Ultralydsekstraktion og konservering udnytter ved hjælp af effekt ultralyd til opløsning af cellestrukturer (lysis). Breaking celler med ultralyd rersults i yderst effektiv udvinding af intra-cellulære forbindelser samt mikrobiel inaktivering. På grund af mange fordele anvendes ultralydbehandling i vid udstrækning til udvinding og konservering i fødevareindustrien. Lær mere om fordelene ved ultralydsekstraktion og fødevareforarbejdning!

Power ultralyd til udvinding og konservering af mad og botaniske stoffer

Ultralydsekstraktion: Ultralydsekstraktion er en proces, der bruger højfrekvente lydbølger til at udvinde forbindelser fra en række forskellige materialer såsom planter, frugter og grøntsager. Processen indebærer anvendelse af ultralydbølger til at skabe højtryksbobler i et flydende eller halvfast materiale, som kollapser hurtigt og genererer intens varme og tryk, der forstyrrer materialets cellevægge og frigiver de ønskede forbindelser.

Arbejdsprincippet for ultralydsekstraktion og konservering

Det grundlæggende princip bag ultralydsekstraktion er baseret på fænomenet kendt som akustisk kavitation. Når en væske udsættes for ultralydbølger med høj intensitet og lav frekvens (ca. 20 kHz), genererer den trykbølger, der skaber små vakuumbobler i væsken. Disse bobler vokser i størrelse, når ultralydets intensitet øges, og når de når en vis størrelse, kollapser de pludselig og voldsomt, genererer en stødbølge og frigiver energi i form af varme og tryk.
Denne proces forårsager mekanisk forstyrrelse af cellevæggene og frigiver de ønskede forbindelser fra materialet ind i det flydende opløsningsmiddel. De frigivne forbindelser kan derefter adskilles fra opløsningsmidlet ved hjælp af standardseparationsteknikker såsom filtrering eller centrifugering.

Ultralyd bevarelse: Ultralyd bevarelse er baseret på de samme kavitationelle virkninger som ultralyd ekstraktion. Til konservering anvendes effekt ultralyd til at forlænge holdbarheden af letfordærvelige fødevarer ved hjælp af højfrekvente lydbølger for at hæmme væksten af mikroorganismer, der forårsager ødelæggelse. Processen indebærer at udsætte fødevaren for ultralydbølger, der forstyrrer cellevæggene i bakterier, gær og forme, hvilket fører til deres ødelæggelse eller hæmning.
Denne proces forårsager mekanisk forstyrrelse af mikroorganismernes cellevægge, hvilket fører til deres ødelæggelse eller hæmning. Ultralydbølger kan også øge permeabiliteten af cellemembraner, hvilket gør det muligt for konserveringsmidler og andre antimikrobielle midler at trænge ind og dræbe mikroorganismerne mere effektivt.
Ultralyd konservering foretrækkes frem for traditionelle konserveringsmetoder, fordi det giver flere fordele såsom kortere behandlingstid, højere effektivitet og evnen til at bevare de naturlige egenskaber og smag af fødevaren. Det bruges i en bred vifte af fødevarer såsom saucer, juice, mejeriprodukter, æg og kød for at forlænge deres holdbarhed og sikre deres sikkerhed.

Ultralydsekstraktions- og konserveringsteknikken foretrækkes frem for traditionelle ekstraktions- og konserveringsmetoder, fordi den giver flere fordele såsom hurtigere ekstraktionshastigheder, fremragende produktkvalitet, højere udbytte, rent mekanisk ikke-termisk behandling og evnen til at udtrække et bredere udvalg af forbindelser. Det bruges i en bred vifte af industrier såsom mad og drikke, lægemidler og kosmetik.

Ultralydprotein og enzymekstraktion

Især ekstraktionen af enzymer og proteiner, der er lagret i celler og subcellulære partikler, er en unik og effektiv anvendelse af ultralyd med høj intensitet, da ekstraktionen af organiske forbindelser indeholdt i kroppen af planter og frø med et opløsningsmiddel kan forbedres betydeligt. Derfor har ultralyd en potentiel fordel ved udvinding og isolering af nye potentielt bioaktive komponenter, fx fra ikke-udnyttede biproduktstrømme dannet i nuværende processer. Ultralyd kan også bidrage til at intensivere virkningerne af enzymbehandling og derved reducere mængden af enzym, der er nødvendig, eller øge udbyttet af ekstraherbare relevante forbindelser.

Ultralydsekstraktion af lipider og proteiner

Ultralyd anvendes ofte til at forbedre ekstraktionen af ​​lipider og proteiner fra plantefrø, såsom sojabønner (f.eks. Mel eller fedtet sojabønner) eller andre oliefrø. I dette tilfælde letter ødelæggelsen af ​​cellevægge pressen (kold eller varm) og derved reducerer den resterende olie eller fedt i pressekagen.

Indflydelsen af kontinuerlig ultralydsekstraktion til udbyttet af dispergeret protein blev demonstreret af Moulton et al. Sonikeringen øgede genopretningen af dispergeret protein gradvist, da flagen / opløsningsmiddelforholdet ændrede sig fra 1:10 til 1:30. Det viste, at ultralyd er i stand til at peptize sojaprotein ved næsten enhver kommerciel gennemstrømning, og at den krævede sonikeringsenergi var den laveste, når tykkere opslæmninger blev brugt.

Ultralydisolering af phenolforbindelser og anthocyaniner

Enzymer, såsom pectinaser, cellulaser og hemicellulaser, anvendes i vid udstrækning i saftbehandling for at nedbryde cellevægge og forbedre saftudvindingsevnen. Forstyrrelsen af ​​cellevægsmatrixen frigiver også komponenter, såsom phenolforbindelser i saften. Ultralyd forbedrer udvindingsprocessen og kan derfor føre til en forøgelse af phenolforbindelsen, alkaloiderne og saftudbyttet, der almindeligvis efterlades i pressekagen.

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. “Amerikansk behandling øger koncentrationen af ​​phenolforbindelser af blåbærjuice med mere end 15%. […] USAs påvirkning (ultralyd) var mere signifikant med solbær, der er mere udfordrende bær i saftbehandling end blåbær på grund af deres høje indhold af pektin og forskellige cellevægsarkitekturer. […] koncentrationen af ​​phenolforbindelser i saften steg med 15-25% ved anvendelse af amerikansk (ultralyd) behandling efter enzyminkubation.” (jf. Mokkila et al., 2004)

Mikrobiell og enzyminaktivering

Mikrobiel og enzyminaktivering (konservering), fx i frugtsaft og saucer er en anden anvendelse af ultralyd i fødevareforarbejdningen. I dag er konservering ved temperaturforhøjelse i korte perioder (pasteurisering) stadig den mest almindelige behandlingsmetode til mikrobiel eller enzyminaktivering, der fører til længere holdbarhed (konservering). På grund af udsættelse for høj temperatur kommer den konventionelle termiske pasteurisering ofte ulemper for fødevarer.
Produktionen af ​​nye stoffer fra varmekatalyserede reaktioner og modificeringen af ​​makromolekyler samt deformationen af ​​plante- og dyrestrukturer kan reducere med tab af kvalitet. Derfor kan termisk behandling forårsage uønskede ændringer af sensoriske egenskaber, dvs. tekstur, smag, farve, lugt og næringsmæssige kvaliteter, dvs. vitaminer og proteiner. Ultralyd er et effektivt ikke-termisk (minimal) behandlingsalternativ.

