استخراج وانیل التراسونیک – یک روش غیر حرارتی
- عصاره وانیل یک محلول طعم دهنده است که از غلاف وانیل در محلول اتانول و آب استخراج می شود.
- برای تولید وانیلین با کیفیت بالا به عنوان جزء عطر، طعم و عطر، یک تکنیک استخراج کارآمد و در عین حال ملایم برای جلوگیری از تجزیه مورد نیاز است.
- استخراج التراسونیک یک روش استخراج مکانیکی خفیف است که بازده بالایی از وانیلین را در یک زمان استخراج بسیار کوتاه می دهد.
اولتراسونیک با کارایی بالا برای عصاره های وانیلین با کیفیت بالا
تولید وانیل به عنوان دومین ادویه گران قیمت پس از زعفران، نیاز به یک روش استخراج کارآمد دارد که از تخریب اسانس های ارزشمند جلوگیری می کند. استخراج مافوق صوت به خوبی شناخته شده است و به عنوان یک روش خفیف، غیر حرارتی، و در عین حال بسیار کارآمد برای انتشار ترکیبات فعال زیستی از مواد گیاهی تاسیس شده است. استخراج التراسونیک بر اساس پدیده حفره صوتی است که یک درمان کاملا مکانیکی است. این باعث می شود فراصوت روش ترجیحی برای جداسازی ترکیبات فعال زیستی حساس مانند ترکیبات طعم دهنده و اسانس ، به عنوان مثال وانیلین ، پلی فنول ها یا آنتی اکسیدان ها از گیاهان است.
مزایای استفاده از استخراج وانیل التراسونیک
- بازده برتر
- استخراج با سرعت بالا – در عرض چند دقیقه
- عصاره های با کیفیت بالا – خفیف، غیر حرارتی
- حلال های سبز (به عنوان مثال آب / اتانول)
- مقرون
- عملیات آسان و ایمن
- هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی پایین
- عملیات 24/7 تحت کارهای سنگین
- روش سبز، سازگار با محیط زیست
استخراج وانیل التراسونیک – در حالت جریان دسته ای یا پیوسته
دسته: فرآیندهای استخراج التراسونیک را می توان به عنوان فرآیندهای دسته ای ساده و یا به عنوان درمان درون خطی عمل, که در آن رسانه به طور مداوم از طریق یک راکتور جریان مافوق صوت تغذیه می شود.
پردازش دسته ای یک روش آسان است که در آن استخراج تعداد زیادی انجام می شود. Hielscher مافوق صوت ارائه می دهد پردازنده های اولتراسونیک برای دسته های کوچک تا بزرگ, به عنوان مثال 1L به 120L.
برای پردازش دسته های 5 تا 10 لیتری ، توصیه می کنیم UP400St (400 وات، ویدیوی زیر) با سونوترود S24d22L2D.
برای پردازش دسته های تقریبا 120 لیتر، توصیه می کنیم UIP2000hdT (2کیلو وات, عکس. ستون سمت راست در بالا) با سونوترود RS4d40L4.
Sonicator UIP2000hdT برای استخراج گیاه شناسی در یک دسته 120 لیتری
استخراج التراسونیک از گیاهان دارویی با ultrasonicator UP400St
برای حجم تقریبا 8 لیتر در دقیقه، توصیه می کنیم UIP4000hdT (4 کیلو وات، عکس سمت راست) با سونوترود RS4d40L3 و سلول جریان قابل فشار FC130L4-3G0
مطالعه موردی استخراج وانیل التراسونیک
Jadhav و همکاران (2009) استخراج با کمک اولتراسونیک (امارات متحده عربی) و استخراج Soxhlet را مقایسه کردند. این تحقیق تایید کرد که استخراج مافوق صوت تشدید انتشار وانلین به طور قابل توجهی در مقایسه با استخراج Soxhlet. تیمار سوکسله به دمای عملیاتی 95 درجه سانتی گراد، نسبت حلال به املاح 66.67 میلی لیتر بر گرم و زمان استخراج 8 ساعت منجر به رهایش تقریبا 180 پی پی ام وانیلین شد. استخراج به کمک سونوگرافی (UAE) فقط به 1 ساعت زمان نیاز داشت تا تقریبا 140ppm وانیلین با استفاده از همان نسبت حلال: املاح در دمای اتاق آزاد شود.
Rasoamandrary و همکاران (2013) کارایی استخراج وانیلین را با استفاده از یک اولتراسونیک از نوع پروب 100W مقایسه کردند (به عنوان مثال UP100H)، یک حمام اولتراسونیک و یک حمام آب گرم. محققان به این نتیجه رسیدند که اولتراسونیک نوع پروب یک ابزار استخراج قدرتمند است با توجه به مافوق صوت با شدت بالا آن. بنابراین، اولتراسونیک نوع پروب با دادن بازده مشابه / یا بالاتر از وانیلین استخراج شده در زمان استخراج به طور قابل توجهی کوتاه تر و حلال کمتر (یعنی اتانول) مصرف بهتر از روش های استخراج جایگزین عمل کرد.
مقایسه سه روش استخراج – پروب اولتراسونیک، حمام اولتراسونیک، استخراج حمام آب گرم – نشان داد که استخراج وانیلین برای پروب فراصوت با استفاده از اتانول 40٪ (V / V) در دمای محیط 30 درجه سانتیگراد و زمان استخراج 1 ساعت موثر بود. استخراج حمام آب به غلظت 50٪ اتانول (v/v) در دمای 56 درجه سانتیگراد به مدت 15 ساعت نیاز داشت.
UIP4000hdT – استخراج اولتراسونیک 4kW برای درمان درون خطی مداوم.
تجهیزات التراسونیک برای استخراج با کارایی بالا
Hielscher مافوق صوت در تولید پردازنده های اولتراسونیک با کارایی بالا برای تولید عصاره با کیفیت بالا از گیاهان تخصصی.
نمونه کارها محصولات گسترده Hielscher را از کوچک، سونوگرافی آزمایشگاه قدرتمند به سیستم های قوی نیمکت بالا و به طور کامل صنعتی، که ارائه سونوگرافی با شدت بالا برای استخراج کارآمد و جداسازی مواد فعال زیستی (به عنوان مثال. کوئرستین، کافئین، کورکومین، ترپن ها و غیره). همه دستگاه های اولتراسونیک از 200 وات تا 16,000 وات دارای صفحه نمایش رنگی برای کنترل دیجیتال، کارت SD یکپارچه برای ضبط خودکار داده ها، کنترل از راه دور مرورگر و بسیاری از ویژگی های کاربر پسند دیگر. سونوترودها و سلول های جریان (قطعاتی که با محیط در تماس هستند) را می توان اتوکلاو کرد و به راحتی تمیز می شود. تمام ultrasonicators ما برای عملیات 24/7 ساخته شده، نیاز به تعمیر و نگهداری کم و آسان و امن برای کار.
صفحه نمایش رنگی دیجیتال اجازه می دهد تا برای کنترل کاربر پسند از ultrasonicator. سیستم های ما قادر به ارائه دامنه های کم تا بسیار زیاد هستند. برای استخراج پلی فنول ها و سایر ترکیبات فعال زیستی مانند وانیلین، ما ارائه می دهیم sonotrodes مافوق صوت ویژه (همچنین به عنوان پروب اولتراسونیک و یا شاخ شناخته شده) که برای انزوا معقول از مواد فعال با کیفیت بالا بهینه سازی شده است. استحکام تجهیزات اولتراسونیک Hielscher را اجازه می دهد تا برای عملیات 24/7 در وظیفه سنگین و در محیط های خواستار.
کنترل دقیق پارامترهای فرآیند اولتراسونیک تکرارپذیری و استاندارد سازی فرآیند را تضمین می کند.
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:
| حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 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 |
| ن.ا. | 10 تا 100 لیتر در دقیقه | UIP16000 |
| ن.ا. | بزرگتر | خوشه ای از UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
پردازنده های اولتراسونیک با قدرت بالا از آزمایشگاه تا خلبان و مقیاس صنعتی.
ادبیات/منابع
- ولز سوازا، کاتالینا (2016): (1401). بهینه سازی یک رویکرد تحلیلی مبتنی بر کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا برای شناسایی عصاره طبیعی وانیل. پایان نامه، دانشگاه لاسالیستا، 2016.
- Jadhav D. و همکاران (2009): استخراج وانیلین از غلاف های وانیل: مطالعه مقایسه ای استخراج معمولی سوکسله و سونوگرافی به کمک آن. مجله مهندسی صنایع غذایی 93 ، 2009: 421–426.
- Rasoamandrary N. و همکاران (2013): بهبود استخراج وانیلین 4-هیدروکسی-3-متوکسی بنزآلدئید از دانه های وانیل پخته شده با استفاده از استخراج به کمک سونوگرافی: مقایسه استخراج حمام با کمک سونوگرافی و آب گرم.
- K. Shikha Ojha، Ramón Aznar، Colm O'Donnell، Brijesh K. Tiwari (2020): فناوری سونوگرافی برای استخراج مولکول های فعال بیولوژیکی از منابع گیاهی، حیوانی و دریایی. روندهای TrAC در شیمی تجزیه ، دوره 122 ، 2020.
حقایقی که ارزش دانستن دارند
اصل کار استخراج التراسونیک
استفاده از امواج اولتراسوند شدید به یک محیط مایع منجر به کاویتاسیون می شود. پدیده کاویتاسیون به صورت موضعی منجر به دماهای شدید، فشارها، نرخ گرمایش/سرمایش، اختلاف فشار و نیروهای برشی زیاد در محیط می شود. هنگامی که حباب های کاویتاسیون بر روی سطح جامدات (مانند ذرات، سلول های گیاهی، بافت ها و غیره) منفجر می شوند، میکروجت ها و برخورد بین بخشی اثراتی مانند لایه برداری سطح، فرسایش و تجزیه ذرات ایجاد می کنند. علاوه بر این، انفجار حباب های کاویتاسیون در محیط مایع باعث ایجاد تلاطم های کلان و میکرو اختلاط می شود.
شکل 1: ایجاد حباب های کاویتاسیون پایدار و گذرا.
(الف) جابجایی، (ب) حفره گذرا، (ج) کاویتاسیون پایدار، (د) فشار
[برگرفته از سانتوس و همکاران 2009]
تحریک التراسونیک از مواد گیاهی قطعات ماتریس سلول های گیاهی و افزایش هیدراتاسیون از همان. Chemat و همکاران (2015) نتیجه می گیرند که استخراج اولتراسونیک از ترکیبات فعال زیستی از گیاهان در نتیجه مکانیسم های مختلف مستقل یا ترکیبی از جمله تکه تکه شدن است, فرسایش, مویرگی, بافت زدایی, و sonoporation. این اثرات دیواره سلولی را مختل می کند، انتقال جرم را با فشار دادن حلال به داخل سلول و مکیدن حلال بارگذاری شده با ترکیب گیاهی بهبود می بخشد و حرکت مایع را با میکرو مخلوط کردن تضمین می کند.
استخراج التراسونیک از سلول های گیاهی: بخش عرضی میکروسکوپی (TS) مکانیسم اقدامات در طول استخراج مافوق صوت از سلول ها را نشان می دهد (بزرگنمایی 2000X) [منبع: Vilkhu و همکاران. 2011]
استخراج التراسونیک دستیابی به انزوا بسیار سریع از ترکیبات – بهتر از روش های استخراج معمولی در زمان فرآیند کوتاه تر, عملکرد بالاتر, و در دماهای پایین تر. به عنوان یک درمان مکانیکی ملایم، استخراج به کمک سونوگرافی از تخریب حرارتی اجزای فعال زیستی جلوگیری می کند و در مقایسه با سایر تکنیک ها مانند استخراج حلال معمولی برتری دارد. تقطیر با آب. Soxhlet استخراج، که شناخته شده است برای تخریب مولکول های حساس به حرارت. با توجه به این مزایا، استخراج مافوق صوت روش ارجح برای انتشار ترکیبات فعال زیستی حساس به دما از گیاهان است.
وانیلین
وانیل یک عطر و طعم ارزشمند است که می توان آن را از ارکیده های جنس وانیل، عمدتا از گونه های مکزیکی، وانیل برگ تخت (V. planifolia) استخراج کرد. ترکیبات منحصر به فرد طعم دار ارکیده وانیلی در میوه آن یافت می شود که از گرده افشانی گل حاصل می شود. این غلاف های بذر تقریبا 1/3 در 6 اینچ هستند و هنگام رسیدن به رنگ قرمز مایل به قهوه ای تا سیاه دارند. داخل این غلاف ها یک مایع روغنی پر از دانه های ریز وجود دارد. هم غلاف و هم از دانه ها برای تولید وانیلین استفاده می شود.
اگرچه وانیلین ترکیب طعم دهنده اصلی در گیاه وانیل است، عصاره وانیل خالص حاوی چند صد ترکیب طعم دهنده اضافی است که به طعم پیچیده و عمیق آن کمک می کند.
اسانس وانیل به دو شکل وجود دارد، یعنی اسانس واقعی وانیلین از دانه وانیل و وانیلین سنتز شده صنعتی. عصاره دانه واقعی مخلوط پیچیده ای از چند صد ترکیب مختلف است. ترکیب شیمیایی وانیلین – 4-هیدروکسی-3-متوکسی بنزآلدئید – عامل اصلی طعم و عطر مشخصه وانیل واقعی است و جزء اصلی طعم دانه های وانیل پخته شده است. علاوه بر وانیلین، ممکن است ترکیبات شیمیایی دیگری مانند استالدئید، اسید استیک، فورفورال، اسید هگزانوئیک، 4-هیدروکسی بنزآلدئید، اوژنول، متیل سینامات و اسید ایزوبوتیریک به عطر پیچیده وانیل کمک کنند.
ارقام وانیل
وانیل بوربن یا وانیل بوربن-ماداگاسکار از گیاهان V. planifolia تولید می شود که در جزایر اقیانوس هند مانند ماداگاسکار، کومور و ریونیون که قبلا Île Bourbon نامیده می شد، رشد می کنند. اصطلاح “وانیل بوربن” همچنین عطر وانیل متمایز مشتق شده از V. planifolia را توصیف می کند.
وانیل مکزیکی ، استخراج شده از بومی V. planifolia ، در مقادیر بسیار کمتری تولید می شود. وانیل مکزیکی از سرزمین مبدا خود به عنوان وانیل شناخته و به بازار عرضه می شود ، زیرا گیاه V. planifolia بومی Mesoamerica است.
وانیل تاهیتی از پلینزی فرانسه می آید که از گیاه V. tahitiensis تولید می شود. تجزیه و تحلیل ژنتیکی نشان می دهد که این گونه احتمالا رقمی از هیبرید V. planifolia و V. odorata است.
وانیل هند غربی از V. pompona تهیه می شود که در کارائیب و آمریکای مرکزی و جنوبی رشد می کند.