarışıq hazırlamaq üçün sürətli və səmərəli texnikadır. Ultrasəslə həlletmə yüksək dərəcədə doymuş və hətta ifrat doymuş məhlullar hazırlamağa imkan verir.

Ultrasəslə ekstraksiya sistemləri

Hielscher məhsul çeşidi ehtiyaclarınızı qarşılayır – istər təhlil və tədqiqat üçün kiçik və orta həcmlərdə, istərsə də böyük kommersiya istehsalı miqyasında ekstraksiya aparmaq istəyin. Ultrasəs cihazları üzrə məhsul çeşidimizə ultrasəs laboratoriya cihazları, masaüstü sistemlər – tədqiqat və işlənmə (R&D) və pilot qurğular üçün – eləcə də sənaye üçün yüksək güclü ultrasəs sistemləri daxildir; bu sistemlərdə hər bir ayrıca qurğunun gücü 16.000 vatta qədər çata bilər və qurğular asanlıqla qruplaşdırıla və konteynerlərdə yerləşdirilə bilər. Ultrasəs üçün geniş aksesuar seçimimiz – sonotrodlar, axın hüceyrələri, reaktorlar və amplituda gücləndiriciləri kimi – müştərilərimizin ehtiyaclarına tam uyğun gələn sistemin optimal konfiqurasiyasını təmin etməyə imkan verir.

İnvestisiya

Bütün Hielscher ultrasəs cihazları aşağıdakı iş rejimi üçün hazırlanmışdır: 24/7 fasiləsiz işləmə; bu isə avadanlığımızın investisiyanın sürətli geri dönüşünü təmin etdiyini bildirir (RoI). Alupului və həmmüəllifləri (2009) tədqiqatları zamanı müəyyən etmişlər ki, yüksək intensivlikli ultrasəsin nisbətən az xərcli üsul kimi tətbiqinin iqtisadi əsaslandırılması faktı nəzərdən qaçırılmamalıdır. Bundan əlavə, ultrasəslə ekstraksiya cəlbedici texnikadır, çünki onun üstünlüklərinə sadə istifadə və əhəmiyyətli səmərəlilik daxildir.