Ultraheli graanulite ekstraheerimine – Bioaktiivsete ühendite säästev taaskasutamine

Puuviljade töötlemise kõrvalsaadused, eriti pressimisjääk, kujutavad endast seni kasutamata bioaktiivsete ühendite reservuaari, mida on võimalik kasutada toidulisandites, toiduainete rikastamisel ja farmaatsiatoodetes. Siiski on nende ühendite tõhus ja jätkusuutlik taaskasutamine endiselt tehniline väljakutse. Uute keskkonnasäästlike ekstraheerimistehnoloogiate hulgas on ultraheli abil toimuv ekstraheerimine, mille puhul kasutatakse sonditüüpi sonikaatoreid, saavutab silmapaistva saagise. Ultraheli võimaldab kiiret, lahustitõhusat fenoolsete ühendite, triterpeenhapete ja muude bioaktiivsete ühendite ekstraheerimist taimsetest ainetest, näiteks õunatoorainest.

Tõhus puuviljade kõrvalsaaduste väärindamine ultraheli ekstraheerimisega

Ultraheli ekstraheerimine on tõhus viis mahlade, veini ja siidri tootmise kõrvalsaaduste väärindamiseks. – see on teaduslikult valideeritud, tööstuslikult skaleeritav ja vastuvõetav ning ökonoomne lahendus puuviljajäätmete väärindamiseks. Kuna sonikatsioon on tõhus ja mitmekülgne, pakub see rohelist ekstraheerimisstrateegiat põllumajanduslike toiduainete kõrvalsaaduste, näiteks õunatrümpsi potentsiaali kasutamiseks.
Nagu näitavad hiljutised uuringud, võimaldab lühikese sonikatsiooniaja, mõõduka etanoolisisalduse ja kontrollitud amplituudi kombineerimine tervist edendavate ühendite selektiivset ja tõhusat taaskasutamist.
Ringluse poole püüdlemisel ei ole sonikatsioon mitte ainult vahend – sonikatsioon tähendab protsessi intensiivistamist ja tõhusust.

Pommi väärtustamine ultraheli ekstraheerimise abil

Mahla- ja veinitootmise kõrvalsaadus on puuviljade pressimisjääk, mis koosneb koorest, viljalihast, seemnetest ja vartest. Traditsiooniliselt vähekasutatud või väheväärtuslikuks kasutuseks, näiteks loomasöödaks või biomassiks, on puuviljade pressimisjääk nüüd tunnustatud kui väärtuslik polüfenoolide (nt kvertsetiinglükosiidid, floridsiin), flavonoidide, dihüdrokalkoonide ja triterpeenhapete (eelkõige ursoolhappe) allikas. Neid molekule seostatakse antioksüdantsete, põletikuvastaste ja antimikroobsete omadustega.
Ultraheli ekstraheerimine pakub ümberkujundavat lähenemist pressimisjääkide väärindamisele, võimaldades nende bioaktiivsete ainete tõhusat vabastamist. Võrreldes tavapäraste ekstraheerimismeetoditega pakub ultraheli ekstraheerimine:

• Lühemad töötlemisajad
• Väiksem lahusti tarbimine
• suurem saagikus
• Leebemad ekstraheerimistingimused, säilitades kuumuse suhtes tundlikud ühendid

Mida ütleb teadus ultraheli ekstraheerimise kohta

Kaks eeskujulikku uuringut näitavad teaduslikult ultraheli-assisteeritud ekstraheerimise (UAE) eeliseid õunatrüki puhul.

Uuring 1: Pando Bedriñana et al., 2024
Kasutades keskset komposiitdisaini, optimeerisid teadlased kogu polüfenoolide ja ursoolhappe samaaegset ekstraheerimist siidritööstuse pressimisjääkidest, kasutades Hielscher UP200Ht sonikaatorit. Optimeeritud tingimustes (5,1 min, 68% etanool, 90% amplituud) saadi terve õuna pressimisjääkidest:

• ~1300 µg/g flavonoole
• ~1200 µg/g dihüdrokalkoonide kohta
• ~4200 µg/g ursoolhapet

Õunakoorte fraktsioonis oli veelgi suurem kontsentratsioon, kus ursoolhappe sisaldus ulatus 8500 µg/g kuivaine kohta. Ekstraktide antioksüdantne aktiivsus korreleerus tugevalt polüfenoolide sisaldusega ja matemaatiline modelleerimine kinnitas ekstraheerimise tõhusust.

Uuring 2: Razola-Díaz et al., 2022
Käesolevas töös keskenduti floretiini ja floridsiini ekstraheerimise optimeerimisele. – kaks tugevat antioksüdantset dihüdrokalkooni. Kasutades Hielscher UP400St sonditüüpi sonikaatorit, saadi järgmised ekstraheerimise saagised:

• ~13 µg/g floretiini
• ~67 µg/g floridtsiini kohta
• ~1878 µg/g kuivmassi kohta üldfenoolides
• Antioksüdantide aktiivsus (FRAP): kuni 3,58 mg TE/g

Mitmekülgsus - Soniseerimine püreele, mahladele ja smuutidele

Ultraheli ekstraheerimine ei piirdu ainult õunatrümpude ekstraheerimisega; seda on edukalt rakendatud paljude puuviljade puhul. Selliste puuviljade nagu apelsini viljalihas suurendab sonikatsioon polüfenoolide, flavonoidide ja antioksüdantide vabanemist, säilitades nende funktsionaalset terviklikkust. Samamoodi on tsitrusviljade koored – sealhulgas greip, sidrun ja apelsin. – on rikkalikult pektiinide ja fenoolsete ühendite sisaldusega, mida saab tõhusalt vabastada kavitatsiooni teel toimuva rakuseina lõhkumise teel. Isegi viinamarjaseemned, mis on tuntud oma tiheda polüfenoolisisalduse poolest (nt katehhiinid ja proantotsüanidiinid), reageerivad hästi ultrahelitöötlusele, andes kõrgeid kontsentratsioone antioksüdante. Selline mitmekülgsus erinevates taimekudedes rõhutab sonikatsiooni kui tugevat vahendit bioaktiivsete ainete roheliseks ekstraheerimiseks erinevatest agrotööstuslikest kõrvalsaadustest.

Lisaks sellele laieneb Hielscheri sonikaatorite mitmekülgsus erinevatele toodetele ja rakendustele:

• Vedelfaasiline ekstraheerimine mahlades ja püreedes
• Taimepõhiste jookide ja emulsioonide homogeniseerimine
• Mikroobide ja ensüümide inaktiveerimine säilivusaja pikendamiseks ilma termilise kahjustuseta

Mahlade ja smuutide tootmisel tagab suure jõudlusega sonikatsioon:

• Kiudude ja tahkete ainete stabiilne dispersioon
• Parandatud suuõõne
• Fenoolide suurenenud biosaadavus
• Sensoorsete ja toitumisomaduste säilitamine

Hielscheri sonikaatorite mitmekülgne kasutamine võimaldab hõlpsasti ületada lõhet pressimisjääkide ja mahla töötlemise vahel. – mis võimaldab ekstraheerimist, homogeniseerimist ja pastöriseerimist sama ultraheli seadeldisega.

Jätkusuutlikkuse tähelepanu keskpunktis

Ultraheli aitab oluliselt kaasa jätkusuutlikkusele, võimaldades kõrge väärtusega bioaktiivsete ühendite taaskasutamist puuviljatöötlemise kõrvalsaadustest, mis muidu põhjustaksid ülemaailmselt toidujäätmeid. Mahlatööstuse kontekstis, kus kuni 25% puu- ja köögiviljadest visatakse pärast saagikoristust või töötlemise käigus ära, pakub sonikatsioon sihipärast ja tõhusat lahendust. Näiteks on näidatud, et apelsinimassi-kooresegude ultrahelitöötlus parandab põhilisi toidukiudude omadusi, toetades nende taaskasutamist uudsete toiduainetena. Selline väärindamise viis mitte ainult ei vähenda põllumajandus- ja toidujäätmete keskkonnakoormust, vaid on ka kooskõlas ÜRO säästva arengu 12. eesmärgiga. – vastutustundliku tarbimise ja tootmise edendamine.
Oluline on see, et sonikatsioon on energiatõhus ja keskkonnasäästlik tehnoloogia. – nõuab väikest energiatarbimist ja vähendab karmide ekstrahentide kasutamist, kuna töötab vee, vesialuselise etanooli ja NADESiga.
Jäätmevoogude muutmisega funktsionaalseteks koostisosadeks aitab sonikatsioon kaasa ringmajandusele ning parandab nii ökoloogilist kui ka majanduslikku jätkusuutlikkust toiduainete töötlemise sektoris.

Hielscheri sonikaatorite abil täiustage oma kruusaprotsessi

Hielscher Ultrasonics on juhtiv tootja, kes toodab suure jõudlusega ultrahelisüsteeme, mis on mõeldud nii laboratoorseteks kui ka tööstuslikeks rakendusteks. Nende tööstuslikud sonikaatorid – nagu UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT ja UIP16000hdT. – pakkumine:

• Skaleeritav läbilaskevõime (liitritest tonnideni tunnis)
• Täpne amplituudi juhtimine
• 24/7 töötamine nõudlikes keskkondades
• Survestatavad ultrahelireaktorid
• Ühilduvus pideva töötlemisega
• Lihtne integreerimine (olemasolevatesse) tootmisliinidesse

Hielscheri sonikaatorid on juba valideeritud avaldatud uuringutes polüfenoolide, antioksüdantide ja muude bioaktiivsete ühendite ekstraheerimiseks, mille tõhusus ja reprodutseeritavus on tõestatud.

Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:

Disain, tootmine ja nõustamine – Kvaliteet Valmistatud Saksamaal

Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeimate kvaliteedi- ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Hielscheri ultrasonikaatorid saavad kergesti käsitseda karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad.

Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.

Kirjandus / Viited