Opløsningsmiddelfri steviaekstraktion med ultralyd

Den konventionelle ekstraktion af de søde komponenter såsom stevioglycosider fra Stevia rebaudiana bruger giftige opløsningsmidler. For at opnå et sundt fødevareprodukt af høj kvalitet kræves en opløsningsmiddelfri ekstraktionsmetode. Ultralydsekstraktionsteknikken undgår brugen af opløsningsmidler, der opnår meget høje ekstraktionsudbytter på kort behandlingstid. Derved udmærker ultralyd steviaekstraktion sig ved enestående effektivitet og miljøvenlighed.

Sunde ekstrakter med ultralydsekstraktion

Stevia sødestoffer formodes at være et sundhedsgavnligt produkt fremstillet af bladene fra urten Stevia rebaudiana Bertoni og bruges som et kaloriefrit sødemiddel. Sødmen skyldes diterpenglykosider, der er ca. 300 gange sødere end saccharose.
Glykosidindholdet i stevia rebaudiana Bertoni er sammensat af steviosid (5-10 %), rebaudiosid A (2-4 %), rebaudiosid C (1-2 %), dulcosid A (0,5-1 %), rebaudiosid B, rebaudiosid D og rebaudiosid E. I modsætning til de andre glykosider er rebaudiana A kendetegnet ved sin ikke-bitterhed. Derfor er rebaudiana A den mest målrettede forbindelse fra steviabladene. Ultralydsekstraktion hjælper med ekstraktion af steviosider og rebaudiosider med høj renhed. ultralyd ekstraktion af steviolglycosider kan let udføres i vand og giver høje udbytter ved en meget høj ekstraktionshastighed. De forholdsvis lav ekstraktionstemperatur mellem 60°C og 80°C er skånsomt, så en nedbrydning af ekstrakterne forhindres.

Da stevia er godkendt som sødemiddel, steg efterspørgslen efter den naturlige sukker, kaloriefri erstatning betydeligt. For at levere de efterspurgte steviaprodukter skal kapaciteten i den kommercielle produktion udvides. Ultralyd er en gennemprøvet metode til Intensivering af udvindingen.

Fordele ved ultralydsekstraktion:

• opløsningsmiddelfri, f.eks. i vand
• Højere udbytter
• høje ekstraktionshastigheder
• Tidsbesparende
• Omkostningsbesparende
• Sikker
• miljøvenlig
• batch- eller inline-behandling

Ultralyd Stevia ekstraktion: Forskningsresultater

Carbonell-Capella et al. (2016) sammenlignede forskellige ekstraktionsteknikker til ekstraktion af steviosider og rebaudiosider. Den højeste genvinding af steviosid blev opnået ved anvendelse af ultralydsekstraktion med UP400S (se billedet til venstre) ved hjælp af vand som opløsningsmiddel, hvilket er 3,5 gange højere sammenlignet med den traditionelle diffusionsmetode og 1,5 gange højere end malede Stevia-prøver. I denne undersøgelse blev steviablade (6 g) suspenderet i vand (180 g) ved 208C i et faststof/væske-forhold på 1:30 (w/w). Ultralydsekstraktion blev udført ved hjælp af en ultralydsprocessor UP400S (Hielscher GmbH, Tyskland), der opererer ved 400 W og 24 kHz frekvens. Til eksperimenterne indstillede forskerholdet fra Carbonell-Capella amplituden til 100% med en kontinuerlig sonikeringstilstand. En titanium-sonotrode H22 med en diameter på 22 mm og en længde på 100 mm blev monteret for at koble ultralydsbølgerne ind i prøven. Sonden blev nedsænket i en blanding indeholdende 6 g steviablade suspenderet i 180 g vand eller ethanol/vand (50 %) i en glaskolbe med smal hals (kapacitet 1.000 ml). Prøverne blev nedsænket i et kølebad for at undgå opvarmning induceret ved sonikering, og temperaturen blev altid holdt lavere end 50 ° C). Samlet specifik energitilførsel (W_Spec, i kJ/kg) blev beregnet ved at gange generatoreffekten (400 J/s) (effekt) med den samlede behandlingsvarighed (sek.) divideret med produktets masse (kg). Ultralydsenergien var på 178 kJ/kg (for t_OS = 80 sek.)
(jf. Carbonell-Capella et al. 2016)
Sic-Zlabur et al., (2015) undersøgte ekstraktionen af steviolglycosider sammen med andre funktionelle ingredienser fra Stevia-blade og konkluderede, at ultralydsekstraktion er en miljøvenlig teknologi, der kan bruges til ekstraktion af funktionelle forbindelser fra Stevia-blade med en signifikant kortere behandlingstid og lavere energiforbrug sammenlignet med konventionel ekstraktion.

Liu et al. (2010) undersøgte ultralydsekstraktion af samlede kulhydrater fra Stevia rebaudiana Bertoni. For at maksimere udbyttet af de samlede kulhydrater fra Stevia rebaudiana Bertoni blev stevia fra type LUYU-131 brugt som prøver. Responsoverflademetoden (RSM) blev anvendt til at optimere den ultralydsassisterede ekstraktionstilstand. Resultaterne viste, at de optimale ekstraktionsbetingelser var en ekstraktionstemperatur på 68 °C, en sonisk effekt på 60 W og en ekstraktionstid på 32 min. Ved hjælp af ultralydsassisteret ekstraktion udbyttet af ekstrakter øget med en faktor på 1,5 ved lavere udsugningstemperatur (68 °C) og ekstraktionstiden (32 min.) væsentligt forkortet i forhold til den klassiske ekstraktion. Komponentanalysen af rå ekstrakter viste, at den relative mængde rebaudiosid A steg i de ultralydsassisterede ekstrakter sammenlignet med ekstrakter opnået ved klassisk proces, og de ultralydsassisterede ekstrakter havde Bedre kvalitet.
Alupului og Lavric (2008) bekræfter i deres undersøgelse den overlegne effektivitet af ultralyd stevia-ekstraktion og siger, at ultralydsinduceret steviosidekstraktion af Stevia rebaudiana resulterer i forbedret produktivitet i forhold til konventionel iblødsætning med to hundrede gange og også en lavere behandlingstid. (jf. Alupului A., Lavric V., 2008)

Ultralyd efterbehandling af steviosider

Ultralyd er en pålidelig metode til blanding, blanding og Homogenisering, derfor bruges ultralyd ofte under formulering og sammensætning af det endelige produkt. Når steviaekstraktet skal opløses i en væske, er ultralyd en hurtig og effektiv teknik til at fremstille en homogen blanding – uanset viskositeten. Ultralyd Opløse giver mulighed for fremstilling af meget mættede og endda overmættede opløsninger.

Ultralyd ekstraktionssystemer

Hielschers produktsortiment dækker dig ind – Uanset om du ønsker at udvinde mindre og mellemstore mængder til analyse og forskning eller at udvinde i stor kommerciel produktionsskala. Vores produktsortiment af ultralydsapparater omfatter Ultralydslaboratorier, Bord-top systemer for R&D- og pilotanlæg samt Industriel ultralyd med høj effekt systemer med op til 16.000 watt pr. enkelt enhed, som nemt kan grupperes og containeriseres. Vores brede udvalg af ultralyd Tilbehør såsom sonotrode, flowceller, reaktorer og boostere giver mulighed for den optimale konfiguration af det perfekt matchende system til vores kunders behov.

Investering

Alle Hielscher ultralydsenheder er bygget til 24/7 hvilket betyder, at vores udstyr giver mulighed for et hurtigt investeringsafkast (Roi). Alupului et al. (2009) fandt under deres forskning, at det faktum at den økonomiske begrundelse for ultralydsanvendelse med høj intensitet er en relativt billige omkostninger metoden må ikke forsømmes. Desuden ultralyd ekstraktion er en overbevisende teknik på grund af dens enkel udnyttelse og betydelige Effektivitet.