Ultrazvuková extrakce Vanilla – NETEPELNÁ metoda
- Vanilkový extrakt je aromatickým roztokem extrahovaným z vanilkových lusků v roztoku ethanolu a vody.
- Pro výrobu vysoce kvalitního vanilinu jako aroma, aroma a vůně je nutná účinná, ale mírná extrakční technika, aby se zabránilo rozkladu.
- Ultrazvuková extrakce je slabá mechanická Metoda extrakce, která dává vysokým výnosům vanilinu během velmi krátké doby extrakce.
Vysoce výkonné Ultralátky pro vysoce kvalitní extrakty z vanilinu
Jako druhé nejdražší koření po šafráni, produkce vanilky vyžaduje účinnou extrakční metodu, která zabraňuje degradaci hodnotných základních olejů. Ultrazvuková extrakce je dobře známá a je zavedena jako mírná, NETEPELNÁ, ale vysoce účinná metoda uvolňování bioaktivních sloučenin z rostlinných materiálů. Ultrazvuková extrakce je založena na jevu akustické kavitace, což je čistě mechanická léčba. To činí sondizace upřednostňovanou metodu pro izolaci citlivých bioaktivních sloučenin, jako jsou aromatické látky a esencií, například vanilin, polyfenoly nebo antioxidanty z botaniky.
Výhody ultrazvukové extrakce vanilky
- Vynikající výnos
- Vysokorychlostní extrakce – během několika minut
- Vysoce kvalitní výtažky – Mírné, non-termální
- Zelená rozpouštědla (např. voda/ethanol)
- nákladově efektivní
- Snadný a bezpečný provoz
- Nízké investiční a provozní náklady
- 24/7 operace pod těžkým clem
- Zelená, ekologicky šetrný způsob
Ultrazvuková extrakce Vanilla – v režimu dávkového nebo trvalého toku
Dávkové: Ultrazvukové extrakční procesy mohou být provozovány jako jednoduché dávkové zpracování nebo jako vložené zpracování, kde se médium nepřetržitě krmí ultrazvukovým průtokovým reaktorem.
Dávkové zpracování je snadný postup, kdy se extrakce provádí šarží po dávkách. Hielscher Ultrasonics nabízí ultrazvukové procesory pro malé až velké série, tedy 1L až 120L.
Pro zpracování šarží 5 až 10L doporučujeme UP400St (400W, video níže) se sonotrodou S24d22L2D.
Pro zpracování šarží cca 120L doporučujeme UIP2000hdT (2kW, pic. pravý sloupec nahoře) s sonotrode RS4d40L4.
Sonicator UIP2000hdT pro botanickou extrakci v dávce 120 l
Ultrazvuková extrakce botanické suroviny s ultrazvukem UP400St
Pro objem cca 8L/min doporučujeme UIP4000hdT (4 kW, pic. vpravo) s sonotroldou RS4d40L3 a průtokovou buňkou FC130L4-3G0
Případové studie ultrazvukové extrakce vanilky
Jadhav et al. (2009) ve srovnání s ultrasonicky asistovaným extrakcí (UAE) a extrakcí Soxhletu. Výzkum potvrdil, že ultrazvuková extrakce při srovnání s extrakcí Soxhlet výrazně zesiluje uvolňování vanilinu. Soxhletova léčba vyžaduje provozní teplotu 95 °C, rozpouštědlo: solute poměr 66.67 ml/g a doba extrakce 8 hodin vyústila v uvolnění cca 180ppm vanilinu. Extrakcí s ultrazvukem (UAE) se požaduje pouze 1H, aby se uvolní CA. 140ppm vanilinu s použitím stejného rozpouštědla: solute poměr při pokojové teplotě.
Rasoamandrary et al. (2013) porovnala účinnost extrakce vanilinu pomocí ultraaktoru 100W sondy typu PROBE (např. UP100H), ultrazvukovou lázeň a horkou vodní lázeň. Výzkumní pracovníci usoudli, že Ultrazvukový přístroj je výkonným extrakčním nástrojem vzhledem k jeho vysoké intenzitě ultrazvuku. Proto ultraultrasonizátor sondy překonává alternativní extrakční metody tím, že dával podobné/nebo vyšší výnosy z vanilinu vyluhovaných v podstatně kratší době extrakce a menší spotřebu rozpouštědla (tj. etanolu).
Srovnání tří metod extrakce – Ultrazvuková sonda, Ultrazvuková lázeň, extrakce teplé vodní lázně – ukázala, že extrakce vanilinu byla nejúčinnější pro sondou sondy za použití 40% ethanolu (v/v) při teplotě okolí 30 °C a doby extrakce 1 hod. Při extrakci vodní lázně se požaduje koncentrace 50% ethanolu (v/v) při teplotě 56 °C po dobu 15 hodin.
UIP4000hdT – 4 kW Ultrazvukový extraktor pro kontinuální vložené zpracování.
Ultrazvukové zařízení pro extrakci vysokého výkonu
Hielscher Ultrasonics se specializuje na výrobu vysoce výkonných ultrazvukových procesorů pro výrobu vysoce kvalitních extraktů z botaniky.
Hielscherovo široké produktové portfolio se pohybuje od malých, výkonných laboratorních ultrazvukových zařízení až po robustní lavicové a plně průmyslové systémy, které dodávají vysoce intenzivní ultrazvuk pro účinnou extrakci a izolaci bioaktivních látek (např. Quercetin, Kofein, kurkumin, terpeny atd.). Všechna Ultrazvuková zařízení z 200w na 16 000 W představuje barevný displej pro digitální ovládání, integrovanou kartu SD pro automatické zaznamenávání dat, dálkové ovládání prohlížeče a mnoho uživatelsky přívětijších funkcí. Sonotropové a průtokové buňky (části, které jsou ve styku s médiem) mohou být autoklávovány a snadno čistitelné. Všechny ultraoperační nástroje jsou postaveny na 24/7, vyžadují nízkou údržbu a jsou snadno a bezpečně ovladatelný.
Digitální barevný displej umožňuje uživatelsky přívětivý ovládač ultragrafického přijímače. Naše systémy jsou schopné dodávat od nízkých až po velmi vysoké amplitudy. Pro extrakci polyfenolů a jiných bioaktivních sloučenin, jako je vanilin, nabízíme speciální ultrazvukové sonotrody (označované také jako ultrazvukové sondy nebo rohy), které jsou optimalizovány pro rozumnou izolaci vysoce kvalitních účinných látek. Robustnost Hielscherova ultrazvukového zařízení umožňuje 24/7 provoz při vysoké službě a v náročném prostředí.
Přesná kontrola ultrazvukových parametrů procesu zaručuje reprodukovatelnost a standardizaci procesu.
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:
| Hromadná dávka | průtok | Doporučené Devices |
|---|---|---|
| 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 |
| na | 10 až 100L / min | UIP16000 |
| na | větší | hrozen UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!
Vysoce energetické ultrazvukové procesory od laboratoře k pilotnímu a průmyslovému měřítku.
Literatura / Reference
- Velez Suaza, Catalina (2016): Optimization of an analytical approach based on high-performance liquid chromatography for the characterization of a natural vanilla extract. Thesis, Universitaria Lasallista, 2016.
- Jadhav D. et al. (2009): extrakce vanilinu z vanilkových lusků: srovnávací studie konvenčních Soxhletova a ultrazvukového asistovaného extrakce. Deník potravinářského inženýrství 93, 2009:421 – 426.
- Rasoamandrary N. et al. (2013): lepší extrakce vanilinu 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehydu z léčených Vanilla fazolí pomocí ultrazvukového systému: srovnání s ultrazvukem a extrakcí teplé vodní lázně.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O'Donnell, Brijesh K. Tiwari (2020): Ultrazvuková technologie pro extrakci biologicky aktivních molekul z rostlinných, živočišných a mořských zdrojů. TrAC Trendy v analytické chemii, svazek 122, 2020.
Fakta Worth Knowing
Pracovní princip ultrazvukové extrakce
Použití intenzivních ultrazvukových vln na tekuté médium má za následek kavitaci. Jev kavitace vede lokálně k extrémním teplotám, tlakům, teplotním/chladicím sazbám, tlakovým diferenciacím a vysokým smyjícím silám na médiu. Když se kavitace probublává na povrchu pevných částic (jako jsou částice, rostlinné buňky, tkáně atd.), mikrotrysky a interalární kolize, generují efekty, jako je povrchová loupání, eroze a porucha částic. Kromě toho zhroucení kavitační bubliny v tekutém médiu vytváří makroturbulencí a mikromíchání.
Obrázek 1: Tvorba stabilních a přechodových bublinek.
a přestavení, b přechodová kavitace, c stabilní kavitace, d tlak
[upraveno podle Santos et al. 2009]
Ultrazvuková iritace úlomků rostlinných materiálů je matice rostlinných buněk a posiluje hydrataci. Chemat et al (2015) uzavírá, že ultrazvuková extrakce bioaktivních sloučenin z botaniky je výsledkem různých nezávislých nebo kombinovaných mechanismů, včetně roztříštěnosti, eroze, kapiláry, detexizace a sonoporace. Tyto účinky narušují buněčnou stěnu, zvyšují hmotnostní přenos zatlačením rozpouštědla do buňky a nasávání fyz-složeným rozpouštědlem a zajistí pohyb tekutiny mikromixováním.
Ultrazvuková extrakce z rostlinných buněk: mikroskopický příčný úsek (TS) ukazuje mechanismus činnosti během ultrazvukové extrakce z buněk (zvětšení 2000x) [zdroj: Vilkhu et al. 2011]
Ultrazvuková extrakce dosahuje velmi rychlé izolace sloučenin – překonáním konvenčních extrakčních metod v kratší době zpracování, vyššího výnosu a při nižších teplotách. Při mírné mechanické léčbě se extrakcí s ultrazvukem zamezí tepelnému rozkladu bioaktivních komponentů a Excelu ve srovnání s jinými technikami, jako je konvenční extrakce rozpouštědel, hydrodestilacenebo Soxhletova extrakcí, o nichž je známo, že destrukce citlivé na teplo jsou tyto molekuly. Díky těmto výhodám je Ultrazvuková extrakce upřednostňovanou technikou uvolňování bioaktivních sloučenin citlivých na teplotu z botanik.
Vanilinu
Vanilka je ceněná chuť, kterou lze extrahovat z orchidejí rodu Vanilla, především z mexického druhu, flat-leaved vanilla (V. planifolia). Jedinečně ochucené sloučeniny vanilkové orchideje se nacházejí v jejím ovoci, které vyplývá z opyli kyvety. Tyto semeno lusky jsou zhruba 1 / 3 x 6 palců, s hnědavě červenou až černou barvu, když zralé. Uvnitř těchto lusků je olejovitá kapalina plná drobných semen. Oba lusk a semena se používají k výrobě vanilinu.
Ačkoli vanilin je základní aromatickými sloučeninami v vanilkové továrně, čistý vanilkový extrakt obsahuje několik stovek dalších vonných sloučenin, které přispívají ke své složité a hluboké vůni.
Vanilková esence se vyskytuje ve dvou formách, jmenovitě v reálné vanilinové podstatě z vanilkového semenu a průmyslově syntetizovaných vanilinu. Extrakt z pravé semeno je složitá směs několika stovek různých sloučenin. Chemická sloučenina vanilin – 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyd – je významným přispěvatelem charakteristické vůně a vůně pravé vanilky a je hlavní charakteristickou složkou vyléčených vanilkových bobů. Kromě vanilinu mohou jiné chemické sloučeniny jako acetaldehyd, kyselina octová, furfural, kyselina hexanová, 4-hydroxybenzaldehyd, eugenol, methyl-skopolit a isomáselná kyselina přispívat k komplexně vanilkové vůni.
Vanilkové kultivary
Vanilková vanilka nebo Bourbon-Madagaskar se vyrábí z V. planifolia rostlin, které rostou na ostrovech v Indickém oceánu, jako jsou Madagaskar, komory a Réunion, dříve pojmenované Île Bourbon. Termín “Bourbonská vanilka” Popisuje také charakteristické vanilkové aroma odvozené od V. planifolia.
Mexická vanilka extrahovaná z nativního V. planifolia se vyrábí v mnohem nižších množstvích. Mexická vanilka je známa a uváděna na trh jako vanilka ze země jejího původu, protože rostlina V. planifolia je původem z Mesoameriky.
Tahitská vanilka pochází z Francouzské Polynésie, vyráběná z továrny V. tahitiensis. Genetická analýza ukazuje, že tento druh je možná kultivar z hybridů V. planifolia a V. odorata.
Západoindická vanilka je vyrobena z pompona, která se pěstuje v Karibiku a střední a Jižní Americe.