По-бързо получаване на кълнове с ултразвук

Кълновете са популярна здравословна храна, богата на витамини, протеини, минерали и антиоксиданти. Процесът на получаване на кълнове обаче е трудоемък и отнема много време. Ултразвуковото активиране на семената повишава кълняемостта, ускорява процеса на получаване на кълнове, подобрява хранителния профил и насърчава растежа на здрави поници. Ултразвуковото накисване и предпосевното стимулиране на семената са идеалната техника за увеличаване на капацитета ви за производство на кълнове.

Получаване на кълнове от семена, зърнени и бобови култури

Кълновете представляват покълнали семена на люцерна, детелина, слънчоглед, броколи, синап, репички, чесън, копър, тиква, бадеми, зърнени култури (напр. пшенични зърна, киноа, ечемик, ръж, елда, сорго, просо), бобови култури (напр. фъстъци, грах, нахут, леща), както и различни видове боб, като мунг, червен бъбрековиден боб, пинто, дребен бял боб и соя. Тъй като кълновете са богати на фитонутриенти като протеини, витамини, минерали и антиоксиданти и са с ниско съдържание на калории, мазнини и натрий, те са широко смятани за „здравословна храна“ и „суперхрана“. Включването на кълнове в ежедневния хранителен режим помага за снабдяването на организма с фибри, витамини, минерали и други полезни за здравето фитонутриенти.
Бионаличност на хранителните вещества в кълновете и микрорастенията: Зърнените и бобовите култури съдържат различни антинутриенти, които затрудняват храносмилането и ограничават бионаличността на микроелементите и минералите. Например трипсиновите инхибитори и фитатите, присъстващи в зърнените и бобовите култури, намаляват съответно смилаемостта на протеините и усвояването на минералите. Трипсиновите инхибитори възпрепятстват активността на храносмилателния ензим трипсин, вследствие на което приетите протеини не могат да бъдат правилно разградени и усвоени от организма.
Затова покълването и получаването на кълнове се използват за деактивиране на тези антинутриенти. По време на образуването на кълнове се задействат пътища за образуване на хранителни вещества и фитохимикали и се активират ензими. По този начин покълналите семена и бобови култури осигуряват широк спектър от биодостъпни хранителни вещества.
По време на покълването и образуването на кълнове в семената се активират ендогенни ензими като α-амилаза, пулуланаза, фитаза и други глюкозидази. Тези ензими разграждат антинутритивните фактори и разлагат сложните макронутриенти до прости и по-лесно смилаеми форми.
Кълновете изобилстват от полезни за здравето хранителни вещества като протеини, хлорофил, витамини, минерали, ензими, аминокиселини и фитохимикали. Например кълновете от броколи са добре известни с изключително високото си съдържание на sulfurophane. В сравнение със зрелите съцветия на броколите покълналите семена от броколи съдържат 50 пъти повече sulfurophane.

Процедура за получаване на кълнове

Отглеждането на кълнове е трудоемко и отнема много време. По време на процеса на получаване на кълнове хигиената и санитарните условия са от решаващо значение за предотвратяване на микробно замърсяване и разваляне. Подпомаганите с ултразвук накисване, покълване и образуване на кълнове ускоряват отглеждането и растежа на богати на хранителни вещества, жизнени кълнове и поници.

Подобрено отглеждане на кълнове и микрорастения с ултразвук

Ултразвуковото накисване, покълване и образуване на кълнове интензифицират процеса ви на отглеждане на кълнове и микрорастения. Получаването на кълнове е трудоемък процес, който отнема много време и е податлив на разваляне от плесени и бактерии. Тъй като семената прекарват значително време във вода (по време на етапа на накисване) и в силно влажна среда (по време на етапа на образуване на кълнове), рискът от микробно замърсяване и разваляне е много висок. Консумацията на развалени кълнове и микрорастения причинява тежко хранително отравяне. Ултразвуковото накисване и покълване намаляват продължителността на накисването и образуването на кълнове. Тъй като семената покълват и растат по-бързо, времето на престой в среда с висока влажност се съкращава. По този начин времето за микробен растеж и разваляне се свежда до минимум. Ултразвуковото получаване на кълнове не само прави процеса ви по-ефективен, но и намалява риска от замърсяване.
Освен това различни научни изследвания показват, че накиснатите и покълнали с помощта на ултразвук кълнове се отличават с подобрен хранителен профил, например с по-високо съдържание на протеини, витамини и фитонутриенти в сравнение със семената, покълнали по конвенционален начин. Отгледаните с ултразвук кълнове се отличават и с по-висока жизненост на пониците.

