تأثیرات سونیکاسیون بر حبوبات و دانه ها
فرآوری اولتراسونیک به فناوری ارزشمندی برای اصلاح، شرطی سازی و تحلیل مواد گیاهی مانند عدس و حبوبات تبدیل شده است. از طریق کاویتاسیون صوتی و نیروهای مکانیکی کنترل شده، صوتی باعث افزایش هیدراتاسیون می شود، استخراج را تسریع می کند، ریزسازه ها را تغییر می دهد و انتقال جرم را بهبود می بخشد. این اثرات برای تحقیقات بذر، علوم غذایی، کشاورزی، پالایش زیستی و پژوهش های تحلیلی بسیار جذاب هستند.
فرآوری اولتراسونیک دانه ها و پالس ها در هر مقیاسی
یکی از مزایای اصلی اولتراسوند قدرتی، توانایی کنترل دقیق دامنه، شدت و ورودی انرژی است، به ویژه هنگام استفاده از اولتراسونیک هایلشر’ سونیکاتورهای نوع کاوشگر. این سیستم ها – در دسترس برای مقیاس آزمایشگاهی، آزمایشی و صنعتی – امکان فرآوری قابل تکرارپذیری و تنظیم را فراهم می کند که از پرایمر ملایم بذر یا جوانه زنی با هیدراتاسیون سریع و فعال سازی آنزیم تا استخراج مؤثر مواد مغذی متغیر است.
سونیک کردن عدس ها با پروب اولتراسونیک UP400St
درمان اولتراسونیک اثراتی مانند هیدراتاسیون سریع بذر، سونوپوراسیون دیواره های سلولی و انتقال جرم بهبود یافته را ترویج می کند و آن را به روشی مؤثر برای آماده سازی بذر، فرآوری غذا و استفاده از استخراج تبدیل می کند. وقتی حباب های کاویتاسیون نزدیک سطح بذر فرو می ریزند، ریزجت ها و نیروهای برشی ایجاد می کنند که کانال های ریز را در پوشش بذر باز می کنند و اجازه می دهند آب و محلول ها به طور مؤثرتری نفوذ کنند.
فرآوری اولتراسونیک به طور گسترده در علوم غذایی، کشاورزی، زیست فناوری و تولید مواد اولیه گیاهی استفاده می شود.
کاویتاسیون صوتی و تأثیرات آن بر مواد لگومی
سونیکاسیون بر کاویتاسیون صوتی تکیه دارد – تشکیل و فروپاشی سریع ریزحباب ها در مایعات. ریزجت های حاصل، نیروهای برشی و نوسانات فشار به روش های بسیار خاصی با بافت های عدس و لگوم تعامل دارند.
سه مکانیزم اصلی تأثیر بر بذرها را تعریف می کنند:
- شتاب دهی آب رسانی
کاویتاسیون لایه مرزی بین آب و سطح بذر را مختل می کند و انتقال آب به پوشش بذر و لپه ها را افزایش می دهد.
اثرات شامل موارد زیر است:
- خیساندن و هیدراته شدن سریع تر
- تورم یکنواخت تر
- بهبود نفوذ آب از طریق تستا
- سونوپوریشن و تغییرات ریزساختاری
تنش مکانیکی ناشی از فروپاشی حباب های کاویتاسیون باعث ایجاد نانو-منافذ و میکرو در پوشش بذر و بافت های داخلی می شود – که به نام سونوپوراسیون شناخته می شود.عواقب:
- افزایش نفوذپذیری
- شستشوی یا جذب سریع تر محلول ها
- افزایش دسترسی آنزیمی
- پتانسیل جوانه زنی بهبود یافته
- تقویت استخراج
سونوگرافی آزادسازی موارد زیر را تسهیل می کند:- پروتئین
- پلی
- روغن ها و لیپیدها
- فیبرهای غذایی
- ترکیبات فعال زیستی
این امر ناشی از اختلال در دیواره سلولی، بهبود نفوذ حلال ها و انتقال جرم بالاتر است.
خلاصه شماتیک اثرات سونوگرافی بر روی دانه ها و مکانیسم های عمل.
مطالعه و طرح: ©Nogueira و همکاران، 2023
سونوگرافی قدرتی برای پردازش دانه و حبوبات: سیستم اولتراسونیک UIP4000hdT
تأثیر دامنه و شدت سونوگرافی بر دانه ها
دامنه اولتراسوند مستقیما انرژی مکانیکی منتقل شده به دانه ها را تعیین می کند. تنظیم دامنه به اپراتورها اجازه می دهد فرآیند را با حساسیت و هدف کاربرد دقیق تر تنظیم کنند. تمام سونیکاتورهای هیلشر امکان تنظیم دقیق دامنه را فراهم می کنند که آن ها را به ابزارهای چندمنظوره برای پرایمر کردن بذر، جوانه زنی و استخراج مواد مغذی تبدیل می کند.
دامنه های پایین – ایده آل برای آماده سازی بذر & ایمبیبیشن
- کاویتاسیون ملایم
- افزایش هیدراتاسیون از طریق سونوپوراسیون، اما بدون آسیب بافتی
- ایمبیبیشن کنترل شده بذر برای پرایمینگ
- فعال سازی مسیرهای متابولیکی
- بهبود نرخ جوانه زنی و قدرت بذر
جذب بذر – مرحله اولیه جذب آب قبل از جوانه زنی – می توان آن را با سونوگرافی به دقت شتاب داد و بهینه کرد:
- کاویتاسیون کشش سطحی را می شکند
- آب به طور مؤثرتری وارد میکروپیل می شود
- موانع مرتبط با خواب زمستانی نرم تر می شوند
- بذرهای آماده جوانه زنی سریع تر و نهال های قوی تری نشان می دهند
دامنه های متوسط – اصلاح ساختاری & استخراج متوسط
- نفوذپذیری سلولی افزایش یافته
- شل شدن جزئی دیواره سلولی
- هیدراتاسیون سریع تر برای فرآوری مواد غذایی
- بهبود عملکرد استخراج بدون تجزیه کامل بافت
ایده آل برای:
- بهبود حلالیت پروتئین
- تغییر خواص نشاسته
- آماده سازی مواد برای تخمیر
دامنه های بالا – اختلال سلولی & استخراج
- کاویتاسیون شدید و برش
- فروپاشی کامل سازه ای
- بهینه برای جداسازی پروتئین یا استخراج فیتوشیمیایی
- زمانی استفاده می شود که بذرها برای زنده ماندن در نظر گرفته نشده اند
این محدوده معمول استخراج صنعتی موارد زیر است:
- روغن ها / لیپیدها
- پروتئین ها و پپتیدها
- پلی
- الیاف عملکردی
سونیکاتورهای هیلشر برای آماده سازی، جوانه زنی، آبرسانی و استخراج بذر
سونیکاتورهای هیلشر روشی چندمنظوره و علمی برای اصلاح عدس و حبوبات ارائه می دهند. از تسریع جذب و آماده سازی بذر گرفته تا بهبود استخراج و امکان تولید مواد در مقیاس صنعتی، اولتراسوند قدرت مزایای منحصربه فردی در بخش های تحقیقاتی و تجاری ارائه می دهد.
با شرکت Hielscher Ultrasonics’ سونیکاتورهای نوع پروب با کنترل دقیق – در مقیاس آزمایشگاهی و کاملا صنعتی در دسترس است – کاربران می توانند شرایط فرآوری را برای بهبود فیزیولوژیکی ملایم یا اختلال مکانیکی شدید تنظیم کنند – که اولتراسوند را به فناوری پایه ای برای تحقیقات گیاهی نسل بعدی، فرآوری مواد غذایی و زیست پالایش پایدار تبدیل کرده است.
