Екстракция на стевия без разтворители с ултразвук

Конвенционалната екстракция на сладките компоненти като стевиогликозиди от Stevia rebaudiana използва токсични разтворители. За да се получи здравословен, висококачествен хранителен продукт, е необходим метод на екстракция без разтворители. Техниката на ултразвукова екстракция избягва използването на разтворители, постигайки много високи добиви за кратко време на обработка. По този начин ултразвуковата екстракция на стевия се отличава с изключителна ефективност и екологичност.

Здравословни екстракти с ултразвукова екстракция

Предполага се, че подсладителите със стевия са полезен за здравето продукт, направен от листата на билката Stevia rebaudiana Bertoni и се използват като подсладител с нулеви калории. Сладостта се причинява от дитерпенови гликозиди, които са приблизително 300 пъти по-сладки от захарозата.
Съдържанието на гликозиди в стевия ребаудиана Bertoni е съставено от стевиозид (5–10%), ребаудиозид А (2–4%), ребаудиозид С (1–2%), дулкозид А (0,5–1%), ребаудиозид В, ребаудиозид D и ребаудиозид Е. За разлика от другите гликозиди, rebaudiana A се характеризира със своята негорчивост. Следователно, rebaudiana A е най-целенасоченото съединение от листата на стевията. Ултразвуковата екстракция подпомага извличането на стевиозиди и ребаудиозиди с висока чистота. ултразвукова екстракция на стевиол гликозиди могат лесно да се извършват във вода и дават високи добиви при много висока скорост на екстракция. Относително ниска температура на екстракция между 60°C и 80°C е щадящ, така че да се предотврати разграждането на екстрактите.

Тъй като стевията е одобрена като подсладител, търсенето на естествената захар, безкалоричен заместител се увеличи значително. За да се осигурят търсените продукти от стевия, капацитетът на търговското производство трябва да бъде разширен. Ултразвукът е доказан метод за Интензификация на екстракцията.

Предимства на ултразвуковата екстракция:

• без разтворители, например във вода
• по-високи добиви
• високи нива на екстракция
• спестяване на време
• Спестяване на разходи
• Безопасен
• екологично чист
• партидна или вградена обработка

Ултразвукова екстракция на стевия: резултати от изследванията

Carbonell-Capella et al. (2016) сравняват различни техники за екстракция за екстракция на стевиозиди и ребаудиозиди. Най-високото възстановяване на стевиозида е получено при ултразвукова екстракция с UP400S (вижте снимката вляво), като се използва вода като разтворител, което е 3,5 пъти по-високо в сравнение с традиционния дифузионен метод и 1,5 пъти по-високо от смлените проби от стевия. В това проучване листата на стевия (6 g) са суспендирани във вода (180 g) при 208C при съотношение твърдо/течно 1:30 (w/w). Ултразвуковата екстракция е извършена с помощта на ултразвуков процесор UP400S (Hielscher GmbH, Германия), работещ на честота 400 W и 24 kHz. За експериментите изследователският екип на Carbonell-Capella задава амплитудата на 100%, с непрекъснат режим на ултразвук. Монтиран е титанов сонотрод H22 с диаметър 22 mm и дължина 100 mm, за да се свържат ултразвуковите вълни в пробата. Сондата е потопена в смес, съдържаща 6 g листа от стевия, суспендирани в 180 g вода или етанол/вода (50%) в стъклена колба с тясно гърло (капацитет 1 000 ml). Пробите са потопени в охлаждаща вана, за да се избегне нагряване, предизвикано от ултразвук и температурата винаги се поддържа по-ниска от 50ºC). Обща входяща специфична енергия (W_{Спецификация}, в kJ/kg) се изчислява чрез умножаване на мощността на генератора (400 J/s) (мощност) по общата продължителност на обработката (sec), разделена на масата на продукта (kg). Ултразвуковата енергия е 178 kJ/kg (за t_НАС = 80 сек.)
(срв. Carbonell-Capella et al. 2016)
Sic-Zlabur et al., (2015) изследват екстракцията на стевиол гликозиди заедно с други функционални съставки от листата на стевия и заключават, че ултразвуковата екстракция е екологична технология, която може да се използва за извличане на функционални съединения от листа на стевия със значително по-кратко време за обработка и по-ниска консумация на енергия в сравнение с конвенционалната екстракция.

Liu et al. (2010) изследват ултразвуковата екстракция на общи въглехидрати от Stevia rebaudiana Bertoni. За да се увеличи максимално добива на общи въглехидрати от Stevia rebaudiana Bertoni, като проби е използвана стевия от тип LUYU-131. Методологията на отговорната повърхност (RSM) е използвана за оптимизиране на състоянието на екстракция с помощта на ултразвук. Резултатите показват, че оптималните условия за извличане са температура на екстракция от 68°C, звукова мощност от 60 W и време за извличане от 32 минути. Използвайки ултразвукова екстракция, Увеличен добив на екстракти с коефициент 1,5 при по-ниска температура на екстракция (68°C) и времето за екстракция (32 мин.) значително се съкращава в сравнение с това при класическата екстракция. Анализът на компонентите на суровите екстракти показва, че относителното количество ребаудиозид А се увеличава в екстрактите, подпомагани от ултразвук, в сравнение с екстрактите, получени чрез класически процес, а екстрактите с помощта на ултразвук имат по-добро качество.
Alupului и Lavric (2008) потвърждават в своето проучване превъзходната ефективност на ултразвуковата екстракция на стевия, заявявайки, че ултразвуково индуцираната екстракция на стевиозид на Stevia rebaudiana води до подобрена производителност в сравнение с конвенционалното накисване с двеста пъти, а също и до по-кратко време за лечение. (срв. Alupului A., Lavric V., 2008)

Ултразвукова последваща обработка на стевиозиди

Ултразвукът е надежден метод за смесване, Смесване и Хомогенизиране, поради което ултразвукът често се използва по време на формулирането и смесването на крайния продукт. Когато екстрактът от стевия трябва да се разтвори в течност, ултразвукът е бърза и ефективна техника за приготвяне на хомогенна смес – независимо от вискозитета. Ултразвукова разтваряне позволява приготвяне на силно наситени и дори пренаситени разтвори.

Системи за ултразвукова екстракция

Продуктовата гама на Hielscher ви покрива – независимо дали искате да извличате по-малки и средни обеми за анализ и изследвания или да извличате в голям търговски производствен мащаб. Нашата продуктова гама от ултразвукови уреди включва ултразвукови лабораторни устройства, настолни системи за R&D и пилотни инсталации, както и Индустриален ултразвуков с висока мощност системи с до 16 000 вата на единична единица, която може лесно да бъде групирана и контейнеризирана. Нашият богат избор от ултразвукови Аксесоари като сонотрод, проточни клетки, реактори и бустери позволява оптимална конфигурация на перфектно подходящата система за нуждите на нашите клиенти.

Инвестиция

Всички ултразвукови устройства на Hielscher са създадени за 24/7 работа, което означава, че нашето оборудване позволява бърза възвръщаемост на инвестицията (Възвръщаемост). Alupului et al. (2009) установиха по време на своето изследване, че фактът на икономическата обосновка на прилагането на ултразвук с висока интензивност като относително ниска цена Методът не трябва да се пренебрегва. Освен това ултразвукова екстракция е убедителна техника поради своята Лесно използване и значими Ефективност.