Ултразвуковото предпосевно стимулиране чрез хидратация подобрява усвояването на вода и хранителни вещества. Сравнението на ултразвуково обработена леща (40Ws/g) с необработена с ултразвук леща показва, че ултразвуковата обработка значително подобрява усвояването на вода.

Ултразвуково активиране на семена

Интензифицираното с ултразвук покълване се дължи на механичните ефекти на ултразвуковата / акустичната кавитация. Ефектите на ултразвуковата кавитация въздействат върху семенната обвивка: кавитацията фрагментира семенната обвивка и по този начин увеличава порьозността на повърхността на семената. Това буквално означава, че ултразвуковото фрагментиране на семенната обвивка я перфорира. Освен това ултразвуковата обработка увеличава размера на порите, така че се осъществява по-интензивен масообмен между вътрешността на семето и растежната среда. Интензифицираният масообмен снабдява семето с необходимите вода и хранителни вещества. Благодарение на увеличените порьозност и пропускливост семето може да усвоява вода и хранителни вещества по-бързо. По-добрата хидратация и повишената способност за задържане на вода в сухите семена / зърна водят до ускорен растеж на кълновете.

Ултразвуковата обработка на семената отнема само няколко минути. Конкретната продължителност на ултразвуковата обработка зависи от твърдостта на семенната обвивка и при повечето разновидности семена може да варира между 4 и 6 минути. За адаптирането на ултразвуковата обработка към конкретния вид семена / зърна амплитудата на ултразвуковия апарат е важен фактор, който допринася значително за ефективността на ултразвуковото накисване и предпосевното стимулиране на семената. Колкото по-твърда и по-дебела е семенната обвивка, толкова по-високи амплитуди са необходими. Hielscher Ultrasonics има задълбочени познания за подпомаганите с ултразвук накисване, предпосевно стимулиране и покълване на семена. Ще ви предложим най-подходящото и ефективно ултразвуково оборудване за вашите разновидности кълнове и капацитет за производството им.

По-продължителната ултразвукова обработка води до по-добро покълване на хибридите Calanthe. (Shin et al. 2011)

По-висока хранителна стойност на кълновете, получени чрез ултразвуково покълване

Подпомаганото с ултразвук образуване на кълнове не само повишава скоростта на покълване и скоростта на индуциране на биологичния отговор, но и оказва положително въздействие върху хранителното качество на кълновете. Няколко изследвания демонстрират засилена биосинтеза на фитонутриенти вследствие на ултразвукова обработка. Yang et al. (2015) измерват повишено съдържание на изофлавоноиди в ултразвуково обработени соеви кълнове. Количествата на изофлавоноидите даидзеин и генистеин са увеличени съответно с 39,13 и 96,91 % в сравнение с пробите, които не са обработени с ултразвук. Предпосевно стимулираните с ултразвук соеви семена показват и повишено съдържание на гама-аминомаслена киселина (GABA) с 43,4%. В друго изследване Yu et al. (2016) наблюдават подобрен антиоксидантен капацитет при ултразвуково обработена маруля ромен.
В дисертацията си Ampofo (2020) показва, че ултразвуковата обработка на обикновен фасул при 360 W за 60 min предизвиква значително повишено натрупване на маркери на стреса на 96 h от образуването на кълнове. Стресът по време на растежа на пониците води до значително повишаване на активността на ензимите, задействащи защитния фенилпропаноиден път, на съдържанието на фенолни съединения и на антиоксидантния капацитет в сравнение с контролната проба, която не е обработена с ултразвук. Ултразвуковата обработка съкращава времето за образуване на кълнове с 60 h в сравнение с контролата. При ултразвуково обработените семена се наблюдава поява на зародишни коренчета на 24 h от образуването на кълнове, със значително удължаване на коренчетата при увеличаване на продължителността на процеса, докато при контролните проби появата на коренчета е забавена до 48 h от образуването на кълнове. По отношение на хранителната стойност ултразвуково обработените бобови кълнове показват 6,6 пъти по-високо общо съдържание на флавоноиди и 11,57 пъти по-високо общо съдържание на антоцианини в сравнение с пробите, които не са обработени с ултразвук.
Сондовите ултразвукови апарати на Hielscher Ultrasonics позволяват прецизно управление. Параметри на процеса като амплитудата и контролът на температурата, както и равномерното и еднакво излагане на всички семена на зоната на ултразвукова кавитация, са съществени фактори за предизвикване на засилена биосинтеза в семената и кълновете.

