Ultrazvukové extrakce a konzervace

Ultrazvuková extrakce a konzervace využívá pomocí výkonového ultrazvuku pro rozpad buněčných struktur (lýza). Rozbíjení buněk ultrazvukem rersults ve vysoce účinné extrakci intracelulárních sloučenin, stejně jako mikrobiální inaktivace. Vzhledem k četným výhodám, ultrazvuku je široce používán pro extrakci a konzervaci v potravinářském průmyslu. Další informace o výhodách ultrazvukové extrakce a zpracování potravin!

Výkonový ultrazvuk pro extrakci a konzervaci potravin a rostlin

Ultrazvukové extrakce: Ultrazvuková extrakce je proces, který používá vysokofrekvenční zvukové vlny k extrakci sloučenin z různých materiálů, jako jsou rostliny, ovoce a zelenina. Proces zahrnuje použití ultrazvukových vln k vytvoření vysokotlakých bublin v kapalném nebo polotuhém materiálu, které se rychle zhroutí, vytvářejí intenzivní teplo a tlak, který narušuje buněčné stěny materiálu a uvolňuje požadované sloučeniny.

Pracovní princip ultrazvukové extrakce a konzervace

Základní princip ultrazvukové extrakce je založen na jevu známém jako akustická kavitace. Když je kapalina vystavena ultrazvukovým vlnám vysoké intenzity a nízké frekvence (cca 20 kHz), vytváří tlakové vlny, které v kapalině vytvářejí malé vakuové bubliny. Tyto bubliny rostou ve velikosti, jak se zvyšuje intenzita ultrazvuku, a když dosáhnou určité velikosti, náhle a prudce se zhroutí, vytvářejí rázovou vlnu a uvolňují energii ve formě tepla a tlaku.
Tento proces způsobuje mechanické narušení buněčných stěn a uvolňuje požadované sloučeniny z materiálu do kapalného rozpouštědla. Uvolněné sloučeniny pak mohou být odděleny od rozpouštědla pomocí standardních separačních technik, jako je filtrace nebo odstřeďování.

Žádost o informace





Ultrazvuková dávková extrakce alkaloidů z rostlinného materiálu pomocí ultrazvukové sondy UP400St.

ultrasonicator UP400St pro účinnou netepelnou extrakci rostlinného materiálu.

Ultrazvuková konzervace: Ultrazvuková konzervace je založena na stejných kavitačních účincích jako ultrazvuková extrakce. Pro konzervaci se používá ultrazvuk k prodloužení trvanlivosti potravin podléhajících rychlé zkáze pomocí vysokofrekvenčních zvukových vln, které inhibují růst mikroorganismů, které způsobují znehodnocení. Proces zahrnuje vystavení potravin ultrazvukovým vlnám, které narušují buněčné stěny bakterií, kvasinek a plísní, což vede k jejich zničení nebo inhibici.
Tento proces způsobuje mechanické narušení buněčných stěn mikroorganismů, což vede k jejich destrukci nebo inhibici. Ultrazvukové vlny mohou také zvýšit propustnost buněčných membrán, což umožňuje konzervačním látkám a jiným antimikrobiálním látkám účinněji pronikat a zabíjet mikroorganismy.
Ultrazvuková konzervace je upřednostňována před tradičními metodami konzervace, protože nabízí několik výhod, jako je kratší doba zpracování, vyšší účinnost a schopnost zachovat přirozené vlastnosti a chutě potravin. Používá se v široké škále potravinářských výrobků, jako jsou omáčky, džusy, mléčné výrobky, vejce a maso, aby se prodloužila jejich trvanlivost a zajistila jejich bezpečnost.

Ultrazvuková extrakce a konzervační technika je upřednostňována před tradičními metodami extrakce a konzervace, protože nabízí několik výhod, jako jsou rychlejší extrakční rychlosti, vynikající kvalita produktu, vyšší výtěžek, čistě mechanické netepelné zpracování a schopnost extrahovat širší škálu sloučenin. Používá se v celé řadě průmyslových odvětví, jako jsou potraviny a nápoje, léčiva a kosmetika.

Ultrazvuková botanická extrakce poskytuje vyšší výnosy. Homogenizátor Hielscher UIP2000hdT, 2000 wattů je dostatečně výkonný, aby snadno extrahoval dávky od 10 litrů do 120 litrů.

Ultrazvuková extrakce botaniky - 30 litrů / 8 galonů šarže

Miniatura videa

Silná Ultrazvuková kavitace v Hielscher Cascats

Výkonná ultrazvuková kavitace při Hielscher UIP1000hdT Cascatrode

Ultrazvuková extrakce bílkovin a enzymů

Zejména extrakce enzymů a proteinů uložených v buňkách a subcelulárních částicích je jedinečnou a účinnou aplikací ultrazvuku s vysokou intenzitou, protože extrakce organických sloučenin obsažených v těle rostlin a semen rozpouštědlem může být výrazně zlepšena. Proto má ultrazvuk potenciální přínos při extrakci a izolaci nových potenciálně bioaktivních složek, např. z nevyužitých toků vedlejších produktů vytvořených v současných procesech. Ultrazvuk může také pomoci zesílit účinky enzymové léčby a tím snížit množství potřebného enzymu nebo zvýšit výtěžek extrahovatelných relevantních sloučenin.

Ultrazvuková extrakce lipidů a proteinů

Ultrazvuku je často používán ke zlepšení extrakce lipidů a proteinů z rostlinných semen, jako jsou sojové boby (například mouka nebo odtučněných sojových bobů), nebo jiných olejnatých semen. V tomto případě zničení buněčné stěny usnadňuje lisování (za studena nebo za tepla), a tím snižuje zbytkový olej nebo tuk v lisovacím dortu.

Vliv kontinuální ultrazvukové extrakce na výtěžek dispergovaného proteinu prokázal Moulton et al. Sonikace postupně zvyšovala regeneraci dispergovaného proteinu, protože poměr vločky / rozpouštědla se změnil z 1:10 na 1:30. Ukázalo se, že ultrazvuk je schopen peptizovat sójový protein při téměř jakékoli komerční propustnosti a že požadovaná energie sonikace byla nejnižší, když byly použity silnější kaše.

Ultrazvuková izolace fenolických sloučenin a antokyanů

Enzymy, jako je například pektinázy, celulázy a hemicelulázy jsou široce používané při zpracování šťávy, aby se rozkládat buněčné stěny a zlepšit šťávu extrahovatelnost. Narušení buněčné stěny matrice také uvolňuje složky, jako jsou fenolové sloučeniny do šťávy. Ultrazvuk zlepšuje proces extrakce, a proto může vést ke zvýšení fenolové sloučeniny, alkaloidy a šťávy výnos, obyčejně vlevo v koláči po lisování.

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. “léčba US zvýšit koncentraci fenolických sloučenin borůvky šťávy o více než 15%. […] Vliv USA (ultrazvuk) byl výraznější s černého rybízu, které jsou náročnější bobule zpracování šťávy, než borůvky kvůli jejich vysokému obsahu pektinu a různé buněčné stěny architektury. […] Je koncentrace fenolických sloučenin ve šťávě zvýšila o 15-25% pomocí léčby USA (ultrazvuk) po enzymové inkubace.” (srov. Mokkila et al., 2004)
 

V této prezentaci vás seznámíme s výrobou rostlinných extraktů. Vysvětlujeme výzvy výroby vysoce kvalitních botanických extraktů a jak vám sonikátor může pomoci překonat tyto výzvy. Tato prezentace vám ukáže, jak funguje ultrazvuková extrakce. Dozvíte se, jaké výhody můžete očekávat pomocí sonikátoru pro extrakci a jak můžete implementovat ultrazvukový extraktor do výroby extraktu.

Ultrazvuková botanická extrakce - Jak používat sonikátory k extrakci botanických sloučenin

Miniatura videa

 

Průmyslový sondový ultrasonicator UIP6000hdT (6kW, 20kHz) s reaktorem průtokových buněk pro kontinuální ultrazvukové zpracování kapalin a past s vysokou propustností.

Ultrasonicator UIP6000hdT v průmyslovém zařízení s kontinuální extrakcí.

Žádost o informace





Mikrobiální a enzymové Inaktivace

Mikrobiální a enzymové InaktivaceMikrobiální a enzymová inaktivace (konzervace), např. v ovocných šťávách a omáčkách, je další aplikací ultrazvuku při zpracování potravin. Dnes je konzervace zvýšením teploty po krátkou dobu (pasterizace) stále nejběžnější metodou zpracování mikrobiální nebo enzymové inaktivace, která vede k delší trvanlivosti (konzervaci). Vzhledem k vystavení vysokým teplotám přichází konvenční tepelná pasterizace často nevýhodami pro potravinářské výrobky.
Výroba nových látek z tepelně-katalyzovaných reakcí a modifikace makromolekul, stejně jako deformace rostlinných a živočišných struktur může snížit do ztráty kvality. Proto tepelná úprava může způsobit nežádoucí změny senzorických vlastností, tj textura, chuť, barva, vůně a nutriční vlastnosti, tj. Vitamíny a proteiny. Ultrazvuk je účinný non-tepelné (minimální) zpracování alternativu.

Na rozdíl od konvenčních tepelných úprav využívá ultrazvuková konzervace energii a smykové síly akustické kavitace za účelem inaktivace enzymů. Při dostatečně nízkých úrovních sonikace se v buňkách mohou vyskytnout strukturální a metabolické změny bez jejich zničení. Aktivita peroxidázy, která se nachází ve většině surového a neblanšírovaného ovoce a zeleniny a může být zvláště spojena s vývojem příchutí a hnědnoucích pigmentů, může být podstatně snížena použitím ultrazvuku. Tepelně odolné enzymy, jako je lipáza a proteáza, které odolávají ultra vysokoteplotnímu ošetření a které mohou snížit kvalitu a trvanlivost tepelně ošetřeného mléka a dalších mléčných výrobků, mohou být účinněji inaktivovány současnou aplikací ultrazvuku, tepla a tlaku (MTS).

Ultrazvuk prokázal svůj potenciál při ničení potravinových patogenů, jako jsou E. coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, Cryptosporidium cysty a poliovirus.

Vztahuje se na: konzervaci džemů, marmelád nebo polevy, ovocných šťáv a omáček, masných výrobků, mléčných výrobků a zmrzliny.
 

Hielscher ultrasonicators mohou homogenizovat a pasterizovat tekuté vaječné výrobky (celá vejce, vaječné bílky, žloutky), aby byla zajištěna bezpečnost potravin a mechanická stabilita. Hielscher ultrazvukové homogenizátory poskytují intenzivní kavitaci a vysoké smykové síly k zabíjení mikrobů. Ultrazvuková pasterizace je velmi účinná a účinná alternativa nízkoteplotní pasterizace. Tekuté vejce pasterizované ultrazvuku vykazuje méně denaturace bílkovin, nižší ztrátu chuti, zlepšenou homogenitu a výrazně vyšší energetickou účinnost.

Tekutá homogenizace vajec a pasterizace pomocí ultrazvuku s ultrazvukem UP400ST

Miniatura videa

 

Synergie ultrazvuku se teplota a tlak

Ultrazvuku je často účinnější v kombinaci s jinými anti-mikrobiální metod, jako je:

  • termo-ultrazvuku, tj. tepelné a ultrazvukové
  • mano-ultrazvuku, tj. tlak a ultrazvuk
  • mano-thermo-ultrazvuku, tj tlaku, tepla a ultrazvuk

Kombinovaná aplikace ultrazvuku s teplem a / nebo tlakem se doporučuje pro Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae a Aeromonas hydrophila.

Ultrazvuk vs jiné techniky konzervace potravin

Na rozdíl od jiných tepelných a netepelných procesů, jako je vysokotlaká homogenizace, tepelná pasterizace, vysoký hydrostatický tlak (HP), stlačený oxid uhličitý (cCO2) a superkritický oxid uhličitý (ScCO2), pulzy elektrického pole (HELP) nebo mikrovlnné trouby, lze ultrazvuk snadno testovat v laboratoři nebo na stolním stupni – generování reprodukovatelných výsledků pro zavádění do praxe. Intenzitu a kavitační charakteristiky lze snadno přizpůsobit specifickému procesu extrakce tak, aby se zaměřily na konkrétní cíle. Amplituda a tlak lze měnit v širokém rozsahu, např. pro identifikaci energeticky nejúčinnějšího odsávacího uspořádání.

Další výhody spojené s použitím ultrazvukové sondy typu extrakce jsou snadná manipulace s extraktem, rychlé provedení, žádné zbytky, vysoký výtěžek, šetrné k životnímu prostředí, zvýšená kvalita a prevence degradace extraktu.
(srov. Chemat et al., 2011)

Výhody ultrazvukového zpracování potravin
 

  • úplnější extrakce
  • Netepelná konzervace
  • vyšší výnosy
  • Vysoké množství živin, prvotřídní kvalita potravin
  • rychlý proces
  • Studený / netepelný proces
  • Snadné a bezpečné ovládání
  • Nízké nároky na údržbu
Ultrazvukové sondy jsou vysoce účinné pro netepelnou extrakci léčivých hub, jako je Chaga. Toto video demonstruje rychlou extrakci plného spektra z čagy pomocí ultrazvuku UP100H.

Extrakce hub - extrakce studené houby Chaga pomocí ultrazvuku

Miniatura videa

Vysoce výkonné ultrasonicators pro extrakci a preseravation

Hielscher Ultrasonics navrhuje, vyrábí a distribuuje vysoce výkonné ultrasonicators pro efektivní extrakci a konzervaci. Použití ultrazvukového zařízení Hielscher pro extrakci a konzervaci potravin je výkonná technologie zpracování, kterou lze nejen aplikovat bezpečně a šetrně k životnímu prostředí, ale také efektivně a ekonomicky. Homogenizující a konzervační efekt lze snadno použít pro jakýkoli tekutý nebo pastovitý potravinářský výrobek, včetně ovocných šťáv a pyré (např. pomeranč, jablko, grapefruit, mango, hroznové víno, švestka), stejně jako pro zeleninové omáčky a polévky (např. rajčatová omáčka nebo chřestová polévka), mléčné výrobky, vejce a maso.
Naše portfolio ultrazvukových homogenizérů a extraktorů sahá od ručních, přenosných zařízení až po plně průmyslové výrobní systémy pro inline zpracování velkých objemů v komerčním měřítku.

Návrh, výroba a poradenství – Kvalita Vyrobeno v Německu

Hielscher ultrasonicators jsou dobře známé pro jejich nejvyšší kvalitu a designové standardy. Robustnost a snadná obsluha umožňují hladkou integraci našich ultrasonicators do průmyslových zařízení. Drsné podmínky a náročná prostředí jsou snadno zvládnutelné Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics je společnost certifikovaná ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrasonicators představovat state-of-the-art technologie a uživatelská přívětivost. Samozřejmě, Hielscher ultrasonicators jsou CE kompatibilní a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.

Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Hromadná dávka průtok Doporučené Devices
00,5 až 1,5 ml na VialTweeter
1 až 500 ml 10 až 200 ml / min UP100H
10 až 2000ml 20 až 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 až 20L 00,2 až 4 litry / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
15 až 150 l 3 až 15 l/min UIP6000hdT
na 10 až 100L / min UIP16000
na větší hrozen UIP16000

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Požádejte o další informace

Použijte prosím níže uvedený formulář a vyžádejte si další informace o ultrazvukových procesorech, aplikacích a ceně. Rádi s vámi probereme váš proces a nabídneme vám ultrazvukový systém splňující vaše požadavky!









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


Ultrazvukové homogenizátory s vysokým smykem se používají v laboratorních, stolních, pilotních a průmyslových zpracováních.

Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakce v laboratoři, pilotním a průmyslovém měřítku.



