Ultraheli vanilje ekstraheerimine – Mittetermiline meetod
- Vanilliekstrakt on vaniljekaunadest etanooli ja vee lahuses ekstraheeritud lõhna- ja maitselahus.
- Kvaliteetse vanilliini tootmiseks aroomi-, maitse- ja lõhnakomponendina on lagunemise vältimiseks vaja tõhusat, kuid kerget ekstraheerimistehnikat.
- Ultraheli ekstraheerimine on kerge mehaaniline ekstraheerimismeetod, mis annab väga lühikese ekstraheerimisaja jooksul suure vanilliini saagise.
Suure jõudlusega ultraheli kvaliteetsete vanilliiniekstraktide jaoks
Kuna vanilje on safrani järel teine kõige kallim vürts, nõuab see tõhusat ekstraheerimismeetodit, mis hoiab ära väärtuslike eeterlike õlide lagunemise. Ultraheli ekstraheerimine on tuntud ja loodud kerge, mittetermilise, kuid väga tõhusa meetodina bioaktiivsete ühendite vabastamiseks taimsest materjalist. Ultraheli ekstraheerimine põhineb akustilise kavitatsiooni nähtusel, mis on puhtalt mehaaniline ravi. See muudab ultrahelitöötluse eelistatud meetodiks tundlike bioaktiivsete ühendite, näiteks lõhna- ja maitseühendite ja eeterlike õlide, nt vanilliini, polüfenoolide või botaanilistest ainetest pärit antioksüdantide eraldamiseks.
Ultraheli vanilje ekstraheerimise eelised
- Suurepärane saagikus
- Kiire ekstraheerimine – mõne minuti jooksul
- Kvaliteetsed ekstraktid – Kerge, mittetermiline
- Rohelised lahustid (nt vesi/etanool)
- Kulutõhus
- Lihtne ja ohutu kasutamine
- Madalad investeerimis- ja tegevuskulud
- 24/7 operatsioon raskeveokite all
- Roheline, keskkonnasõbralik meetod
Ultraheli vanilje ekstraheerimine – partii- või pideva voo režiimis
Partii: Ultraheli ekstraheerimisprotsesse saab kasutada lihtsate partiiprotsessidena või inline-töötlusena, kus söödet toidetakse pidevalt läbi ultraheli läbivoolu reaktori.
Partii töötlemine on lihtne protseduur, kus ekstraheerimine toimub partii kaupa. Hielscher Ultrasonics pakub ultraheli protsessoreid väikestele ja suurtele partiidele, s.t. 1L kuni 120L.
5 kuni 10L partiide töötlemiseks soovitame UP400St (400W, video allpool) sonotrode S24d22L2D-ga.
Umbes 120L partiide töötlemiseks soovitame UIP2000hdT (2kW, pilt. parem veerg üleval) sonotrode RS4d40L4-ga.
Sonicator UIP2000hdT botaaniliseks ekstraheerimiseks 120L partiis
Botaaniliste preparaatide ultraheli ekstraheerimine ultrasonikaatoriga UP400St
Mahu jaoks umbes 8L / min soovitame UIP4000hdT (4kW, pilt paremal) sonotrode RS4d40L3 ja survestatava vooluelemendiga FC130L4-3G0
Ultraheli vanilje ekstraheerimise juhtumiuuring
(2009) võrreldi ultraheli abil ekstraheerimist (AÜE) ja Soxhleti ekstraheerimist. Uuring kinnitas, et ultraheli ekstraheerimine intensiivistab vanilliini vabanemist märkimisväärselt võrreldes Soxhleti ekstraheerimisega. Soxhlet-ravi nõudis töötemperatuuri 95 °C, lahusti ja lahustunud aine suhet 66,67 ml/g ja ekstraheerimisaega 8 tundi, mille tulemuseks oli umbes 180ppm vanilliini vabanemine. Ultraheli abil ekstraheerimine (AÜE) nõudis ainult 1 tundi, et vabastada umbes 140ppm vanilliini, kasutades sama lahusti ja lahustunud aine suhet toatemperatuuril.
(2013) võrdles vanilliini ekstraheerimise efektiivsust 100W sondi tüüpi ultrasonikaatori abil (nt. UP100H), ultrahelivann ja kuumaveevann. Teadlased jõudsid järeldusele, et sondi tüüpi ultrasonikaator on võimas ekstraheerimisvahend tänu oma suure intensiivsusega ultrahelile. Seetõttu ületas sondi tüüpi ultrasonikaator alternatiivseid ekstraheerimismeetodeid, andes sarnase / või suurema vanilliini saagise, mis on ekstraheeritud oluliselt lühema ekstraheerimisaja ja väiksema lahusti (st etanooli) tarbimisega.
Kolme ekstraheerimismeetodi võrdlus – ultraheli sond, ultraheli vann, kuuma vee vanni ekstraheerimine – näitas, et vanilliini ekstraheerimine oli kõige tõhusam sondi ultrahelitöötluseks, kasutades 40% etanooli (V / V) ümbritseva õhu temperatuuril 30 ° C ja ekstraheerimisaega 1 tund. Veevanni ekstraheerimiseks oli vaja 50% etanooli (v/v) kontsentratsiooni 56 °C juures 15 tundi.
UIP4000hdT – 4kW ultraheli ekstraktor pidevaks inline raviks.
Ultraheli seadmed suure jõudlusega ekstraheerimiseks
Hielscher Ultrasonics on spetsialiseerunud suure jõudlusega ultraheli protsessorite tootmisele kvaliteetsete botaaniliste ekstraktide tootmiseks.
Hielscheri lai tooteportfell ulatub väikestest, võimsatest labori ultrasonikaatoritest kuni tugevate pink-top ja täielikult tööstuslike süsteemideni, mis pakuvad suure intensiivsusega ultraheli bioaktiivsete ainete tõhusaks ekstraheerimiseks ja isoleerimiseks (nt. Quercetin, kofeiin, Curcumin, terpeenid jne). Kõik ultraheli seadmed alates 200W kuni 16 000W neil on värviline ekraan digitaalseks juhtimiseks, integreeritud SD-kaart andmete automaatseks salvestamiseks, brauseri kaugjuhtimispult ja palju muid kasutajasõbralikke funktsioone. Sonotroode ja voolurakke (osad, mis puutuvad kokku söötmega) saab autoklaavida ja neid on lihtne puhastada. Kõik meie ultrasonikaatorid on ehitatud 24/7 tööks, vajavad madalat hooldust ning neid on lihtne ja ohutu kasutada.
Digitaalne värviline ekraan võimaldab ultrasonikaatori kasutajasõbralikku juhtimist. Meie süsteemid on võimelised edastama madalast kuni väga kõrge amplituudini. Polüfenoolide ja muude bioaktiivsete ühendite, näiteks vanilliini ekstraheerimiseks pakume spetsiaalseid ultraheli sonotroode (tuntud ka kui ultraheli sondid või sarved), mis on optimeeritud kvaliteetsete toimeainete mõistlikuks isoleerimiseks. Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus võimaldab 24/7 operatsiooni raskeveokite ja nõudlikes keskkondades.
Ultraheli protsessi parameetrite täpne kontroll tagab reprodutseeritavuse ja protsessi standardimise.
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Suure võimsusega ultraheli protsessorid laborist piloot- ja tööstuslikus mastaabis.
Kirjandus / viited
- Velez Suaza, Catalina (2016): Kõrgefektiivsel vedelikkromatograafial põhineva analüütilise lähenemisviisi optimeerimine loodusliku vanilliekstrakti iseloomustamiseks. Lõputöö, Universitaria Lasallista, 2016.
- (2009): Vanilliini ekstraheerimine vaniljekaunadest: tavapärase soxhleti ja ultraheli abil ekstraheerimise võrdlusuuring. Toidutehnika ajakiri 93, 2009: 421–426.
- (2013): Vanilliini 4-hüdroksü-3-metoksübensaldehüüdi parem ekstraheerimine kuivatatud vaniljeubadest, kasutades ultraheli abil ekstraheerimist: ultraheli abil ja kuuma veevanni ekstraheerimise võrdlus.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O'Donnell, Brijesh K. Tiwari (2020): Ultraheli tehnoloogia bioloogiliselt aktiivsete molekulide ekstraheerimiseks taimsetest, loomsetest ja merelistest allikatest. TrAC suundumused analüütilises keemias, köide 122, 2020.
Faktid, mida tasub teada
Ultraheli ekstraheerimise tööpõhimõte
Intensiivsete ultrahelilainete rakendamine vedelale söötmele põhjustab kavitatsiooni. Kavitatsiooni nähtus põhjustab lokaalselt äärmuslikke temperatuure, rõhku, kütte- / jahutuskiirusi, rõhuerinevusi ja suuri nihkejõude keskkonnas. Kui kavitatsioonimullid implodeeruvad tahkete ainete (näiteks osakeste, taimerakkude, kudede jne) pinnale, tekitavad mikrojoad ja partikulaarne kokkupõrge selliseid mõjusid nagu pinna koorumine, erosioon ja osakeste lagunemine. Lisaks tekitab kavitatsioonimullide implosioon vedelas keskkonnas makroturbulentsi ja mikro-segamist.
