Ekstrakcija stevije bez otapala ultrazvukom

Konvencionalna ekstrakcija slatkih komponenti kao što su stevioglikozidi iz Stevia rebaudiana koristi toksična otapala. Da bi se dobio zdrav, kvalitetan prehrambeni proizvod, potrebna je metoda ekstrakcije bez otapala. Tehnika ultrazvučne ekstrakcije izbjegava korištenje rastvarača čime se postižu vrlo visoki prinosi ekstrakcije u kratkom vremenu obrade. Zbog toga se ultrazvučna ekstrakcija stevije ističe izuzetnom efikasnošću i ekološkom prihvatljivošću.

Zdravi ekstrakti sa ultrazvučnom ekstrakcijom

Stevia zaslađivači bi trebalo da budu zdravo-koristan proizvod napravljen od listova biljke Stevia rebaudiana Bertoni i koriste se kao zaslađivač bez kalorija. Slatkost je uzrokovana diterpenskim glikozidima koji je cca. 300 puta slađi od saharoze.
Sadržaj glikozida u stevii rebaudiana Bertoni sastoji se od steviozida (5-10%), rebaudiozida A (2-4%), rebaudiozida C (1-2%), dulkozida A (0,5-1%), rebaudiozida B, rebaudiozida D , i rebaudiozid E. Za razliku od ostalih glikozida, rebaudiana A se odlikuje svojom negorčinom. Stoga je rebaudiana A najciljaniji spoj iz listova stevije. Ultrazvučna ekstrakcija pomaže ekstrakciju steviozida i rebaudiozida visoke čistoće. ultrazvučna ekstrakcija steviol glikozida može se lako provesti u vodi i daje visoke prinose uz vrlo visoku stopu ekstrakcije. Relativno niska temperatura ekstrakcije između 60°C i 80°C je nježna, tako da je spriječena degradacija ekstrakata.

Budući da je stevija odobrena kao zaslađivač, potražnja za prirodnom zamjenom za šećer bez kalorija značajno je porasla. Da bi se obezbedili traženi proizvodi od stevije, potrebno je proširiti kapacitete komercijalne proizvodnje. Ultrazvuk je dokazana metoda za intenziviranje ekstrakcije.

Prednosti ultrazvučne ekstrakcije:

• bez rastvarača, npr. u vodi
• Veći prinosi
• visoke stope ekstrakcije
• usteda vremena
• ušteda troškova
• sigurno
• ekološki prihvatljiv
• serijska ili inline obrada

Ultrazvučna ekstrakcija stevije: rezultati istraživanja

Carbonell-Capella et al. (2016) uporedili su različite tehnike ekstrakcije za ekstrakciju steviozida i rebaudiozida. Najveći oporavak steviozida postignut je primjenom ultrazvučne ekstrakcije sa UP400S (vidi sliku lijevo) koristeći vodu kao rastvarač, što je 3,5 puta veće u poređenju sa tradicionalnom metodom difuzije, i 1,5 puta veće od mljevenih uzoraka Stevije. U ovoj studiji, listovi stevije (6 g) su suspendovani u vodi (180 g) na 208C u odnosu čvrsta/tečnost od 1:30 (w/w). Ultrazvučna ekstrakcija je izvedena pomoću ultrazvučni procesor UP400S (Hielscher GmbH, Njemačka), koji radi na 400 W i frekvenciji 24 kHz. Za eksperimente, istraživački tim Carbonell-Capella je postavio amplitudu na 100%, uz kontinuirani način rada ultrazvuka. Montirana je titanijumska sonotroda H22 prečnika 22 mm i dužine 100 mm kako bi se ultrazvučni talasi spojili u uzorak. Sonda je potopljena u mješavinu koja je sadržavala 6 g listova stevije suspendiranih u 180 g vode ili etanola/vode (50%) u staklenoj tikvici s uskim grlom (kapaciteta 1000 mL). Uzorci su uronjeni u kupku za hlađenje kako bi se izbjeglo zagrijavanje izazvano ultrazvukom, a temperatura je uvijek bila niža od 50ºC). Ukupni specifični energetski unos (W_spec, u kJ/kg) izračunato je množenjem snage generatora (400 J/s) (snaga) sa ukupnim trajanjem tretmana (sek) podijeljeno s masom proizvoda (kg). Energija ultrazvuka iznosila je 178 kJ/kg (za t_US = 80 sek.)
(usp. Carbonell-Capella et al. 2016.)
Sic-Zlabur i sur., (2015) istraživali su ekstrakciju steviol glikozida zajedno s drugim funkcionalnim sastojcima iz listova stevije i zaključili da je ultrazvučna ekstrakcija ekološki prihvatljiva tehnologija koja se može koristiti za ekstrakciju funkcionalnih spojeva iz listova stevije uz pomoć znatno kraće vrijeme tretmana i manja potrošnja energije u odnosu na konvencionalnu ekstrakciju.

Liu et al. (2010) istraživali su ultrazvučnu ekstrakciju ukupnih ugljikohidrata iz Stevia rebaudiana Bertoni. Kako bi se maksimizirao prinos ukupnih ugljikohidrata iz Stevia rebaudiana Bertoni, kao uzorci je korištena stevija tipa LUYU-131. Metodologija površine odgovora (RSM) korištena je za optimizaciju stanja ekstrakcije uz pomoć ultrazvuka. Rezultati su pokazali da su optimalni uslovi ekstrakcije bili temperatura ekstrakcije od 68°C, zvučna snaga od 60 W i vrijeme ekstrakcije od 32 min. Koristeći ekstrakciju potpomognutu ultrazvukom, povećan prinos ekstrakata faktorom od 1,5 na niža temperatura ekstrakcije (68°C) i vrijeme ekstrakcije (32 min.) znatno skraćeno u odnosu na klasičnu ekstrakciju. Analiza komponenti sirovih ekstrakata pokazala je da je relativna količina rebaudiozida A povećana u ekstraktima potpomognutim ultrazvukom u odnosu na ekstrakte dobijene klasičnim postupkom, a ekstrakti potpomognuti ultrazvukom su imali boljeg kvaliteta.
Alupului i Lavric (2008) u svojoj studiji potvrđuju superiornu efikasnost ultrazvučne ekstrakcije stevije navodeći da ultrazvučno indukovana ekstrakcija steviozida Stevia rebaudiana rezultira boljom produktivnošću u odnosu na konvencionalno namakanje za dvjesto puta i kraćim vremenom tretmana. (up. Alupului A., Lavrić V., 2008.)

Ultrazvučna naknadna obrada steviozida

Ultrazvuk je pouzdana metoda za miješanje, Blending i Homogeniziranje, stoga se ultrazvuk često koristi tokom formulisanja i mešanja konačnog proizvoda. Kada se ekstrakt stevije mora otopiti u tekućini, ultrazvuk je brza i efikasna tehnika za pripremu homogene mješavine – bez obzira na viskozitet. Ultrasonic Rastvaranje omogućava pripremu visoko zasićenih, pa čak i prezasićenih otopina.

Ultrazvučni sistemi za ekstrakciju

Hielscherov asortiman proizvoda će vas pokriti – bilo da želite izdvojiti manje i srednje količine za analizu i istraživanje ili ekstrahirati u velikoj komercijalnoj proizvodnji. Naš asortiman ultrazvučnih aparata uključuje ultrazvučni laboratorijski uređaji, stolni sistemi za R&D i pilot postrojenja kao i industrijski ultrazvuk velike snage sistema sa do 16.000 vati po jednoj jedinici, koja se lako može grupirati i kontejnerizirati. Naš širok izbor ultrazvučnih aparata Dodaci kao što su sonotrode, protočne ćelije, reaktori i pojačivači omogućavaju optimalnu konfiguraciju sistema koji savršeno odgovara potrebama naših kupaca.

Investicija

Svi Hielscher ultrazvučni uređaji su napravljeni za 24/7 rad što znači da naša oprema omogućava brzi povrat ulaganja (RoI). Alupului et al. (2009) su tokom svog istraživanja utvrdili da je činjenica ekonomske opravdanosti primjene ultrazvuka visokog intenziteta kao relativno jeftin metoda ne smije biti zanemarena. Nadalje, ultrazvučna ekstrakcija je uvjerljiva tehnika zbog svoje jednostavno korišćenje i značajno Efikasnost.