Изследвания на конкретни приложения на ултразвуковото получаване на кълнове

Hassan et al. (2020) демонстрират, че семената от сорго, покълнали с помощта на ултразвук, показват значително подобрен хранителен профил. Профилът и количеството на фитонутриентите в семената от сорго са подобрени чрез ултразвукова обработка. Изследвано е влиянието на ултразвуковото покълване на кълнове от сорго върху различни фитохимични съставки (алкалоиди, фитати, сапонини и стероли), активността за улавяне на радикали (анализ с 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl, анализ на антиоксидантната способност за редукция на железни йони и анализ на капацитета за поглъщане на кислородни радикали), фенолния профил (общо съдържание на фенолни съединения, общо съдържание на флавоноиди, ферулова киселина, галова киселина, катехин, кверцетин и танин), както и смилаемостта на протеините in vitro (IVPD %). Всички изпитани фактори са подобрени чрез ултразвукова обработка. Обработените кълнове показват особено висока активност за улавяне на радикали и богат фенолен профил с по-висок процент на IVPD.
Умерена ултразвукова обработка при 40% амплитуда за 5 min показва значителните подобрения. След покълването обработените с ултразвук кълнове от сорго показват превъзходен профил на фитохимикалите и могат да служат като ценна суровина за производство на високопротеинови функционални храни при ниски разходи.

Petru et al. (2018) изследват действието на ултразвуковата кавитация при колапса на кавитационните мехурчета. Те установяват, че ултразвуковата кавитация предизвиква микроерозия по семенните обвивки, която увеличава пропускливостта на семенната обвивка и насърчава масообмена. Изследват влиянието на ултразвуковата обработка върху покълването на семената, поникването и началните етапи на растеж на поници от тритикале (хибрид на ръж и пшеница). Пробите от 50 семена са обработени с ултразвук във вода при следния режим: амплитуда 15 µm при температура 25 degС за различни продължителности на обработката – 0, 2, 4, 6, 8 min. След това семената са поставени за покълване и образуване на кълнове върху влажна филтърна хартия при стайна температура. Най-изразеният ефект на ултразвуковата обработка е наблюдаван при продължителност на обработката 4 min. Оптималните данни за покълването на семена от тритикале, обработени с ултразвук за 4 min, и за поникването на пониците в сравнение с необработените семена (контрола) са показани на фиг. 1. Установено е, че средната дължина на пониците от ултразвуково обработените семена надвишава с 15 – 20% дължината при контролните семена. Ултразвуково обработените семена покълват по-рано и показват по-висока енергия на покълване и по-голяма дължина на пониците и корените. 

Ултразвукови процесори за интензифицирано покълване и образуване на кълнове

Високопроизводителните процесори на Hielscher Ultrasonics се използват в хранителната промишленост и селското стопанство за стимулиране на покълването и образуването на кълнове, за предпосевно стимулиране на семена, включително чрез осмотично третиране и хидратация, както и за ферментационни процеси. Най-съвременните технологии, удобството за потребителя, безопасната работа и здравината са ключови характеристики на всички процесори на Hielscher Ultrasonics.
Прочетете повече за въздействието на ултразвуковите апарати на Hielscher върху семена и бобови култури!

Партидна обработка и обработка в линия

Ултразвуковите апарати на Hielscher могат да се използват за партидна и непрекъсната проточна обработка. В зависимост от обема на вашия процес и капацитета за обработка на час може да се препоръча обработка в линия. Докато партидната обработка на големи обеми изисква повече време и труд, непрекъснатият процес на ултразвукова обработка в линия е по-ефективен, по-бърз и изисква значително по-малко труд.

Ултразвукови процесори за всеки производствен капацитет

Продуктовата гама на Hielscher Ultrasonics обхваща целия спектър от ултразвукови процесори – от компактни лабораторни ултразвукови апарати през настолни и пилотни системи до изцяло промишлени ултразвукови процесори с капацитет за обработка на товари от камиони за час. Пълната продуктова гама ни позволява да ви предложим най-подходящия ултразвуков процесор за капацитета и целите на вашия процес.
Настолните ултразвукови системи са идеални за изпитвания за осъществимост и оптимизация на процесите. Линейното увеличаване на мащаба въз основа на установени параметри на процеса прави много лесно увеличаването на капацитета за обработка от малки партиди до пълномащабно търговско производство. Увеличаването на мащаба може да се осъществи чрез инсталиране на по-мощен ултразвуков смесителен модул или чрез обединяване на няколко ултразвукови апарата в паралелна конфигурация. С UIP16000 Hielscher предлага най-мощния ултразвуков процесор в света.

Прецизно управляеми амплитуди за оптимални резултати

Всички ултразвукови апарати на Hielscher позволяват прецизно управление и затова са надеждни работни инструменти. Амплитудата е един от решаващите параметри на процеса, които влияят върху ефективността и резултатността на ултразвуковото покълване и образуване на кълнове. Семената с мека обвивка изискват умерена ултразвукова обработка и по-ниски настройки на амплитудата, докато семената със здрава и твърда обвивка показват по-добри резултати при образуването на кълнове, когато се обработват с ултразвук при по-високи амплитуди. Всички процесори на Hielscher Ultrasonics позволяват прецизно задаване на амплитудата. Сонотродите и усилващите рупори са принадлежности, които позволяват промяна на амплитудата в още по-широк диапазон. Промишлените ултразвукови процесори на Hielscher могат да осигуряват много високи амплитуди и необходимия ултразвуков интензитет за приложения с високи изисквания. Амплитуди до 200µm могат лесно да се поддържат непрекъснато при работа 24/7.
Прецизните настройки на амплитудата и постоянното наблюдение на параметрите на ултразвуковия процес чрез интелигентен софтуер ви дават възможност да обработвате семената си при най-ефективните ултразвукови условия. Оптимална ултразвукова обработка за най-добри резултати при получаване на кълнове!
Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява работа 24/7 при тежко натоварване и в среда с високи изисквания. Това превръща ултразвуковото оборудване на Hielscher в надежден работен инструмент, който изпълнява изискванията ви за обработка.

Лесни изпитвания без риск

Ултразвуковите процеси могат да бъдат мащабирани напълно линейно. Това означава, че всеки резултат, който сте постигнали с лабораторен или настолен ултразвуков апарат, може да бъде възпроизведен при увеличен мащаб с точно същия резултат, като се използват точно същите параметри на процеса. Това прави ултразвуковата обработка идеална за изпитвания за осъществимост без риск, оптимизация на процесите и последващо внедряване в търговско производство. Свържете се с нас, за да научите как ултразвуковата обработка може да увеличи добива и качеството на вашите кълнове.

Най-високо качество – проектирано и произведено в Германия

Като семейна собственост и семейно управлявано предприятие Hielscher дава приоритет на най-високите стандарти за качество на своите ултразвукови процесори. Всички ултразвукови апарати се проектират, произвеждат и изпитват щателно в нашата централа в Телтов край Берлин, Германия. Здравината и надеждността на ултразвуковото оборудване на Hielscher го превръщат в неуморен помощник във вашето производство. Работата 24/7 при пълно натоварване и в среда с високи изисквания е присъща характеристика на високопроизводителните ултразвукови апарати на Hielscher.

Можете да закупите ултразвуков процесор на Hielscher в различни размери и конфигуриран точно според изискванията на вашия процес. От обработката на семена в малка лабораторна чаша до непрекъснатото проточно смесване на суспензии от семена в промишлен мащаб – Hielscher Ultrasonics предлага подходящ ултразвуков апарат за вас! Моля, свържете се с нас – с удоволствие ще ви препоръчаме идеалната ултразвукова система!

Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати: