Ултразвукова екстракция и съхранение използва с помощта на мощност ултразвук за разпадане на клетъчните структури (лизис). Разбиване на клетки с ултразвук rersults във високоефективна екстракция на вътреклетъчни съединения, както и микробна инактивация. Благодарение на многобройните предимства, ултразвук се използва широко за извличане и съхранение в хранително-вкусовата промишленост. Научете повече за ползите от ултразвукова екстракция и обработка на храни!

Мощност ултразвук за извличане и съхранение на храни и растителни продукти

Ултразвукова екстракция: Ултразвукова екстракция е процес, който използва високочестотни звукови вълни за извличане на съединения от различни материали като растения, плодове и зеленчуци. Процесът включва използването на ултразвукови вълни за създаване на мехурчета под високо налягане в течен или полутвърд материал, които се сриват бързо, генерирайки интензивна топлина и налягане, което нарушава клетъчните стени на материала и освобождава желаните съединения.

Принципът на работа на ултразвукова екстракция и съхранение

Основният принцип зад ултразвукова екстракция се основава на явлението, известно като акустична кавитация. Когато течността е изложена на ултразвукови вълни с висока интензивност и ниска честота (приблизително 20 kHz), тя генерира вълни под налягане, които създават малки вакуумни мехурчета в течността. Тези мехурчета растат по размер, тъй като интензивността на ултразвука се увеличава и когато достигнат определен размер, те се сриват внезапно и бурно, генерирайки ударна вълна и освобождавайки енергия под формата на топлина и налягане.
Този процес причинява механично разрушаване на клетъчните стени, освобождавайки желаните съединения от материала в течния разтворител. След това освободените съединения могат да бъдат отделени от разтворителя, като се използват стандартни техники за разделяне, като филтриране или центрофугиране.

Ултразвукова консервация: Ултразвуковото съхранение се основава на същите кавитационни ефекти като ултразвукова екстракция. За съхранение се прилага ултразвук на мощността, за да се удължи срокът на годност на нетрайните храни чрез използване на високочестотни звукови вълни за инхибиране на растежа на микроорганизми, които причиняват разваляне. Процесът включва излагане на храната на ултразвукови вълни, които нарушават клетъчните стени на бактерии, дрожди и плесени, което води до тяхното унищожаване или инхибиране.
Този процес причинява механично разрушаване на клетъчните стени на микроорганизмите, което води до тяхното унищожаване или инхибиране. Ултразвуковите вълни също могат да увеличат пропускливостта на клетъчните мембрани, което позволява на консервантите и други антимикробни агенти да проникнат и да убият микроорганизмите по-ефективно.
Ултразвуковото съхранение се предпочита пред традиционните методи за консервиране, тъй като предлага няколко предимства като по-кратко време за обработка, по-висока ефективност и способност за запазване на естествените свойства и аромати на храната. Използва се в широка гама от хранителни продукти като сосове, сокове, млечни продукти, яйца и месо, за да се удължи срокът им на годност и да се гарантира тяхната безопасност.

Техниката на ултразвукова екстракция и консервиране е предпочитана пред традиционните методи за екстракция и консервиране, тъй като предлага няколко предимства като по-бързи скорости на екстракция, отлично качество на продукта, по-висок добив, чисто механична нетермична обработка и способност за извличане на по-широк спектър от съединения. Използва се в широк спектър от индустрии като храни и напитки, фармацевтични продукти и козметика.

Ултразвукова екстракция на протеини и ензими

По-специално извличането на ензими и протеини, съхранявани в клетките и субклетъчните частици, е уникално и ефективно приложение на ултразвук с висока интензивност, тъй като екстракцията на органични съединения, съдържащи се в тялото на растения и семена от разтворител, може да бъде значително подобрена. Следователно ултразвукът има потенциална полза при извличането и изолирането на нови потенциално биоактивни компоненти, например от неизползвани потоци от странични продукти, образувани в текущите процеси. Ултразвукът също може да помогне за засилване на ефектите от ензимното лечение и по този начин да намали необходимото количество ензим или да увеличи добива на екстрахируеми съответни съединения.

Ултразвукова екстракция на липиди и протеини

Ultrasonication често се използва за подобряване на извличането на липиди и протеини от растителни семена, такива като соя (например брашно или обезмаслени соя) или други маслодайни семена. В този случай, разрушаване на клетъчните стени улеснява пресоване (студено или горещо) и по този начин намалява Остатъчното масло или мазнина в пресоващата утайка.

Влиянието на непрекъснатата ултразвукова екстракция върху добива на диспергиран протеин е демонстрирано от Moulton et al. Ултразвукът увеличава възстановяването на диспергирания протеин прогресивно, тъй като съотношението люспи / разтворител се променя от 1: 10 до 1: 30. Той показа, че ултразвукът е способен да пептизира соев протеин при почти всяка търговска производителност и че необходимата ултразвукова енергия е най-ниската, когато се използват по-дебели суспензии.

Ултразвукова изолация на фенолни съединения и антоцианини

Ензимите като пектинази, целулази и полуцелулолази са широко използвани при обработка на сок, за да се разгради клетъчните стени и да се подобри екстрахиру на сока. Разрушаването на матрицата на клетъчната стена и освобождава компоненти, като фенолни съединения в сока. Ултразвукова подобрява процеса на екстракция и следователно може да доведе до увеличаване на добива от фенолно съединение, алкалоиди и сок, обикновено се оставя в утайката на пресата.

The beneficial effects of ultrasonic treatment on the liberation of phenolic compounds and anthocyanins from grape and berry matrix, in particular from bilberries (Vaccinium myrtillus) and black currants (>Ribes nigrum) into juice, was investigated by VTT Biotechnology, Finland using an ultrasonic processor UIP2000hd after thawing, mashing and enzyme incubation. The disruption of the cell walls by enzymatic treatment (Pectinex BE-3L for bilberries and Biopectinase CCM for black currants) was improved when combined with ultrasound. “лечение на САЩ увеличи концентрацията на фенолни съединения с боровинка сок с повече от 15%. […] Влиянието на САЩ (ултразвук) е по-значителен от касис, които са по-трудни плодове в преработката сок от боровинки поради високото им съдържание на пектин и различна архитектура на клетъчната стена. […] Концентрацията на фенолни съединения в сока се увеличава с 15-25% с помощта на САЩ (ултразвук) третиране след ензим инкубация.” (срв. Mokkila et al., 2004)
 

Микроби и Enzyme Инактивиране

Микробната и ензимна инактивация (консервиране), например в плодови сокове и сосове, е друго приложение на ултразвук в хранително-вкусовата промишленост. Днес запазването чрез повишаване на температурата за кратки периоди от време (пастьоризация) все още е най-разпространеният метод за обработка на микробна или ензимна инактивация, която води до по-дълъг срок на годност (запазване). Поради излагането на висока температура, конвенционалната термична пастьоризация често е недостатък за хранителните продукти.
Получаването на нови вещества от топлинно катализира реакции и изменението на макромолекули, както и деформацията на растителни и животински структури могат да се намалят до загуба на качеството. Следователно, термична обработка може да доведе до нежелани промени на сензорни качества, т.е. текстура, вкус, цвят, мирис и хранителни качества, т.е. витамини и протеини. Блокада е ефективно не-топлинен (минимална) алтернатива на обработка.

За разлика от конвенционалните топлинни обработки, ултразвуковото съхранение използва енергията и силите на срязване на акустичната кавитация, за да инактивира ензимите. При достатъчно ниски нива на ултразвук структурни и метаболитни промени могат да възникнат в клетките без тяхното унищожаване. Активността на пероксидазата, която се намира в повечето сурови и небланширани плодове и зеленчуци и може да бъде особено свързана с развитието на аромати и кафяви пигменти, може да бъде намалена значително чрез използването на ултразвук. Терморезистентните ензими, като липаза и протеаза, които издържат на ултра-високотемпературна обработка и които могат да намалят качеството и срока на годност на топлинно обработеното мляко и други млечни продукти, могат да бъдат инактивирани по-ефективно чрез едновременно прилагане на ултразвук, топлина и налягане (MTS).

Ултразвукът демонстрира потенциала си в унищожаването на хранителни патогени, като E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, кисти на Cryptosporidium и полиовирус.

Приложимо за: консервиране на конфитюр, мармалад или гарнитура, плодови сокове и сосове, месни продукти, млечни продукти и сладолед.
 

Взаимодействието на ултразвук с температура и налягане

Ultrasonication често е по-ефективен, когато се комбинира с други анти-микробни методи, като например:

• термо-ултразвук, т.е. топлина и ултразвук
• Мано-ултразвук, т.е. налягане и ултразвук
• Мано-термо-ултразвук, т.е. налягане, топлина и ултразвук

Комбинираното приложение на ултразвук с топлина и / или налягане се препоръчва за Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae и Aeromonas hydrophila.

Ултразвук срещу други техники за консервиране на храни

За разлика от други термични и нетермични процеси, като хомогенизация с високо налягане, топлинна пастьоризация, високо хидростатично налягане (HP), сгъстен въглероден диоксид (cCO2) и суперкритичен въглероден диоксид (ScCO2), импулси с високо електрическо поле (HELP) или микровълнова печка, ултразвукът може лесно да бъде тестван в лаборатория или пейка-топ скала – генериране на възпроизводими резултати за мащабиране. Интензивността и характеристиките на кавитация могат лесно да бъдат адаптирани към специфичния процес на екстракция, за да се насочат към конкретни цели. Амплитудата и налягането могат да се променят в широк диапазон, например за идентифициране на най-енергийно ефективната настройка за извличане.

Други предимства, свързани с използването на ултразвукова екстракция тип сонда, са лесна обработка на екстракта, бързо изпълнение, без остатъци, висок добив, екологичен, подобрено качество и предотвратяване на разграждането на екстракта.
(срв. Chemat et al., 2011)

Висока производителност Ultrasonicators за екстракция и preseravation

Hielscher Ultrasonics проектира, произвежда и разпространява високопроизводителни ultrasonicators за ефективно извличане и съхранение. Използването на ултразвуково оборудване Hielscher за екстракция и консервиране на храни е мощна технология за обработка, която може не само да се прилага безопасно и екологично, но и ефективно и икономично. Хомогенизиращият и запазващ ефект може лесно да се използва за всеки течен или пастообразен хранителен продукт, включително плодови сокове и пюрета (например портокал, ябълка, грейпфрут, манго, грозде, слива), както и за зеленчукови сосове и супи (например доматен сос или супа от аспержи), млечни продукти, яйца и месо.
Нашето портфолио от ултразвукови хомогенизатори и екстрактори варира от ръчни, преносими устройства до напълно промишлени производствени системи за вградена обработка на големи обеми в търговски мащаб.

Проектиране, производство и консултиране – Качество, произведено в Германия

Hielscher ultrasonicators са добре известни със своите най-високи стандарти за качество и дизайн. Здравината и лесната работа позволяват гладкото интегриране на нашите ultrasonicators в промишлени съоръжения. Груби условия и взискателни среди се обработват лесно от Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics е сертифицирана по ISO компания и постави специален акцент върху високопроизводителни ultrasonicators с участието на най-съвременните технологии и удобство за потребителя. Разбира се, Hielscher ultrasonicators са CE съвместими и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.

Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators: