Εκχύλιση στέβιας χωρίς διαλύτες με υπερήχους

Η συμβατική εκχύλιση των γλυκών συστατικών, όπως οι γλυκοζίτες της στεβιόλης, από τη Stevia rebaudiana χρησιμοποιεί τοξικούς διαλύτες. Για να παραχθεί ένα υγιεινό τρόφιμο υψηλής ποιότητας, απαιτείται μια μέθοδος εκχύλισης χωρίς διαλύτες. Η τεχνική εκχύλισης με υπερήχους αποφεύγει τη χρήση διαλυτών, επιτυγχάνοντας πολύ υψηλές αποδόσεις εκχύλισης σε σύντομο χρόνο επεξεργασίας. Έτσι, η εκχύλιση στέβιας με υπερήχους ξεχωρίζει για την εξαιρετική αποδοτικότητα και τη φιλικότητά της προς το περιβάλλον.

Υγιεινά εκχυλίσματα με εκχύλιση με υπερήχους

Τα γλυκαντικά στέβιας θεωρούνται προϊόντα ευεργετικά για την υγεία, παρασκευάζονται από τα φύλλα του ποώδους φυτού Stevia rebaudiana Bertoni και χρησιμοποιούνται ως γλυκαντικά μηδενικών θερμίδων. Η γλυκύτητα οφείλεται σε διτερπενικούς γλυκοζίτες που είναι περίπου 300 φορές γλυκύτεροι από τη σακχαρόζη.
Η περιεκτικότητα της stevia rebaudiana Bertoni σε γλυκοζίτες αποτελείται από στεβιοσίδη (5–10%), ρεμπαουδιοσίδη A (2–4%), ρεμπαουδιοσίδη C (1–2%), δουλκοσίδη A (0,5–1%), ρεμπαουδιοσίδη B, ρεμπαουδιοσίδη D και ρεμπαουδιοσίδη E. Σε αντίθεση με τους άλλους γλυκοζίτες, η rebaudiana A χαρακτηρίζεται από την απουσία πικρής γεύσης. Επομένως, η rebaudiana A είναι η ένωση που επιδιώκεται περισσότερο να ληφθεί από τα φύλλα στέβιας. Η εκχύλιση με υπερήχους υποβοηθά την εκχύλιση στεβιοσιδών και ρεμπαουδιοσιδών υψηλής καθαρότητας. Η εκχύλιση με υπερήχους των γλυκοζιτών της στεβιόλης μπορεί να πραγματοποιηθεί εύκολα σε νερό και παρέχει υψηλές αποδόσεις με πολύ υψηλό ρυθμό εκχύλισης. Η σχετικά χαμηλή θερμοκρασία εκχύλισης μεταξύ 60°C και 80°C εξασφαλίζει ήπιες συνθήκες, ώστε να αποτρέπεται η αποδόμηση των εκχυλισμάτων.

Από τότε που η στέβια εγκρίθηκε ως γλυκαντικό, η ζήτηση για αυτό το φυσικό υποκατάστατο ζάχαρης χωρίς θερμίδες αυξήθηκε σημαντικά. Για να διατεθούν τα ζητούμενα προϊόντα στέβιας, πρέπει να επεκταθεί η δυναμικότητα της εμπορικής παραγωγής. Οι υπέρηχοι αποτελούν αποδεδειγμένη μέθοδο για την εντατικοποίηση της εκχύλισης.

Πλεονεκτήματα της εκχύλισης με υπερήχους:

• χωρίς διαλύτες, π.χ. σε νερό
• υψηλότερες αποδόσεις
• υψηλοί ρυθμοί εκχύλισης
• εξοικονόμηση χρόνου
• εξοικονόμηση κόστους
• ασφάλεια
• φιλικότητα προς το περιβάλλον
• επεξεργασία κατά παρτίδες ή εντός γραμμής

Εκχύλιση στέβιας με υπερήχους: Ερευνητικά αποτελέσματα

Οι Carbonell-Capella et al. (2016) συνέκριναν διάφορες τεχνικές εκχύλισης για την εκχύλιση στεβιοσιδών και ρεμπαουδιοσιδών. Η υψηλότερη ανάκτηση στεβιοσίδης επιτεύχθηκε με εκχύλιση με υπερήχους με το UP400S (βλ. εικόνα αριστερά), χρησιμοποιώντας νερό ως διαλύτη, και ήταν 3,5 φορές υψηλότερη σε σύγκριση με την παραδοσιακή μέθοδο διάχυσης και 1,5 φορές υψηλότερη από εκείνη των αλεσμένων δειγμάτων στέβιας. Σε αυτή τη μελέτη, φύλλα στέβιας (6 g) τέθηκαν σε αιώρηση σε νερό (180 g) στους 208C, με αναλογία στερεού/υγρού 1:30 (w/w). Η εκχύλιση με υπερήχους πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας έναν επεξεργαστή υπερήχων UP400S (Hielscher GmbH, Γερμανία), που λειτουργούσε στα 400 W και σε συχνότητα 24 kHz. Για τα πειράματα, η ερευνητική ομάδα των Carbonell-Capella ρύθμισε το πλάτος στο 100%, με συνεχή λειτουργία κατεργασίας με υπερήχους. Τοποθετήθηκε ένα ηχοτρόδιο τιτανίου H22 με διάμετρο 22 mm και μήκος 100 mm, προκειμένου να μεταδίδονται τα υπερηχητικά κύματα στο δείγμα. Ο καθετήρας βυθίστηκε σε μείγμα που περιείχε 6 g φύλλων στέβιας σε αιώρηση σε 180 g νερού ή αιθανόλης/νερού (50%), μέσα σε γυάλινη φιάλη στενού λαιμού (χωρητικότητας 1.000 mL). Τα δείγματα βυθίστηκαν σε λουτρό ψύξης για να αποφεύγεται η θέρμανση που προκαλείται από την κατεργασία με υπερήχους και η θερμοκρασία διατηρούνταν πάντοτε χαμηλότερη από 50ºC). Η συνολική ειδική εισροή ενέργειας (W_spec, σε kJ/kg) υπολογίστηκε πολλαπλασιάζοντας την ισχύ της γεννήτριας (400 J/s) (Power) επί τη συνολική διάρκεια κατεργασίας (sec) και διαιρώντας με τη μάζα του προϊόντος (kg). Η ενέργεια των υπερήχων ήταν 178 kJ/kg (για t_US = 80 sec.)
(βλ. Carbonell-Capella et al. 2016)
Οι Sic-Zlabur et al., (2015) διερεύνησαν την εκχύλιση γλυκοζιτών της στεβιόλης μαζί με άλλα λειτουργικά συστατικά από φύλλα στέβιας και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια τεχνολογία φιλική προς το περιβάλλον, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκχύλιση λειτουργικών ενώσεων από φύλλα στέβιας με σημαντικά συντομότερο χρόνο κατεργασίας και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με τη συμβατική εκχύλιση.

Οι Liu et al. (2010) διερεύνησαν την εκχύλιση των ολικών υδατανθράκων από τη Stevia rebaudiana Bertoni με υπερήχους. Για να μεγιστοποιηθεί η απόδοση των ολικών υδατανθράκων από τη Stevia rebaudiana Bertoni, χρησιμοποιήθηκαν ως δείγματα φυτά στέβιας του τύπου LUYU-131. Η μεθοδολογία επιφανειών απόκρισης (RSM) χρησιμοποιήθηκε για τη βελτιστοποίηση των συνθηκών εκχύλισης με υποβοήθηση υπερήχων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι βέλτιστες συνθήκες εκχύλισης ήταν θερμοκρασία εκχύλισης 68°C, ισχύς υπερήχων 60 W και χρόνος εκχύλισης 32 min. Με τη χρήση εκχύλισης με υποβοήθηση υπερήχων, η απόδοση των εκχυλισμάτων αυξήθηκε κατά συντελεστή 1,5 στη χαμηλότερη θερμοκρασία εκχύλισης (68°C) και ο χρόνος εκχύλισης (32 min.) μειώθηκε σημαντικά σε σύγκριση με εκείνον της κλασικής εκχύλισης. Η ανάλυση των συστατικών των ακατέργαστων εκχυλισμάτων αποκάλυψε ότι η σχετική ποσότητα της ρεμπαουδιοσίδης A αυξήθηκε στα εκχυλίσματα που προέκυψαν με υποβοήθηση υπερήχων σε σύγκριση με τα εκχυλίσματα που ελήφθησαν με την κλασική διεργασία και ότι τα εκχυλίσματα που προέκυψαν με υποβοήθηση υπερήχων είχαν καλύτερη ποιότητα.
Οι Alupului και Lavric (2008) επιβεβαιώνουν στη μελέτη τους την ανώτερη αποδοτικότητα της εκχύλισης στέβιας με υπερήχους, αναφέροντας ότι η εκχύλιση στεβιοσίδης από τη Stevia rebaudiana με τη δράση υπερήχων οδηγεί σε διακοσιαπλάσια παραγωγικότητα σε σχέση με τη συμβατική εμβάπτιση, καθώς και σε συντομότερο χρόνο κατεργασίας. (βλ. Alupului A., Lavric V., 2008)

Μετεπεξεργασία στεβιοσιδών με υπερήχους

Οι υπέρηχοι αποτελούν αξιόπιστη μέθοδο για ανάμειξη, ανάμειξη συστατικών και ομογενοποίηση, επομένως χρησιμοποιούνται συχνά κατά τη διαμόρφωση της σύνθεσης και την παρασκευή του τελικού προϊόντος. Όταν το εκχύλισμα στέβιας πρέπει να διαλυθεί σε ένα υγρό, οι υπέρηχοι αποτελούν μια γρήγορη και αποδοτική τεχνική για την παρασκευή ομοιογενούς μείγματος – ανεξάρτητα από το ιξώδες. Η διάλυση με υπερήχους επιτρέπει την παρασκευή διαλυμάτων υψηλού βαθμού κορεσμού, ακόμη και υπέρκορων διαλυμάτων.

Συστήματα εκχύλισης με υπερήχους

Η γκάμα προϊόντων της Hielscher καλύπτει τις ανάγκες σας – είτε θέλετε να πραγματοποιήσετε εκχύλιση μικρότερων και μεσαίων όγκων για ανάλυση και έρευνα είτε εκχύλιση σε μεγάλη κλίμακα εμπορικής παραγωγής. Η γκάμα των συσκευών υπερήχων μας περιλαμβάνει εργαστηριακές συσκευές υπερήχων, επιτραπέζια συστήματα για έρευνα και ανάπτυξη και πιλοτικές εγκαταστάσεις, καθώς και βιομηχανικά συστήματα υπερήχων υψηλής ισχύος με έως 16.000 watts ανά μεμονωμένη μονάδα, τα οποία μπορούν εύκολα να συνδυαστούν σε συστοιχίες και να εγκατασταθούν σε εμπορευματοκιβώτια. Η ευρεία γκάμα μας σε εξαρτήματα υπερήχων όπως ηχοτρόδια, κυψελίδες ροής, αντιδραστήρες και ενισχυτές πλάτους επιτρέπει τη βέλτιστη διαμόρφωση του συστήματος που ανταποκρίνεται απόλυτα στις ανάγκες των πελατών μας.

Επένδυση

Όλες οι συσκευές υπερήχων της Hielscher είναι κατασκευασμένες για λειτουργία 24/7 , πράγμα που σημαίνει ότι ο εξοπλισμός μας επιτρέπει ταχεία απόδοση της επένδυσης (RoI). Οι Alupului et al. (2009) διαπίστωσαν κατά την έρευνά τους ότι δεν πρέπει να παραβλέπεται η οικονομική αιτιολόγηση της εφαρμογής υπερήχων υψηλής έντασης ως μεθόδου σχετικά χαμηλού κόστους . Επιπλέον, η εκχύλιση με υπερήχους αποτελεί μια πειστική τεχνική χάρη στην απλή χρήση και τη σημαντική αποδοτικότητά της.