Forbedret insektproteinproduktion med ultralyd

Insekter er en bæredygtig, let at dyrke kilde til ernæringsmæssige proteiner og lipider af høj kvalitet. For at adskille proteiner og lipider fra insekterne anvendes ultralydsekstraktion som højeffektiv og pålidelig teknologi. Ultralydbehandling er blevet bevist for høje ekstraktionshastigheder, højt protein- og lipidudbytte og hurtig forarbejdning af insektingredienser af høj kvalitet.

Hvorfor udtrække insektproteiner med Power ultralyd?

Måltider orme bruges som kilde til at producere proteiner og lipider til menneskers og dyrs ernæring. ULtrasonisk ekstraktion bruges til at frigive og adskille lipid og proteiner fra insekter.Insektproteinekstrakt anses typisk for at være af højere kvalitet end insektmel, fordi det indeholder en højere procentdel af protein og en lavere procentdel af andre uønskede materialer såsom chitin og fedt.
Insektmel fremstilles typisk ved at male hele insekter i et pulver, som kan indeholde en betydelig mængde ufordøjelige materialer såsom chitin, exoskeletter og andre ikke-næringsrige komponenter. I modsætning hertil fremstilles insektproteinekstrakt typisk ved at ekstrahere proteinet fra insekterne, hvilket resulterer i et renere og mere koncentreret proteinprodukt. Ultralydsekstraktion har vist sig at være en yderst effektiv produktionsteknik til insektprotein af høj kvalitet.
Den højere proteinkoncentration i insektproteinekstrakt betyder, at det kan give mere protein pr. gram end insektmel, hvilket gør det til en mere effektiv proteinkilde. Derudover kan fjernelse af ikke-næringsrige komponenter gøre insektproteinekstrakt lettere fordøjeligt og kan reducere risikoen for fordøjelsesproblemer hos dyr og mennesker, der spiser det.
Desuden kan insektproteinekstrakt have en mildere smag og lugt sammenlignet med insektmel, hvilket gør det mere tiltalende for forbrugerne. Det har også en mere alsidig anvendelse, da det kan bruges som ingrediens i en lang række fødevarer og foderprodukter.
 

Videoen demonstrerer opløsning og udvinding af en soldat flue larve ved sonikering med en Hielscher UP200Ht sonde sonikator.

Soldat Fly Larve Extraction i vand ved hjælp af Sonde-Type Sonicator UP200Ht

Videominiaturebillede

 

Ultralydprocessor UIP2000hdT (2kW) med omrørt batchreaktor

Ultralydsekstraktor UIP2000hdT (2kW) med batchreaktor til udvinding af insektprotein

Ultralydudvinding af insektproteiner

Ultralydsekstraktion kan nemt implementeres i den regelmæssige insektmelforarbejdning og giver mulighed for at opgradere til slutproduktet. Ultralydekstraheret insektprotein er af overlegen kvalitet end insektmel, der tilbyder højere næringsværdier, forbedret smag og bedre funktionaliteter.

Generel protokol for insektproteinekstraktion ved hjælp af en sonde-type ultralydator

Generel protokol til ekstraktion af proteiner af fødevarekvalitet fra soldatfluelarver ved hjælp af en ultralydssonde:
Materialer og udstyr:

  • Soldaterfluelarver eller andre insektarter såsom melormlarver (Tenebrio molitor), voksne fårekyllinger (Gryllus bimaculatus) og silkeormpupper (Bombyx mori) – tidligere dyrket og høstet
  • Probe-typen ultralydsapparat
  • Blender eller foodprocessor
  • Destilleret vand indeholdende 9,46 mM ascorbinsyre eller andet opløsningsmiddel efter eget valg
  • centrifuge
  • Glas- eller plastbeholdere
  • Filtrer papir eller netfiltre

 

Trin-for-trin-instruktion til ekstraktion af insektprotein

  1. Forberedelse af insektlarver:

    • Høst soldatfluelarverne fra opdrætssystemet.
    • Vask larverne grundigt med destilleret vand for at fjerne snavs eller urenheder.
    • Frys larverne ved -20 °C eller lavere for at deaktivere enzymer og bevare proteinkvaliteten.
  2. Larveforstyrrelse:

    • Optø de frosne larver og overfør dem til en blender eller foodprocessor.
    • Der tilsættes en passende mængde destilleret vand eller bufferopløsning for at opnå den ønskede proteinkoncentration (f.eks. 10 % w/v).
    • Bland eller behandl larverne, indtil der opnås en homogen opslæmning.
    • Overfør gyllen til en glas- eller plastbeholder.
  3. Affedtning (valgfrit):

    • Affedtning af insektmelet er et valgfrit trin, der hjælper med at øge proteinudbyttet og kvaliteten. Fedtindholdet i insektmelet reduceres via hexanbehandling. Samlet set anbefales affedtning for de fleste insektproteinekstrakter til konsum for at forbedre proteinkvaliteten. Den konventionelle hexanaffedtningsproces er tidskrævende. Ultralydbehandling kan fremskynde affedtningen af insektmel betydeligt!
  4. Ultralydbehandling:

    • Dyp sonden af ultralydatoren, fx UIP2000hdT, i larveopslæmningen.
    • Indstil ultralydatorparametrene, fx 100% amplitude og sonikeringstid i overensstemmelse med volumen og opslæmning.
    • Påfør ultralydbølger på larveopslæmningen, samtidig med at der opretholdes en konstant temperatur for at undgå denaturering af proteiner.
    • Ultralydbehandlingsprocessen hjælper med at forstyrre cellerne og frigive proteinerne fra larverne.
    • Overvåg temperaturen under sonikering. Hielscher ultralydapparater er udstyret med en temperatursensor og temperaturregulering.
  5. Centrifugering:

    • Efter ultralydbehandling overføres den sonikerede larveopslæmning til centrifugerør.
    • Glassene centrifugeres med en passende hastighed og varighed for at adskille den proteinholdige supernatant fra fast affald og ubrudte celler.
    • Supernatanten, som indeholder de ekstraherede proteiner, opsamles, og den overføres til en ren beholder.
    • Gentag eventuelt centrifugeringstrinnet, hvis det er nødvendigt for at fjerne eventuelle resterende faste partikler. Alternativt kan filtrering anvendes som en proteinseparationsteknik.
  6. Proteinanalyse og opbevaring:

    • Udfør proteinanalyse for at vurdere kvaliteten og sammensætningen af de ekstraherede proteiner.
  7. Opbevaring:

    • Opbevar de ekstraherede proteiner i egnede beholdere på et køligt, tørt og mørkt sted.

 
Insekter som fødekilde: Insekter som fårekyllinger, orme, fluer og larver er rige på proteiner. For at imødekomme den stigende efterspørgsel efter proteiner af høj kvalitet er insekter blevet værdsat som en sund, bæredygtig og miljøvenlig proteinkilde, der anvendes til fødevarer, foder til selskabsdyr og foder til husdyr. Insekter er ektotermiske (hvilket betyder, at de er koldblodede og ikke spilder energi til at producere varme til at øge deres kropstemperatur), de ikke kræver en masse plads, og de kan fodres ved hjælp af affald som vækst substrat. Dette gør insektproteiner og lipider til en lovende fødekilde, som kan bidrage til at udfylde "proteinhullet", som skal overvindes for at brødføde en stigende verdensbefolkning og dens efterspørgsel efter næringsstoffer af høj kvalitet, især protein.
Insektopdræt: Insekter opdrættes på insektfarme, hvor de dyrkes i beholdere eller reaktorer. Med den fordel, at der er hurtigt voksende organismer, de kræver relativt lav pleje, kan fodres med organisk affald, og er hurtigt dyrkes til høst størrelse eller modenhed. Især flyve larver, melorme og fårekyllinger er nemme at avle. Med hensyn til effektivitet, er larver af den sorte soldat flyve anerkendt for sin fremragende omdannelse af organisk affald til høj kvalitet protein. dette er grunden til den sorte soldat flyve er også kendt som "dronning af affald transformation" under insekt landmænd.
 
Behandlingstrin af insektmel: Når insekterne har nået deres mål størrelse eller stadion, er de høstet. Det betyder, at de er klar til at blive forarbejdet til fødevareingredienser. Før forarbejdningen vaskes insekterne i vand, sigtes og opbevares levende ved 4°C i ca. en dag uden foder.
Derefter koges insekterne og tørres derefter af meget varm luft eller ved opvarmning i en beholder. Varmebehandling er også nødvendig for at dræbe bakterier. Endelig formales insekterne til et tørt insektmel (også kendt som insektmel). Insektmelet kan anvendes som fødevareingrediens eller tilsætningsstof i dyrefoder. Men for at forfine og opgradere insektmelet ekstraheres de mest værdifulde ingredienser, dvs. proteiner og lipider. Især rent insektprotein er værdsat som en meget næringsrig ingrediens, der bruges i proteinbarer, proteinpulver og som tilsætningsstof i mange fødevarer såsom bagværk, chips, kiks osv.
 
Brug ultralydsonde-type ekstraktorer til at producere insektprotein af høj kvalitet!
 
Ultralydsekstraktion af proteiner af høj kvalitet fra insekter:
Ultralydekstraktion bruges til at producere proteinpulver, hydrolysater og proteinisoler fra mange insektformer, herunder fluer, orme, insekter, fårekyllinger og larver. Ved at udvinde proteiner af høj kvalitet fra insektmel producerer ultralydbehandling funktionelle fødevareingredienser med overlegen ernæringsprofil.

Fordele ved ultralyd protein udvinding fra insekter

Ultralydsekstraktor til ekstraktion af insektproteinUltralydbehandling anvendes i vid udstrækning til ekstrakt og behandling af proteiner fra forskellige kilder såsom planteekstrakter (f.eks. fra soja, ris, raps, solsikke, græskarkerner osv.), mejeri (f.eks. valleproteinkoncentrat (WPC), valleprotein, mælkeproteinretenter, calciumkasinat), alger (f.eks. tang), fisk og skaldyr (f.eks. biprodukter til fisk og skaldyr) og insekter (f.eks. orme, larver, fluer, maddiker, biller, fårekyllinger, kakerlakker osv.).
Som en yderst effektiv, og grøn udvindingsteknologi er ultralydsekstraktion af insektprotein blevet fundet sin plads i produktionen af insektproteinpulvere, hydrolysater og isolater. På grund af høj proces pålidelighed, repeterbarhed og lineær opskalering, ultralydbehandling bruges til at udtrække protein fra insekter, til at ændre protein strukturer og til at forbedre fysisk-kemiske egenskaber af protein.
For eksempel, Mintha et al. (2020) anvendt ultralydudvinding til sort soldat flyve larver (H. illucens). De rapporterer, at sonikering forbedret proteinstruktur, ændret protein funktionalitet, og som dermed gavnligt for produktionen af H. illucens protein / hydrolysater. Især zeta potentiale, dispersibility, og thiol værdier blev øget ved ultralydbehandling. Desuden faldt turbiditet og partikelstørrelse af protein efter sonikering. Ultralydbehandling signifikant øget lethed (L *) af protein isolater med x ̈ 7,46% i forhold til den ikke-sonikerede kontrol.

I denne video viser vi dig et 2 kilowatt ultralydssystem til inline-drift i et renseligt skab. Hielscher leverer ultralydsudstyr til næsten alle industrier, såsom den kemiske industri, farmaceutiske, kosmetiske, petrokemiske processer samt til opløsningsmiddelbaserede ekstraktionsprocesser. Dette renselige skab i rustfrit stål er designet til drift i farlige områder. Til dette formål kan det forseglede skab renses af kunden med nitrogen eller frisk luft for at forhindre brandfarlige gasser eller dampe i at komme ind i kabinettet.

2x 1000 watt ultralydapparater i renseligt skab til installation i farlige områder

Videominiaturebillede

Industriel ultralydsekstraktor til isolering af insektprotein

Ultralydsekstraktionssystem til produktion af insektprotein af høj kvalitet

Højtydende ultralydsenheder til insektproteinbehandling

Ultralydekstraktion og homogenisering er en pålidelig forarbejdningsteknologi, som letter og accelererer produktionen af insektproteiner af høj kvalitet. Hielscher Ultrasonics portefølje dækker hele spektret fra kompakte lab ultralydsenheder til industrielle udsugningssystemer. Dermed kan vi hos Hielscher tilbyde dig den mest egnede ultralydsmaskine til din planlagte proceskapacitet. Vores mangeårige erfarne personale vil hjælpe dig fra gennemførlighedstest og procesoptimering til installation af dit ultralydssystem på det endelige produktionsniveau.
Den lille mund-print af vores ultralydsudsugningsanlæg samt deres alsidighed i installationsmuligheder gør dem passer selv i små-plads insekt protein forarbejdning faciliteter. Ultralyd processorer er installeret over hele verden i fødevarer og ernæringstilskud produktionsanlæg samt til produktion af kæledyr og husdyrfoder. Desuden er ultralydsspærre forskydningsblandere ideelle til at formulere insektproteiner til humane fødevarer samt til foder til selskabsdyr til ledsagende dyr og husdyrfoder til husdyr.

Hielscher Ultralyd – Avanceret udsugningsudstyr

Hielscher Ultrasonics produktportefølje dækker hele spektret af højtydende ultralydsudsugninger fra små til store skalaer. Ekstra tilbehør giver mulighed for nem samling af den mest egnede ultralydsenhed konfiguration til dit insekt protein proces. Den optimale ultralydsopsætning afhænger af den forventede kapacitet, volumen, råvare, batch eller indbygget proces og tidslinje.

Ultralyd insekt ekstraktion – Batch og inline behandling

Hielscher ultralydsenheder kan bruges til batch- og kontinuerlig flow-through behandling. Ultralyd batchbehandling er ideel til procestest, optimering og lille til mellemstørrelse produktionsniveau. For en producerende store mængder af insektproteiner, inline forarbejdning kan være mere fordelagtig. Mens batching kræver kun en meget enkel opsætning, er det mere tid- og arbejdsintensivt. En kontinuerlig inline blandingsproces kræver avanceret opsætning – bestående af en pumpe, slanger eller rør og tanke - men det er mere effektivt, hurtigere og kræver betydeligt mindre arbejdskraft. Hielscher Ultrasonics har den bedst egnede ekstraktionsopsætning til din udtrækningsvolumen og procesmål.

Ultralydsekstraktorer til enhver produktkapacitet

UIP4000hdT flowcelle til inline sonikering på industriel skalaHielscher Ultrasonics produktsortiment dækker hele spektret af ultralydsprocessorer fra kompakte lab ultrasonicators over bench-top og pilot systemer til fuldt industrielle ultralydsprocessorer med kapacitet til at behandle truckloads i timen. Det fulde produktsortiment giver os mulighed for at tilbyde dig den mest egnede ultralydsudsugning til dit råmateriale, proceskapacitet og produktionsmål.
Ultralyds benchtop systemer er ideelle til gennemførlighedstest og procesoptimering. Lineær opskalering baseret på etablerede procesparametre gør det meget nemt at øge forarbejdningskapaciteten fra mindre partier til fuldt kommerciel produktion. Opskalering kan gøres ved enten at installere en mere kraftfuld ultralydsudsugningsenhed eller klyngedannelse af flere ultralydsenheder parallelt. Med UIP16000 tilbyder Hielscher den mest kraftfulde ultralydsudsugning på verdensplan.

Præcist kontrollerbare amplituder for optimale resultater

Alle Hielscher ultralydsenheder er præcist kontrollerbare og dermed pålidelige arbejdsheste i produktionen. Amplituden er en af de afgørende procesparametre, der påvirker effektiviteten og effektiviteten af ultralydsekstraktion af næringsstoffer fra insekter.
Hielscher ultralydapparater kan fjernstyres via browserkontrol. Sonikeringsparametre kan overvåges og justeres præcist til proceskravene.Insektmateriale som larver og fluer kræver mildere sonikering og lavere amplitudeindstillinger, mens fårekyllinger og insekter med en tyk exoskeletskal kræver sonikering ved højere amplituder for at frigive de målrettede næringsstoffer. Alle Hielscher Ultrasonics-processorer giver mulighed for præcis indstilling af amplituden. Sonotroder og boosterhorn er tilbehør, der gør det muligt at ændre amplituden i et endnu bredere område. Hielscher industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder og levere den krævede ultralydintensitet til krævende applikationer. Amplituder på op til 200 μm kan let køres kontinuerligt i 24/7 drift.
Præcise amplitude indstillinger og permanent overvågning af ultralydsprocesparametre via smart software giver dig mulighed for at behandle dine frø med de mest effektive ultralydsbetingelser. Optimal sonikering for de bedste ekstraktionsresultater!
Robustheden af Hielscher ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift ved kraftig og krævende miljøer. Dette gør Hielscher ultralydsudstyr til et pålideligt arbejdsredskab, der opfylder dine ekstraktionskrav.

Nem, risikofri procestest

Ultralydsprocesser kan skaleres fuldstændigt. Det betyder, at hvert resultat, du har opnået ved hjælp af en lab eller bench-top ultralydator, kan skaleres til nøjagtigt det samme output ved hjælp af nøjagtigt de samme procesparametre. Dette gør ultralydbehandling ideel til risikofri gennemførlighedstest, procesoptimering og efterfølgende implementering i kommerciel fremstilling. Kontakt os for at lære, hvordan sonikering kan øge din insektproteinproduktion!

Højeste kvalitet – Designet og fremstillet i Tyskland

Som en familieejet og familiedrevet virksomhed prioriterer Hielscher højeste kvalitetsstandarder for sine ultralydsprocessorer. Alle ultralydapparater er designet, fremstillet og grundigt testet i vores hovedkvarter i Teltow nær Berlin, Tyskland. Robusthed og pålidelighed af Hielscher ultralydsudstyr gør det til en arbejdshest i din produktion. 24/7 drift under fuld belastning og i krævende miljøer er et naturligt kendetegn ved Hielscher højtydende mixere.

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

Batch VolumenStrømningshastighedAnbefalede enheder
1 til 500 ml10 til 200 ml/minUP100H
10 til 2000 ml20 til 400 ml/minUf200 ः t, UP400St
0.1 til 20 L0.2 til 4 l/minUIP2000hdT
10 til 100 L2 til 10 l/minUIP4000hdT
15 til 150 L3 til 15 l/minUIP6000hdT
na10 til 100 l/minUIP16000
nastørreklynge af UIP16000
4kW ultralydator til industriel proteinudvinding fra insekter samt til chitin / chitosan-behandling

UIP4000hdT ultralydsekstraktionssystem til isolering af protein af høj kvalitet fra insekter.

 



Fakta Værd at vide

Entomophagy

Brugen af insekt som ernæringsmæssige foder til foder mennesker og dyr kaldes "entomophagy". Oxford Online Dictionary definerer udtrykket "entomophagy" som "den praksis at spise insekter, især af mennesker." Da insekter er en bæredygtig kilde rig på proteiner og lipider af høj kvalitet, dyrkes og forarbejdes insekter som fårekyllinger, fluer, larver, orme, maddiker, biller og kakerlakker til produktion af proteiner og fedtsyrer til menneskers og dyrs ernæring.

Insekter som ernæringsmæssig proteinkilde

Insekter er kendt som en kilde til høj kvalitet protein, der indeholder mange essentielle aminosyrer. Derfor er talrige fårekyllinger, græshopper, biller, møl, orme, fluer og forskellige andre insekter opdrættet til at producere proteiner til konsum og foder. Ud over at være rig på proteiner, insekter er også en betydelig kilde til fedtsyrer, mineraler (f.eks jern, zink, kalium, selen, og kobber) og vitaminer (for det meste B-vitaminer). For eksempel har insekter som fårekyllinger og melorme høje koncentrationer af komplet protein, vitamin B12, riboflavin og vitamin A.
I modsætning til animalske afledte produkter indeholder insekter også kostfibre. Insektfibre findes hovedsageligt i form af chitin, en væsentlig byggesten i exoskelet.
Almindeligt avlede insekter til proteinproduktion er følgende arter:

  • Melormen (Tenebrio Molitor L.) er larver form af en art af darkling biller (Coleoptera). Den optimale inkubationstemperatur er 25 ̊C – 27 ̊C og dens embryonale udvikling varer 4 - 6 dage. Det har en lang larver periode på omkring et halvt år med den optimale temperatur og lav fugt ender. Proteinindholdet i Tenebrio Molitor larver og voksne er henholdsvis 46,44% og 63,34%.
  • Huset cricket (Acheta domesticus) er den mest almindelige cricket type, der anvendes til konsum. Cricket er kendt for at være en af de mest nærende spiselige insekter. Fårekyllinger kan indtages tør-ristede, bagt, friturestegt, kogt eller bruges som fødevareingrediens. For at integrere fårekyllinger i funktionelle fødevarer, mad formuleringer eller opskrifter, cricket måltid eller mel anvendes. Cricket måltid er et pulver af tørrede og fine jorden fårekyllinger. Fårekyllinger modnes hurtigt og er typisk fuldvoksne inden for 3 -4 uger. En individuel kvinde kan lægge fra 1.200 til 1.500 æg i 3-4 uger. På grund af den hurtige og enkle dyrkning, er fårekyllinger opdrættet til menneskelig ernæring samt for animalsk mad. Fårekyllinger er normalt dræbt af dyb frysning, hvor de føler ingen smerte og er forældet før neurologisk død.
  • Den sorte soldat flyve (Hermetia illucens) er en fælles og udbredt flue af familien Stratiomyidae. Sorte soldaterfluer opdrættes i vid udstrækning på grund af deres exceptionelle høje proteinindhold og de lave krav i yngle- og vækststadier. De kræver meget få ressourcer, hvilket gør det muligt effektivt at behandle bioaffald. Sort soldat flyve larver (BSFL) indeholder op til 43% af protein, 35% fedtsyrer, og er rige på calcium og andre mikro-næringsstoffer. Da larverne har det højeste proteinindhold, opdrættes sorte soldaterfluer kun i ca. 18 dage, indtil de har nået larvstadionet og derefter høstes. Den samlede livscyklus for den sorte soldat flyve er kun 6 uger kort.
    Læs mere om fordelene ved ultralydsekstraktion af protein fra soldaterfluelarver!
    Sort soldatflue (Hermetia illucens) larver er også blevet anvendt med succes som kilde til lipider, som efterfølgende blev nano-emulgeret ved ultralydbehandling.
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralyds homogenisatorer til dispersion, emulgering og celle ekstraktion.

High-Power ultralyd homogenisatorer fra Lab til Pilot og Industriel vægt.

Litteratur / Referencer


Højtydende ultralyd! Hielscher produktsortiment dækker hele spektret fra den kompakte lab ultralydator over bench-top enheder til fuldindustrielle ultralydssystemer.

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralyd homogenisatorer fra Lab til industriel størrelse.


Vi vil være glade for at diskutere din proces.

Lad os komme i kontakt.