Ultraääni vaniljauutto – Ei-terminen menetelmä
- Vaniljauute on aromiliuos, joka uutetaan vaniljapalkoista etanolin ja veden liuoksessa.
- Korkealaatuisen vanilliinin tuottamiseksi aromi-, maku- ja tuoksukomponenttina tarvitaan tehokas, mutta mieto uuttotekniikka hajoamisen estämiseksi.
- Ultraääniuutto on lievä mekaaninen uuttomenetelmä, joka antaa suuria vanilliinin saantoja hyvin lyhyessä uuttoajassa.
Korkean suorituskyvyn ultraääni korkealaatuisille vanilliiniuutteille
Toiseksi kalleimpana mausteena sahramin jälkeen vaniljan tuotanto vaatii tehokkaan uuttomenetelmän, joka estää arvokkaiden eteeristen öljyjen hajoamisen. Ultraääniuutto on tunnettu ja vakiintunut lieväksi, ei-termiseksi, mutta erittäin tehokkaaksi menetelmäksi bioaktiivisten yhdisteiden vapauttamiseksi kasvimateriaalista. Ultraääniuutto perustuu akustisen kavitaation ilmiöön, joka on puhtaasti mekaaninen käsittely. Tämä tekee sonikaatiosta edullisen menetelmän herkkien bioaktiivisten yhdisteiden, kuten aromiyhdisteiden ja eteeristen öljyjen, kuten vanilliinin, polyfenolien tai antioksidanttien, eristämiseksi kasviperäisistä aineista.
Ultraäänivaniljauuton edut
- Ylivoimainen saanto
- Nopea uutto – muutamassa minuutissa
- Laadukkaat uutteet – lievä, ei-terminen
- Vihreät liuottimet (esim. vesi/etanoli)
- Kustannustehokas
- Helppo ja turvallinen käyttö
- Alhaiset investointi- ja käyttökustannukset
- 24/7 käyttö raskaassa käytössä
- Vihreä, ympäristöystävällinen menetelmä
Ultraääni vaniljauutto – erä- tai jatkuvan virtauksen tilassa
Erä: Ultraääniuuttoprosesseja voidaan käyttää yksinkertaisina eräprosesseina tai inline-käsittelynä, jossa väliainetta syötetään jatkuvasti ultraäänivirtausreaktorin läpi.
Eräkäsittely on helppo toimenpide, jossa uuttaminen suoritetaan erä kerrallaan. Hielscher Ultrasonics tarjoaa ultraääniprosessoreita pienille ja suurille erille, eli 1L - 120L.
5–10 litran erien käsittelyyn suosittelemme UP400St (400W, video alla) sonotrode S24d22L2D: llä.
Noin 120 litran erien käsittelyyn suosittelemme UIP2000hdT (2kW, kuva oikeassa sarakkeessa ylhäällä) sonotrode RS4d40L4: llä.
Sonicator UIP2000hdT kasvitieteelliseen uuttamiseen 120 litran erässä
Kasvitieteellisten aineiden ultraääniuutto ultraäänilaitteella UP400St
Jos tilavuus on noin 8 l/min, suosittelemme UIP4000hdT (4kW, kuva oikealla) sonotrode RS4d40L3: lla ja paineistettavalla virtauskennolla FC130L4-3G0
Tapaustutkimus ultraäänivaniljan uuttamisesta
(2009) vertailivat ultraäänellä avustettua uuttoa (UAE) ja Soxhlet-uuttoa. Tutkimus vahvisti, että ultraääniuutto tehostaa vanilliinin vapautumista merkittävästi verrattuna Soxhlet-uuttoon. Soxhlet-käsittely vaati 95 °C:n käyttölämpötilan, liuottimen ja liuenneen aineen suhteen 66,67 ml/g ja 8 tunnin uuttoajan tuloksena vapautui noin 180 ppm vanilliinia. Ultraääniavusteinen uutto (UAE) vaati vain 1 tunnin vapauttamaan noin 140ppm vanilliinia käyttämällä samaa liuottimen ja liuenneen aineen suhdetta huoneenlämpötilassa.
(2013) vertailivat vanilliinin uuttamisen tehokkuutta käyttämällä 100 W: n anturityyppistä ultraäänilaitetta (esim. UP100H), ultraäänihaude ja kuumavesihaude. Tutkijat päättelivät, että koetintyyppinen ultraäänilaite on tehokas uuttotyökalu korkean intensiteetin ultraääninsä ansiosta. Siksi koetintyyppinen ultraäänilaite ylitti vaihtoehtoiset uuttomenetelmät antamalla samanlaiset / tai korkeammat saannot vanilliinille, joka on uutettu huomattavasti lyhyemmällä uuttoajalla ja vähemmän liuottimen (eli etanolin) kulutuksella.
Kolmen uuttomenetelmän vertailu – ultraäänianturi, ultraäänihaude, kuumavesihauteen uuttaminen – osoitti, että vanilliinin uuttaminen oli tehokkainta koetin-sonikaatioon käyttäen 40% etanolia (v / v) ympäristön lämpötilassa 30 ° C ja uuttoaika 1 tunti. Vesihauteen uuttaminen vaati 50% etanolipitoisuutta (v/v) 56 °C:ssa 15 tunnin ajan.
UIP4000hdT – 4kW ultraääniuutin jatkuvaan inline-käsittelyyn.
Ultraäänilaitteet korkean suorituskyvyn uuttamiseen
Hielscher Ultrasonics on erikoistunut korkean suorituskyvyn ultraääniprosessorien valmistukseen korkealaatuisten kasvitieteellisten uutteiden tuottamiseksi.
Hielscherin laaja tuotevalikoima vaihtelee pienistä, tehokkaista laboratorioultraäänilaitteista vankkoihin penkki- ja täysin teollisiin järjestelmiin, jotka tuottavat korkean intensiteetin ultraäänen bioaktiivisten aineiden tehokkaaseen uuttamiseen ja eristämiseen (esim. Quercetin, kofeiini, Curcumin, Terpeenien jne.). Kaikki ultraäänilaitteet alk. 200W jotta 16 000 W Siinä on värillinen näyttö digitaalista ohjausta varten, integroitu SD-kortti automaattista tietojen tallennusta varten, selaimen kaukosäädin ja monia muita käyttäjäystävällisiä ominaisuuksia. Sonotrodit ja virtaussolut (osat, jotka ovat kosketuksissa väliaineen kanssa) voidaan autoklaavissa ja ne on helppo puhdistaa. Kaikki ultraäänilaitteemme on rakennettu 24/7 käyttöön, vaativat vähän huoltoa ja ovat helppoja ja turvallisia käyttää.
Digitaalinen värinäyttö mahdollistaa ultraäänilaitteen käyttäjäystävällisen hallinnan. Järjestelmämme pystyvät toimittamaan matalista erittäin korkeisiin amplitudituksiin. Polyfenolien ja muiden bioaktiivisten yhdisteiden, kuten vanilliinin, uuttamiseksi tarjoamme erityisiä ultraäänisonotrodeja (tunnetaan myös nimellä ultraäänianturit tai sarvet), jotka on optimoitu korkealaatuisten aktiivisten aineiden järkevään eristämiseen. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Ultraääniprosessiparametrien tarkka hallinta takaa toistettavuuden ja prosessin standardoinnin.
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-100L / min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Suuritehoiset ultraääniprosessorit laboratoriosta pilotti- ja teolliseen mittakaavaan.
Kirjallisuus/viitteet
- Velez Suaza, Catalina (2016): Korkean suorituskyvyn nestekromatografiaan perustuvan analyyttisen lähestymistavan optimointi luonnollisen vaniljauutteen karakterisointia varten. Opinnäytetyö, Universitaria Lasallista, 2016.
- (2009): Vanilliinin uuttaminen vaniljapalkoista: vertailututkimus tavanomaisesta soxhlet- ja ultraääniavusteisesta uuttamisesta. Elintarviketekniikan lehti 93, 2009: 421–426.
- (2013): Parannettu vanilliini-4-hydroksi-3-metoksibentsaldehydin uuttaminen kovettuneista vaniljapavuista ultraääniavusteisella uuttamisella: ultraääniavusteisen ja kuumavesihauteen uuttamisen vertailu.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O'Donnell, Brijesh K.Tiwari (2020): Ultraäänitekniikka biologisesti aktiivisten molekyylien uuttamiseksi kasvi-, eläin- ja merilähteistä. TrAC-trendit analyyttisessä kemiassa, osa 122, 2020.
Faktoja, jotka kannattaa tietää
Ultraääniuuton toimintaperiaate
Voimakkaiden ultraääniaaltojen levittäminen nestemäiseen väliaineeseen johtaa kavitaatioon. Kavitaatioilmiö johtaa paikallisesti äärimmäisiin lämpötiloihin, paineisiin, lämmitys- / jäähdytysnopeuksiin, paine-eroihin ja suuriin leikkausvoimiin väliaineessa. Kun kavitaatiokuplat luhistuvat kiinteiden aineiden pinnalle (kuten hiukkaset, kasvisolut, kudokset jne.), Mikrosuihkut ja puolueiden väliset törmäykset aiheuttavat vaikutuksia, kuten pinnan kuoriutumista, eroosiota ja hiukkasten hajoamista. Lisäksi kavitaatiokuplien luhistuminen nestemäisissä väliaineissa aiheuttaa makroturbulensseja ja mikrosekoitusta.
Kuva 1: Vakaiden ja ohimenevien kavitaatiokuplien luominen.
a) siirtymä, b) ohimenevä kavitaatio, c) vakaa kavitaatio, d) paine
[mukailtu julkaisusta Santos et al. 2009]
Kasvimateriaalin ultraäänisäteilytys fragmentoi kasvisolujen matriisin ja parantaa sen hydratoitumista. Chemat et ai (2015) päättelevät, että bioaktiivisten yhdisteiden ultraääniuutto kasvitieteellisistä aineista on seurausta erilaisista itsenäisistä tai yhdistetyistä mekanismeista, kuten pirstoutumisesta, eroosiosta, kapillaarisuudesta, detekstulaatiosta ja sonopuraation. Nämä vaikutukset häiritsevät soluseinää, parantavat massansiirtoa työntämällä liuotinta soluun ja imemällä fytoyhdisteellä ladattua liuotinta ulos ja varmistavat nesteen liikkumisen mikrosekoittamalla.
Ultraääniuutto kasvisoluista: mikroskooppinen poikittainen osa (TS) osoittaa vaikutusmekanismin ultraääniuuton aikana soluista (suurennus 2000x) [resurssi: Vilkhu et ai. 2011]
Ultraääniuutto saavuttaa yhdisteiden erittäin nopean eristämisen - ylittää tavanomaiset uuttomenetelmät lyhyemmässä prosessiajassa, korkeammassa saannossa ja alhaisemmissa lämpötiloissa. Lievänä mekaanisena käsittelynä ultraääniavusteinen uutto välttää bioaktiivisten komponenttien lämpöhajoamisen ja on erinomainen verrattuna muihin tekniikoihin, kuten tavanomaiseen liuotinuuttoon, Hydrotislaustai Soxhlet uuttaminen, jonka tiedetään tuhoavan lämpöherkkiä molekyylejä. Näiden etujen vuoksi ultraääniuutto on edullinen tekniikka lämpötilaherkkien bioaktiivisten yhdisteiden vapauttamiseksi kasvitieteellisistä aineista.
vanilliini
Vanilja on arvostettu maku, jota voidaan uuttaa vanilja-suvun orkideoista, pääasiassa meksikolaisista lajeista, litteälehtisestä vaniljasta (V. planifolia). Vaniljaorkidean ainutlaatuisesti maustetut yhdisteet löytyvät sen hedelmistä, jotka johtuvat kukan pölytyksestä. Nämä siemenpalot ovat noin 1/3 x 6 tuumaa, ja niiden väri on kypsänä ruskehtavan punaisesta mustaan. Näiden palkojen sisällä on öljyinen neste, joka on täynnä pieniä siemeniä. Sekä palkoa että siemeniä käytetään vanilliinin tuotantoon.
Vaikka vanilliini on vaniljakasvin ensisijainen makuyhdiste, puhdas vaniljauute sisältää useita satoja muita makuyhdisteitä, jotka edistävät sen monimutkaista, syvää makua.
Vanilja-olemus esiintyy kahdessa muodossa, nimittäin todellinen vanilliiniesanssi vaniljansiemenpalkosta ja teollisesti syntetisoidusta vanilliinista. Todellinen siemenpalkouute on monimutkainen seos useista sadoista eri yhdisteistä. Kemiallinen yhdiste vanilliini – 4-Hydroksi-3-metoksibentsaldehydi – on tärkein tekijä aidon vaniljan tyypilliseen makuun ja aromiin, ja se on kovettuneiden vaniljapapujen tärkein makukomponentti. Vanilliinin lisäksi muut kemialliset yhdisteet, kuten asetaldehydi, etikkahappo, furfuraali, heksaanihappo, 4-hydroksibentsaldehydi, eugenoli, metyylisinnamaatti ja isovoihappo, voivat edistää vaniljan monimutkaista aromia.
Vanilja-lajikkeet
Bourbon-vanilja tai Bourbon-Madagaskar-vanilja valmistetaan V. planifolia -kasveista, jotka kasvavat Intian valtameren saarilla, kuten Madagaskarilla, Komoreilla ja Réunionissa, aiemmin nimeltään Île Bourbon. Termi “Bourbon-vanilja” kuvaa myös V. planifoliasta peräisin olevaa erottuvaa vanilja-aromia.
Meksikon vaniljaa, joka on uutettu alkuperäisestä V. planifoliasta, tuotetaan paljon pienempinä määrinä. Meksikolainen vanilja tunnetaan ja sitä markkinoidaan vaniljana sen alkuperämaasta, koska V. planifolia -kasvi on kotoisin Mesoamerikasta.
Tahitin vanilja tulee Ranskan Polynesiasta, joka on valmistettu V. tahitiensis -kasvista. Geneettinen analyysi osoittaa, että tämä laji on mahdollisesti lajike V. planifolian ja V. odoratan hybridistä.
Länsi-Intian vanilja on valmistettu V. pomponasta, jota kasvatetaan Karibialla sekä Keski- ja Etelä-Amerikassa.