Literatura / Reference

Fakta Worth Knowing

Ultrazvuková Buňka Rozpad

Při intenzivní sonikaci mohou být enzymy nebo proteiny uvolňovány z buněk nebo subcelulárních organel v důsledku rozpadu buněk. V tomto případě je sloučenina, která má být rozpuštěna v rozpouštědle, uzavřena v nerozpustné struktuře. Aby bylo možné ji extrahovat, musí být buněčná membrána zničena. Narušení buněk je citlivý proces, protože buněčná stěna je schopna odolat vysokému osmotickému tlaku uvnitř. Je nutná dobrá kontrola narušení buněk, aby se zabránilo neomezenému uvolňování všech intracelulárních produktů včetně buněčného odpadu a nukleových kyselin nebo denaturaci produktu.
Ultrazvuku slouží jako dobře kontrolovatelné prostředky pro buněčnou rozpadu. K tomu, mechanické účinky ultrazvuku poskytovat rychlejší a úplnější pronikání rozpouštědla do buněčného materiálu a zlepšení přenosu hmoty. Ultrazvuk dosahuje větší pronikání rozpouštědla do rostlinných tkání a zlepšuje přenos hmoty. Ultrazvukové vlny vytvářející kavitaci narušují buněčné stěny a usnadnění uvolňování složek matrice.

Ultrazvukem vylepšený přenos hmoty podporuje extrakci

Obecně platí, že ultrazvuk může vést k permeabilizaci buněčných membrán na ionty a může významně snížit selektivitu buněčných membrán. Mechanická aktivita ultrazvuku podporuje difúzi rozpouštědel do tkáně. Vzhledem k tomu, že ultrazvuk mechanicky rozbíjí buněčnou stěnu kavitačními smykovými silami, usnadňuje přenos z buňky do rozpouštědla. Snížení velikosti částic ultrazvukovou kavitací zvyšuje plochu povrchu v kontaktu mezi pevnou a kapalnou fází.

Ultrazvuková lýza a inaktivace E. coli

Pro produkci malého množství rekombinantních proteinů pro studium a charakterizaci jejich biologických vlastností je E. coli bakterií volby. Purifikační štítky, např. polyhistidinový ocas, beta-galaktosidáza nebo proteiny vázající maltózu, jsou běžně spojeny s rekombinantními proteiny, aby byly oddělitelné od buněčných extraktů s čistotou dostatečnou pro většinu analytických účelů. Ultrazvuku umožňuje maximalizovat uvolňování bílkovin, zejména pokud je výtěžek produkce nízký a zachovat strukturu a aktivitu rekombinantního proteinu.

Ultrazvuková oxidace

Při kontrolovaných intenzitách může aplikace ultrazvuku na biotransformaci a fermentaci vést ke zvýšenému biologickému zpracování v důsledku indukovaných biologických účinků a v důsledku usnadněného přenosu buněčné hmoty. Vliv řízené aplikace ultrazvuku (20 kHz) na oxidaci cholesterolu na cholestenon klidovými buňkami Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (dříve Nocardia erythropolis) zkoumal Bar (1987).
Tento systém je typický pro mikrobiální transformace sterolů a steroidů v tom, že substrát a produkty jsou ve vodě nerozpustné pevné látky. Proto je tento systém poměrně jedinečný v tom, že jak buňky, tak pevné látky mohou podléhat účinku ultrazvuku. Při dostatečně nízké ultrazvukové intenzitě, která zachovala strukturální integritu buněk a udržovala jejich metabolickou aktivitu, Bar pozoroval významné zvýšení kinetických rychlostí biotransformace v mikrobiálních suspenzích 1,0 a 2,5 g / l cholesterolu při sonikaci po dobu 5 s každých 10 mn s výkonem 0,2 W / cm². Ultrazvuk neprokázal žádný vliv na enzymatickou oxidaci cholesterolu (2,5 g / l) cholesteroloxidázou.


Vysoce výkonný ultrazvuk! Hielscherův sortiment pokrývá celé spektrum od kompaktního laboratorního ultrasonicatoru přes bench-top jednotky až po plně průmyslové ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od Laboratoř na průmyslové velikosti.


Rádi probereme váš proces.

Pojďme se spojit.