I modsætning til konventionelle varmebehandlinger bruger ultralydskonservering energi og forskydningskræfter af akustisk kavitation for at inaktivere enzymer. Ved tilstrækkeligt lave niveauer af sonikering kan strukturelle og metaboliske ændringer forekomme i celler uden deres ødelæggelse. Aktiviteten af peroxidase, som findes i de fleste rå og ublancherede frugter og grøntsager og kan være særligt forbundet med udviklingen af off-flavors og brunende pigmenter, kan reduceres væsentligt ved brug af ultralyd. Termoresistente enzymer, såsom lipase og protease, der modstår behandling ved ultrahøj temperatur, og som kan reducere kvaliteten og holdbarheden af varmebehandlet mælk og andre dagbogsprodukter, kan inaktiveres mere effektivt ved samtidig anvendelse af ultralyd, varme og tryk (MTS).

Ultralyd har vist sit potentiale i ødelæggelsen af fødevarebårne patogener, som E. coli, Salmonella, Ascaris, Giardia, Cryptosporidium cyster og Poliovirus.

Gælder for: konservering af marmelade, marmelade eller toppings, frugtsaft og saucer, kødprodukter, mejeriprodukter og is.
 

Synergier af ultralyd med temperatur og tryk

Ultralydbehandling er ofte mere effektiv, når den kombineres med andre anti-mikrobielle metoder, såsom:

• termo-sonication, dvs. varme og ultralyd
• mano-sonication, dvs. tryk og ultralyd
• mano-termo-sonikering, dvs. tryk, varme og ultralyd

Den kombinerede anvendelse af ultralyd med varme og / eller tryk anbefales til Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae og Aeromonas hydrophila.

Ultralyd vs andre fødevarekonserveringsteknikker

I modsætning til andre termiske og ikke-termiske processer, såsom højtrykshomogenisering, varmepasteurisering, højt hydrostatisk tryk (HP), komprimeret kuldioxid (cCO2) og superkritisk kuldioxid (ScCO2), høje elektriske feltimpulser (HELP) eller mikrobølgeovn, kan ultralyd let testes i laboratorie- eller bænkskala – generering af reproducerbare resultater til opskalering. Intensiteten og kavitationsegenskaberne kan let tilpasses den specifikke ekstraktionsproces for at målrette specifikke mål. Amplitude og tryk kan varieres i et bredt område, f.eks. for at identificere den mest energieffektive udsugningsopsætning.

Andre fordele forbundet med brugen af ultralydsonde-type ekstraktion er nem håndtering af ekstrakt, hurtig udførelse, ingen rester, højt udbytte, miljøvenlig, forbedret kvalitet og forebyggelse af ekstraktnedbrydning.
(jf. Chemat et al., 2011)

Højtydende ultralydapparater til udvinding og preseravation

Hielscher Ultrasonics designer, fremstiller og distribuerer højtydende ultralydapparater til effektiv udvinding og bevarelse. Brug af Hielscher ultralydsudstyr til udvinding og konservering af fødevarer er en kraftfuld behandlingsteknologi, der ikke kun kan anvendes sikkert og miljøvenligt, men også effektivt og økonomisk. Den homogeniserende og konserverende effekt kan let anvendes til ethvert flydende eller pastalignende fødevareprodukt, herunder frugtsaft og puré (f.eks. Appelsin, æble, grapefrugt, mango, drue, blomme) samt til grøntsagssaucer og supper (f.eks. Tomatsauce eller aspargessuppe), mejeri, æg og kød.
Vores portefølje af ultralyd homogenisatorer og ekstraktorer spænder fra håndholdte, bærbare enheder til fuldt industrielle produktionssystemer til inline behandling af store mængder i kommerciel skala.

Design, fremstilling og rådgivning – Kvalitet fremstillet i Tyskland

Hielscher ultralydapparater er kendt for deres højeste kvalitet og design standarder. Robusthed og nem betjening muliggør en jævn integration af vores ultralydapparater i industrielle faciliteter. Hårde forhold og krævende miljøer håndteres let af Hielscher ultralydapparater.

Hielscher Ultrasonics er et ISO-certificeret firma og lægger særlig vægt på højtydende ultralydapparater med state-of-the-art teknologi og brugervenlighed. Selvfølgelig er Hielscher ultralydapparater CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: