Vaniljan ultraääniuutto – ei-terminen menetelmä

• Vaniljauute on aromiliuos, joka uutetaan vaniljan paloista etanolin ja veden seoksella.
• Laadukkaan vanilliinin tuottaminen aromi-, maku- ja tuoksukomponentiksi edellyttää tehokasta mutta hellävaraista uuttotekniikkaa, joka estää hajoamisen.
• Ultraääniuutto on hellävarainen mekaaninen uuttomenetelmä, jolla saavutetaan suuri vanilliinisaanto hyvin lyhyessä uuttoajassa.

Tehokasta ultraäänitekniikkaa laadukkaiden vanilliiniuutteiden valmistukseen

Vanilja on sahramin jälkeen toiseksi kallein mauste, joten sen tuotanto edellyttää tehokasta uuttomenetelmää, joka estää arvokkaiden eteeristen öljyjen hajoamisen. Ultraääniuutto on tunnettu ja vakiintunut hellävarainen, ei-terminen mutta erittäin tehokas menetelmä bioaktiivisten yhdisteiden vapauttamiseen kasvimateriaalista. Ultraääniuutto perustuu akustiseen kavitaatioon, joka on täysin mekaaninen käsittely. Tämä tekee ultraäänikäsittelystä ensisijaisen menetelmän herkkien bioaktiivisten yhdisteiden, kuten makuyhdisteiden ja eteeristen öljyjen, esimerkiksi vanilliinin, polyfenolien tai antioksidanttien, eristämiseen kasvimateriaaleista.

Vaniljan ultraääniuutto – eräprosessina tai jatkuvassa virtauksessa

Eräprosessi: Ultraääniuuttoprosessit voidaan toteuttaa yksinkertaisina eräprosesseina tai linjassa tapahtuvana käsittelynä, jossa väliainetta syötetään jatkuvasti ultraääniläpivirtausreaktorin läpi.
Eräkäsittely on helppo menetelmä, jossa uutto suoritetaan erä kerrallaan. Hielscher Ultrasonics tarjoaa ultraääniprosessoreita pienistä suuriin eriin eli tilavuuksille 1 L–120 L.
5–10 L:n erien käsittelyyn suosittelemme laitetta UP400ST (400 W, video alla), jossa on sonotrodi S24d22L2D.

Ultraäänihomogenisaattori UP400St kasvimateriaalien eräuuttoon sekoituksella

Noin 120 L:n erien käsittelyyn suosittelemme laitetta UIP2000hdT (2 kW, kuva oikean palstan yläosassa), jossa on sonotrodi RS4d40L4.

Läpivirtaus: Suurempien tilavuuksien ja täyden mittakaavan kaupallisen uuton käsittelyssä jatkuva nestevirta syötetään ultraäänireaktorin läpi, jossa liuottimen ja kasvimateriaalin lietettä käsitellään voimakkaalla ultraäänellä.
Noin 8 L/min:n läpivirtaustilavuudelle suosittelemme laitetta UIP4000hdT (4 kW, kuva oikealla), jossa on sonotrodi RS4d40L3 ja paineistettava virtauskenno FC130L4-3G0

Tapaustutkimus vaniljan ultraääniuutosta

Jadhav ym. (2009) vertasivat ultraääniavusteista uuttoa (UAE) ja Soxhlet-uuttoa. Tutkimus vahvisti, että ultraääniuutto tehostaa vanilliinin vapautumista merkittävästi Soxhlet-uuttoon verrattuna. Soxhlet-käsittely edellytti 95 °C:n käyttölämpötilaa, liuottimen ja liuotettavan aineen suhdetta 66,67 ml/g ja 8 tunnin uuttoaikaa, jolloin vapautui noin 180 ppm vanilliinia. Ultraääniavusteinen uutto (UAE) vaati vain 1 tunnin noin 140 ppm:n vanilliinimäärän vapauttamiseen samalla liuottimen ja liuotettavan aineen suhteella huoneenlämpötilassa.
Rasoamandrary ym. (2013) vertasivat vanilliinin uuton tehokkuutta käyttämällä 100 W:n anturityyppistä ultraäänilaitetta (esim. UP100H), ultraäänihaudetta ja kuumavesihaudetta. Tutkijat totesivat, että anturityyppinen ultraäänilaite on tehokas uuttoväline sen tuottaman voimakkaan ultraäänen ansiosta. Anturityyppinen ultraäänilaite oli siksi vaihtoehtoisia uuttomenetelmiä parempi: sillä saatiin vastaavia tai suurempia vanilliinisaantoja huomattavasti lyhyemmässä uuttoajassa ja pienemmällä liuottimen (eli etanolin) kulutuksella.
Kolmen uuttomenetelmän – ultraäänianturin, ultraäänihauteen ja kuumavesihauteessa tapahtuvan uuton – vertailu osoitti, että vanilliinin uutto oli tehokkainta anturilla tehdyssä ultraäänikäsittelyssä, kun käytettiin 40 %:n etanolia (v/v), ympäristön lämpötila oli 30 °C ja uuttoaika 1 tunti. Vesihauteessa tapahtuva uutto edellytti 50 %:n etanolipitoisuutta (v/v) 56 °C:ssa 15 tunnin ajan.

 

Tässä esityksessä tutustutaan kasviuutteiden valmistukseen. Selitämme laadukkaiden kasviuutteiden valmistuksen haasteet ja sen, miten ultraäänilaite auttaa ratkaisemaan ne. Esityksessä näytetään, miten ultraääniuutto toimii. Opit, mitä hyötyjä ultraäänilaitteen käytöstä uuttamisessa voi odottaa ja miten ultraääniuutin voidaan ottaa käyttöön uutetuotannossa.

 

Ultraäänilaitteet tehokkaaseen uuttoon

Hielscher Ultrasonics on erikoistunut tehokkaiden ultraääniprosessorien valmistukseen laadukkaiden kasviuutteiden tuotantoa varten.
Hielscherin laaja tuotevalikoima ulottuu pienistä, tehokkaista laboratorion ultraäänilaitteista vankkoihin pöytälaitteisiin ja täysin teollisiin järjestelmiin, jotka tuottavat voimakasta ultraääntä bioaktiivisten aineiden tehokkaaseen uuttoon ja eristämiseen (esim. kversetiini, kofeiini, kurkumiini, terpeenit jne.). Kaikissa ultraäänilaitteissa tehoalueella 200 W – 16 000 W on värinäyttö digitaalista ohjausta varten, integroitu SD-kortti tietojen automaattiseen tallennukseen, etäohjaus selaimella ja monia muita käyttäjäystävällisiä ominaisuuksia. Sonotrodit ja virtauskennot (väliaineen kanssa kosketuksissa olevat osat) voidaan autoklavoida, ja ne on helppo puhdistaa. Kaikki ultraäänilaitteemme on suunniteltu 24/7-käyttöön, ne vaativat vähän huoltoa ja ovat helppoja ja turvallisia käyttää.
Digitaalinen värinäyttö mahdollistaa ultraäänilaitteen käyttäjäystävällisen ohjauksen. Järjestelmämme pystyvät tuottamaan amplitudeja pienistä aina erittäin suuriin asti. Polyfenolien ja muiden bioaktiivisten yhdisteiden, kuten vanilliinin, uuttoon tarjoamme erityisiä ultraäänisonotrodeja (joita kutsutaan myös ultraääniantureiksi tai -torviksi), jotka on optimoitu laadukkaiden vaikuttavien aineiden hellävaraiseen eristämiseen. Hielscherin ultraäänilaitteiden vankka rakenne mahdollistaa 24/7-käytön kovassa kuormituksessa ja vaativissa ympäristöissä.
Ultraääniprosessin parametrien tarkka ohjaus varmistaa toistettavuuden ja prosessin standardoinnin.
Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: