Ultrasonic Vanilla udvinding – En ikke-termisk metode
- Vaniljeekstrakt er en smagsopløsning udvundet af vaniljebælge i en opløsning af ethanol og vand.
- For at producere vanillin af høj kvalitet som aroma, aroma og duft komponent er en effektiv, men mild ekstraktions teknik nødvendig for at forhindre nedbrydning.
- Ultralydsekstraktion er en mild mekanisk ekstraktionsmetode, som giver høje udbytter af vanillin i en meget kort ekstraktionstid.
Højtydende Ultrasonics til vanillin-ekstrakter af høj kvalitet
Som den næstdyreste krydderi efter safran, kræver vanilje produktion en effektiv ekstraktionsmetode, som forhindrer nedbrydning af de værdifulde æteriske olier. Ultralydsekstraktion er velkendt og etableret som en mild, ikke-termisk, men meget effektiv metode til at frigive bioaktive forbindelser fra plantemateriale. Ultralydsekstraktion er baseret på fænomenet akustisk kavitation, som er en rent mekanisk behandling. Dette gør sonikering den foretrukne metode til isolering af følsomme bioaktive forbindelser såsom smagsstoffer forbindelser og æteriske olier, fx vanillin, polyfenoler, eller antioxidanter fra botaniske.
Fordele ved Ultrasonic Vanilla ekstraktion
- Overlegen ydelse
- Højhastigheds udvinding – inden for få minutter
- Højkvalitetsekstrakter – Mild, ikke-termisk
- Grønne opløsningsmidler (f. eks. vand/ethanol)
- omkostningseffektiv
- Nem og sikker drift
- Lave investerings-og driftsomkostninger
- 24/7 drift under krævende
- Grøn, miljøvenlig metode
Ultrasonic Vanilla udvinding – i batch eller kontinuerlig flow-tilstand
Batch: Ultralyds ekstraktionsprocesser kan betjenes som simple batchprocesser eller som inline-behandling, hvor mediet løbende tilføres gennem en ultralyds gennemstrømnings reaktor.
Batch afvikling er en nem procedure, hvor ekstraktionen udføres Lot for lot. Hielscher Ultrasonics tilbyder ultralyds-processorer til små til store partier, dvs 1L til 120L.
Til behandling af partier på 5 til 10L anbefaler vi, at UP400St (400W, video nedenfor) med sonotrode S24d22L2D.
Til behandling af partier på ca. 120L anbefaler vi, at UIP2000hdT (2kW, pic. højre kolonne foroven) med sonotrode RS4d40L4.
120L Ultrasonic batch ekstraktion af Botanicals med UIP2000hdT og agitator
Ultralydsekstraktion af Botanicals med Ultralydapparat UP400St
For et volumen på ca. 8L/min. anbefaler vi, at UIP4000hdT (4kW, pic. right) med sonotrode RS4d40L3 og kan trykkes flow-celle FC130L4-3g0
Casestudie af Ultrasonic Vanilla ekstraktion
Jadhav et al. (2009) sammenlignede ultralydet-assisteret ekstraktion (UAE) og Soxhlet-ekstraktion. Undersøgelsen bekræftede, at ultralydsekstraktion intensiverer frigivelsen af vanillin signifikant sammenlignet med Soxhlet ekstraktion. Soxhlet-behandlingen krævede en driftstemperatur på 95 °C, opløsningsmiddel: solut ratio på 66.67 ml/g og en ekstraktions periode på 8hrs resulterede i frigivelse ca. 180ppm vanillin. Ultralyd-assisteret ekstraktion (UAE) krævede kun 1hr for at frigive ca. 140ppm vanillin ved hjælp af samme opløsningsmiddel: solut ratio ved stuetemperatur.
Rasoamandrary et al. (2013) sammenlignede effektiviteten af vanillin ekstraktion ved hjælp af en 100W sonde-type ultrasonicator (f. eks. UP100H), et ultralydbad og et varmtvands bad. Forskerne konkluderede, at Probe-typen ultrasonicator er en kraftfuld ekstraktions værktøj på grund af sin høj intensitet ultralyd. Derfor, Probe-typen ultrasonicator udklarede alternative ekstraktionsmetoder ved at give lignende/eller højere udbytter af vanillin ekstraheret i en signifikant kortere ekstraktionstid og mindre opløsningsmiddel (dvs. ethanol) forbrug.
Sammenligningen af de tre ekstraktionsmetoder – ultralydssonde, ultralyd bad, varmtvands badet udvinding – viste, at vanillin ekstraktion var mest effektivt til sonde-sonication ved hjælp af 40% ethanol (v/v) ved omgivelsestemperatur på 30 °C og en ekstraktionstid på 1hr. Vandbadet ekstraktion krævede en 50% ethanol (v/v) koncentration ved 56 °C for 15Hrs.
UIP4000hdT – 4kW ultralyds emhætte til kontinuerlig inline behandling.
Ultralyd udstyr til højtydende udvinding
Hielscher Ultrasonics er specialiseret i fremstilling af højtydende ultralydsprocessorer til produktion af høj kvalitet ekstrakter fra botaniske.
Hielscher's brede produktportefølje spænder fra små, kraftfulde Lab ultrasonicators til robuste Bench-top og fuldt industrielle systemer, som leverer høj intensitet ultralyd til effektiv udvinding og isolering af bioaktive stoffer (f. eks. Quercetin, Koffein, Curcumin, terpener osv.). Alle ultralydsenheder fra 200W til 16, 000W har en farvet skærm til digital styring, et integreret SD-kort til automatisk Dataoptagelse, browser-fjernbetjening og mange flere brugervenlige funktioner. Sonotroderne og flow cellerne (de dele, der er i kontakt med mediet) kan autoklaveres og er nemme at rengøre. Alle vores ultrasonicators er bygget til 24/7 drift, kræver lav vedligeholdelse og er nemme og sikre at betjene.
En digital farveskærm giver mulighed for en brugervenlig kontrol af ultralydmaskinen. Vores systemer er i stand til at levere fra lav til meget høje amplituder. Til udvinding af polyfenoler og andre bioaktive forbindelser såsom vanillin, vi tilbyder særlige ultralyd sonotroder (også kendt som ultralyd sonder eller horn), der er optimeret til den fornuftige isolation af høj kvalitet aktive stoffer. Robustheden af Hielscher's ultralyds udstyr giver mulighed for 24/7 drift ved tung pligt og i krævende miljøer.
Den præcise styring af ultralydprocessens parametre sikrer reproducerbarhed og proces standardisering.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:
| Batch Volumen | Strømningshastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 1 til 500 ml | 10 til 200 ml / min | UP100H |
| 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 til 20L | 0.2 til 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 til 100 l | 2 til 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 til 100 l / min | UIP16000 |
| na | større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg Os!
High-Power ultralyds-processorer fra Lab til pilot og industriel skala.
Litteratur / Referencer
- Jadhav D. et al. (2009): udvinding af vanillin fra vanille bælg: en sammenligning undersøgelse af konventionel Soxhlet og ultralyd assisteret ekstraktion. Journal of Food Engineering 93, 2009:421 – 426.
- Rasoamandrary N. et al. (2013): forbedret ekstraktion af vanillin 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyd fra hærdet vanille bønner ved hjælp af ultralyd-assisteret ekstraktion: en sammenligning af ultralyd-assisteret og varmtvands badet udvinding.
Fakta Værd at vide
Arbejdsprincippet for Ultralydsekstraktion
Anvendelsen af intense ultralydsbølger til et flydende medium resulterer i kavitation. Fænomenet kavitation fører lokalt til ekstreme temperaturer, tryk, varme/køling satser, trykforskelle og høje forskydningskræfter i mediet. Når kavitation bobler implodere på overfladen af faste stoffer (såsom partikler, planteceller, væv osv.), mikro-Jets og interparticlular kollision generere effekter såsom overflade peeling, erosion og partikel opdeling. Desuden, implosion af kavitation bobler i flydende medier skabe makro-turbulenser og mikro-blanding.
Fig. 1: skabelse af stabile og forbigående kavitation bobler.
a) forskydning, (b) forbigående kavitation, (c) stabil kavitation, (d) Tryk
[tilpasset fra Santos et al. 2009]
Ultrasonic bestråling af plantemateriale fragmenter matricen af planteceller og forbedrer hydrering af det samme. Chemat et al (2015) konkluderer, at ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra planteekstrakter er resultatet af forskellige uafhængige eller kombinerede mekanismer, herunder fragmentering, erosion, kapillaritet, detexturation og sonoporation. Disse effekter forstyrre cellevæg, forbedre masseoverførsel ved at skubbe opløsningsmiddel ind i cellen og sugende Phyto-sammensatte indlæst opløsningsmiddel ud, og sikre væskebevægelse ved mikro-blanding.
Ultralydsekstraktion fra planteceller: den mikroskopiske tværsnit (TS) viser mekanismen af handlinger under ultralydsekstraktion fra celler (forstørrelse 2000x) [ressource: Vilkhu et al. 2011]
Ultralydsekstraktion opnår en meget hurtig isolering af forbindelser – udklarer konventionelle ekstraktionsmetoder i kortere procestid, højere udbytte og ved lavere temperaturer. Som en mild mekanisk behandling undgår ultralyd-assisteret ekstraktion den termiske nedbrydning af bioaktive komponenter og udmærker i forhold til andre teknikker såsom konventionel solventekstraktion, hydrodestillationeller Soxhlet ekstraktion, som vides at ødelægge varmefølsomme molekyler. På grund af disse fordele, ultralydsekstraktion er den foretrukne teknik til frigivelse af temperaturfølsomme bioaktive forbindelser fra botaniske.
Vanillin
Vanilla er en værdsat smag, som kan udvindes fra orkideer af slægten Vanilla, primært fra den mexicanske arter, flad-leaved vanille (V. planifolia). De unikt aromatiserede forbindelser af vanille orkidé findes i sin frugt, som skyldes bestøvning af blomsten. Disse frø bælg er omtrent en 1 / 3 x 6 inches, med en brunlig rød til sort farve, når moden. Inde i disse bælg er en fedtet væske fuld af små frø. Både pod og frø anvendes til produktion af vanillin.
Selv om vanillin er det primære aromastof i vanille planten, indeholder Pure vanille ekstrakt flere hundrede yderligere smagsstoffer, som bidrager til dens komplekse, dybe smag.
Vanilje essens forekommer i to former, nemlig Real vanillin essens fra vanille seedpod og industrielt syntetiseret vanulin. Ægte seedpod ekstrakt er en kompleks blanding af flere hundrede forskellige forbindelser. Den kemiske forbindelse vanillin – 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyd – er den største bidragyder til den karakteristiske smag og aroma af ægte vanille og er den vigtigste smag komponent af hærdet vanille bønner. Udover vanillin, kan andre kemiske forbindelser såsom acetaldehyd, eddikesyre, furfural, hexanoinsyre, 4-hydroxybenzaldehyd, eugenol, methylcinnamat og isosmørsyreanhydrid syre bidrage til vanilens komplekse aroma.
Vanille Cultivars
Bourbon vanille eller Bourbon-Madagaskar vanille er fremstillet af V. planifolia planter, der vokser på indiske Ocean øer som Madagaskar, Comorerne, og Réunion, tidligere navngivet Île Bourbon. Udtrykket “Bourbon vanille” beskriver også den karakteristiske vanille aroma afledt af V. planifolia.
Mexicanske vanille, udvundet fra den indfødte V. planifolia, er produceret i meget lavere mængder. Mexicanske vanille er kendt og markedsført som vanille fra landet af sin oprindelse, da V. planifolia planten er hjemmehørende i Mesoamerika.
Tahitian Vanilla kommer fra Fransk Polynesien, fremstillet af fabrikken V. tahitiensis. Genetiske analyse viser denne art er muligvis en sort fra en hybrid af v. planifolia og V. odorata.
Vestindisk vanille er lavet af V. pompona, som dyrkes i Caribien og mellem-og Sydamerika.