Joonis 1: Stabiilsete ja mööduvate kavitatsioonimullide loomine.
a) nihe, b) mööduv kavitatsioon, c) stabiilne kavitatsioon, d) rõhk
[kohandatud alates Santos et al. 2009]
Taimse materjali ultraheli kiiritamine killustab taimerakkude maatriksit ja suurendab sama hüdratatsiooni. Chemat jt (2015) järeldavad, et botaaniliste ühendite bioaktiivsete ühendite ultraheli ekstraheerimine on tingitud erinevatest sõltumatutest või kombineeritud mehhanismidest, sealhulgas killustumine, erosioon, kapillaarsus, detexturatsioon ja sonoporatsioon. Need mõjud häirivad rakuseina, parandavad massiülekannet, surudes lahustit rakku ja imedes fütoühendi laaditud lahusti välja, ning tagavad vedeliku liikumise mikrosegamise teel.
Ultraheli ekstraheerimine taimerakkudest: mikroskoopiline põiklõige (TS) näitab toimemehhanismi ultraheli ekstraheerimisel rakkudest (suurendus 2000x) [ressurss: Vilkhu et al. 2011]
Ultraheli ekstraheerimine saavutab ühendite väga kiire isoleerimise – tavapäraste ekstraheerimismeetodite ületamine lühema protsessiaja, suurema saagise ja madalamatel temperatuuridel. Kerge mehaanilise ravina väldib ultraheli abil ekstraheerimine bioaktiivsete komponentide termilist lagunemist ja paistab silma võrreldes teiste tehnikatega, nagu tavaline lahusti ekstraheerimine, hüdrodestillatsioonvõi Soxhlet ekstraheerimine, mis teadaolevalt hävitab soojustundlikke molekule. Nende eeliste tõttu on ultraheli ekstraheerimine eelistatud meetod temperatuuritundlike bioaktiivsete ühendite vabastamiseks botaanilistest ainetest.
vanilliin
Vanilje on hinnatud maitse, mida saab ekstraheerida perekonna Vanilla orhideedest, peamiselt Mehhiko liikidest, lamedalehine vanilje (V. planifolia). Vanilje orhidee ainulaadse maitsega ühendeid leidub selle viljades, mis tulenevad lille tolmeldamisest. Need seemnekaunad on umbes 1/3 x 6 tolli, küpsena pruunikaspunast kuni musta värvi. Nende kaunade sees on õline vedelik, mis on täis pisikesi seemneid. Vanilliini tootmiseks kasutatakse nii poodi kui ka seemneid.
Kuigi vanilliin on vanillitaime peamine maitseühend, sisaldab puhas vaniljeekstrakt mitusada täiendavat maitseühendit, mis aitavad kaasa selle keerulisele ja sügavale maitsele.
Vaniljeessents esineb kahes vormis, nimelt vaniljeseemnetest saadud tõeline vanilliiniessents ja tööstuslikult sünteesitud vanilliin. Tõeline seemnepoodide ekstrakt on mitmesaja erineva ühendi kompleksne segu. Keemiline ühend vanilliin – 4-hüdroksü-3-metoksübensaldehüüd – on tõelise vanilje iseloomuliku maitse ja aroomi peamine panustaja ning on vinnutatud vaniljeubade peamine maitsekomponent. Lisaks vanilliinile võivad vanilli komplekssele aroomile kaasa aidata ka muud keemilised ühendid nagu atseetaldehüüd, äädikhape, furfuraal, heksaanhape, 4-hüdroksübensaldehüüd, eugenool, metüültsinnamaat ja isovõihape.
Vanillisordid
Bourboni vanilli ehk Bourbon-Madagaskari vanilli toodetakse V. planifolia taimedest, mis kasvavad India ookeani saartel nagu Madagaskar, Komoorid ja Réunion, endise nimega Île Bourbon. Mõiste “Bourboni vanilje” kirjeldab ka V. planifoliast tulenevat iseloomulikku vanilje aroomi.
Mehhiko vanilli, mis on ekstraheeritud kohalikust V. planifoliast, toodetakse palju väiksemates kogustes. Mehhiko vanilli tuntakse ja turustatakse vanillina selle päritolumaalt, kuna V. planifolia taim on pärit Mesoamericast.
Tahiti vanilje pärineb Prantsuse Polüneesiast, toodetud V. tahitiensise taimest. Geneetiline analüüs näitab, et see liik on tõenäoliselt V. planifolia ja V. odorata hübriidi kultivar.
Lääne-India vanilje on valmistatud V. pomponast, mida kasvatatakse Kariibi mere piirkonnas ning Kesk- ja Lõuna-Ameerikas.