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:
| حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 0.5 تا 1.5 میلی لیتر | ن.ا. | VialTweeter(ویال گروهی) |
| 1 تا 500 میلی لیتر | 10 تا 200 میلی لیتر در دقیقه | UP100H |
| 10 تا 2000 میلی لیتر | 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه | تا 200 هرتز، UP400St |
| 0.1 تا 20 لیتر | 0.2 تا 4 لیتر در دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100 لیتر | 2 تا 10 لیتر در دقیقه | UIP4000hdT |
| 15 تا 150 لیتر | 3 تا 15 لیتر در دقیقه | UIP6000hdT |
| ن.ا. | 10 تا 100 لیتر در دقیقه | UIP16000hdT |
| ن.ا. | بزرگتر | خوشه ای از UIP16000hdT |
طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان
مافوق صوت Hielscher به خوبی برای بالاترین کیفیت و استانداردهای طراحی خود را شناخته شده. استحکام و بهره برداری آسان اجازه می دهد تا ادغام صاف از ultrasonicators ما به امکانات صنعتی. شرایط خشن و محیط های خواستار به راحتی توسط مافوق صوت Hielscher رسیده.
Hielscher اولتراسونیک یک شرکت دارای گواهینامه ISO است و تاکید ویژه ای بر مافوق صوت با کارایی بالا با ویژگی های دولت از هنر فن آوری و کاربر پسند قرار داده است. البته، مافوق صوت Hielscher مطابق با CE و دیدار با الزامات UL، CSA و RoHs.
جوانه زنی بذر اولتراسونیک: بهبود یافته، جوانه زنی سریعتر
ادبیات / منابع
- Kiliçli, Mahmut; Toker, Omersaid (2022): Some physicochemical and technological properties of cooking water of pulses as a canned industry waste: effect of ultrasound treatment during soaking. International Journal of Food Engineering 2022.
- Ranjbari, A.; Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Effect of ultrasonic pre-treatment on water absorption characteristics of chickpeas (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
- Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): The Effect of Botanical Extracts Obtained through Ultrasound-Assisted Extraction on White Head Cabbage (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) Seedlings Grown under Controlled Conditions. Sustainability 2020, 12, 1871.
- Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Application of Ultrasonic Waves as a Priming Technique for Accelerating and Enhancing the Germination of Barley Seed: Optimization of Method by the Taguchi Approach. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14-21.
- Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Effect of ultrasonic pre-treatment on water absorption characteristics of chickpeas (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
پرسش و پاسخهای متداول
آیا حبوبات و حبوبات دانه هستند؟
حبوبات و حبوبات هر دو دانه هستند، اما این اصطلاحات دسته بندی های متفاوتی را توصیف می کنند. حبوبات دسته گیاه شناسی هستند و به تمام گیاهان خانواده فاباسه اشاره دارند که غلاف هایی حاوی دانه تولید می کنند، از جمله سویا، بادام زمینی، نخود تازه، لوبیا سبز، شبدر و بسیاری از محصولات علوفی. حبوبات در دسته کشاورزی و تغذیه ای قرار دارند و به طور خاص به دانه های خشک خوراکی زیرمجموعه ای از گونه های حبوبات اشاره دارند که صرفا برای بذر برداشت می شوند، مانند عدس، لوبیا خشک، نخود و نخود خشک.
تفاوت بین حبوبات و حبوبات چیست؟
حبوبات به گیاهانی از خانواده فاباسیا اشاره دارند که غلاف تولید می کنند، در حالی که حبوبات به دانه های خشک خوراکی برخی محصولات حبوبات مانند عدس، نخود و لوبیا خشک اشاره دارند.
جوانه زدن چیست؟
جوانه زنی فرآیند جوانه زنی است که در آن بذر آب را جذب می کند، مسیرهای متابولیکی را فعال می کند و شروع به رشد ریشه و شاخه می کند.
جوانه زنی با کمک فراصوت چیست؟
جوانه زنی با کمک فراصوت استفاده از کاویتاسیون اولتراسونیک کنترل شده برای تسریع هیدراتاسیون بذر، افزایش نفوذپذیری غشا و تحریک فعالیت بیوشیمیایی است که منجر به جوانه زنی سریع تر و یکنواخت تر می شود.
Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.