અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વડે દ્રાવકમુક્ત સ્ટીવિયા નિષ્કર્ષણ

Stevia rebaudianaમાંથી સ્ટીવિયોગ્લાયકોસાઇડ્સ જેવા મીઠાશ આપતા ઘટકોના પરંપરાગત નિષ્કર્ષણમાં ઝેરી દ્રાવકો વપરાય છે. સ્વાસ્થ્યપ્રદ, ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળું ખાદ્ય ઉત્પાદન મેળવવા માટે દ્રાવકમુક્ત નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિ જરૂરી છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ તકનીક દ્રાવકોનો ઉપયોગ ટાળીને ટૂંકા પ્રક્રિયા સમયમાં નિષ્કર્ષણની ખૂબ ઊંચી ઉપજ આપે છે. આમ, અલ્ટ્રાસોનિક સ્ટીવિયા નિષ્કર્ષણ તેની ઉત્કૃષ્ટ કાર્યક્ષમતા અને પર્યાવરણમૈત્રીને કારણે વિશિષ્ટ સ્થાન ધરાવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણથી સ્વાસ્થ્યપ્રદ નિષ્કર્ષો

સ્ટીવિયા મીઠાશકારકો Stevia rebaudiana Bertoni નામની વનસ્પતિનાં પાંદડાંમાંથી બનાવેલા સ્વાસ્થ્યલાભદાયક ઉત્પાદનો હોવાનું માનવામાં આવે છે અને તેનો ઉપયોગ શૂન્ય-કૅલરી મીઠાશકારક તરીકે થાય છે. મીઠાશ ડાઇટર્પેનિક ગ્લાયકોસાઇડ્સને કારણે હોય છે, જે સુક્રોઝ કરતાં આશરે 300 ગણા વધુ મીઠા હોય છે.
Stevia rebaudiana Bertoniમાં રહેલા ગ્લાયકોસાઇડ્સમાં સ્ટીવિયોસાઇડ (5–10%), રિબાઉડિયોસાઇડ A (2–4%), રિબાઉડિયોસાઇડ C (1–2%), ડલ્કોસાઇડ A (0.5–1%), રિબાઉડિયોસાઇડ B, રિબાઉડિયોસાઇડ D અને રિબાઉડિયોસાઇડ Eનો સમાવેશ થાય છે. અન્ય ગ્લાયકોસાઇડ્સથી વિપરીત, rebaudiana Aની વિશેષતા એ છે કે તેમાં કડવાશ નથી. તેથી, સ્ટીવિયાનાં પાંદડાંમાંથી મેળવવા માટે સૌથી વધુ લક્ષિત સંયોજન rebaudiana A છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ ઉચ્ચ શુદ્ધતાવાળા સ્ટીવિયોસાઇડ્સ અને રિબાઉડિયોસાઇડ્સના નિષ્કર્ષણમાં મદદ કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ વડે સ્ટીવિયોલ ગ્લાયકોસાઇડ્સનું નિષ્કર્ષણ પાણીમાં સરળતાથી કરી શકાય છે અને ખૂબ ઊંચા નિષ્કર્ષણ દરે ઊંચી ઉપજ મળે છે. પ્રમાણમાં નીચું નિષ્કર્ષણ તાપમાન 60°C અને 80°Cની વચ્ચે હોવાથી પ્રક્રિયા સૌમ્ય રહે છે અને નિષ્કર્ષોનું વિઘટન અટકે છે.

સ્ટીવિયાને મીઠાશકારક તરીકે મંજૂરી મળ્યા પછી ખાંડના આ કુદરતી, કૅલરીમુક્ત વિકલ્પની માગમાં નોંધપાત્ર વધારો થયો છે. માગ મુજબનાં સ્ટીવિયા ઉત્પાદનો પૂરાં પાડવા માટે વ્યાવસાયિક ઉત્પાદનની ક્ષમતા વધારવી જરૂરી છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એક પ્રમાણિત પદ્ધતિ છે, જેનાથી નિષ્કર્ષણને વધુ સઘન બનાવી શકાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણના ફાયદા:

• દ્રાવકમુક્ત, દા.ત. પાણીમાં
• વધુ ઊંચી ઉપજ
• ઊંચા નિષ્કર્ષણ દર
• સમયની બચત
• ખર્ચની બચત
• સલામત
• પર્યાવરણમૈત્રીપૂર્ણ
• બૅચ અથવા ઇનલાઇન પ્રક્રિયા

અલ્ટ્રાસોનિક સ્ટીવિયા નિષ્કર્ષણ: સંશોધનનાં પરિણામો

Carbonell-Capella et al. (2016)એ સ્ટીવિયોસાઇડ્સ અને રિબાઉડિયોસાઇડ્સના નિષ્કર્ષણ માટે વિવિધ નિષ્કર્ષણ તકનીકોની સરખામણી કરી હતી. પાણીનો દ્રાવક તરીકે ઉપયોગ કરીને UP400S વડે અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ લાગુ કરતાં સ્ટીવિયોસાઇડની સર્વોચ્ચ પુનઃપ્રાપ્તિ મળી હતી (ડાબી બાજુનું ચિત્ર જુઓ), જે પરંપરાગત વિસરણ પદ્ધતિની સરખામણીમાં 3.5 ગણી અને પીસેલા સ્ટીવિયાના નમૂનાઓ કરતાં 1.5 ગણી વધુ હતી. આ અભ્યાસમાં સ્ટીવિયાનાં પાંદડાં (6 g)ને પાણી (180 g)માં 208C પર 1:30 (w/w)ના ઘન/પ્રવાહી ગુણોત્તરે નિલંબિત કરવામાં આવ્યાં હતાં. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર UP400S (Hielscher GmbH, જર્મની)નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જે 400 W અને 24 kHz આવૃત્તિએ કાર્ય કરતું હતું. પ્રયોગો માટે Carbonell-Capellaની સંશોધન ટીમે સતત સોનિકેશન મોડ સાથે કંપનવિસ્તાર 100% પર સેટ કર્યો હતો. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોની ઊર્જા નમૂનામાં સંયોજિત કરવા માટે 22 mm વ્યાસ અને 100 mm લંબાઈ ધરાવતો ટાઇટેનિયમ સોનોટ્રોડ H22 લગાવવામાં આવ્યો હતો. સાંકડી ગરદનવાળા કાચના ફ્લાસ્કમાં (ધારણ ક્ષમતા 1,000 mL) 180 g પાણી અથવા ઇથેનોલ/પાણી (50%)માં નિલંબિત 6 g સ્ટીવિયાનાં પાંદડાં ધરાવતા મિશ્રણમાં પ્રોબ ડુબાડવામાં આવ્યો હતો. સોનિકેશનથી થતી ગરમી ટાળવા માટે નમૂનાઓને શીતક બાથમાં ડુબાડવામાં આવ્યા હતા અને તાપમાન હંમેશાં 50ºCથી નીચું રાખવામાં આવ્યું હતું). કુલ વિશિષ્ટ ઊર્જા ઇનપુટ (W_spec, kJ/kgમાં)ની ગણતરી જનરેટરની શક્તિ (400 J/s) (Power)ને કુલ ઉપચાર સમયગાળા (sec) વડે ગુણાકાર કરીને અને ઉત્પાદનના દળ (kg) વડે ભાગાકાર કરીને કરવામાં આવી હતી. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઊર્જા 178 kJ/kg હતી (t_US = 80 sec. માટે)
(જુઓ Carbonell-Capella et al. 2016)
Sic-Zlabur et al., (2015)એ સ્ટીવિયાનાં પાંદડાંમાંથી અન્ય કાર્યાત્મક ઘટકોની સાથે સ્ટીવિયોલ ગ્લાયકોસાઇડ્સના નિષ્કર્ષણનો અભ્યાસ કર્યો હતો અને તારણ કાઢ્યું હતું કે અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ એક પર્યાવરણમૈત્રીપૂર્ણ તકનીક છે, જેનો ઉપયોગ પરંપરાગત નિષ્કર્ષણની સરખામણીમાં નોંધપાત્ર રીતે ટૂંકા ઉપચાર સમય અને ઓછા ઊર્જા વપરાશ સાથે સ્ટીવિયાનાં પાંદડાંમાંથી કાર્યાત્મક સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે થઈ શકે છે.

Liu et al. (2010)એ Stevia rebaudiana Bertoniમાંથી કુલ કાર્બોહાઇડ્રેટ્સના અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણનો અભ્યાસ કર્યો હતો. Stevia rebaudiana Bertoniમાંથી કુલ કાર્બોહાઇડ્રેટ્સની ઉપજ મહત્તમ કરવા માટે LUYU-131 પ્રકારના સ્ટીવિયાનો નમૂનાઓ તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-સહાયિત નિષ્કર્ષણની પરિસ્થિતિને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે પ્રતિભાવ સપાટી પદ્ધતિ (RSM)નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. પરિણામોએ દર્શાવ્યું હતું કે શ્રેષ્ઠ નિષ્કર્ષણ પરિસ્થિતિઓમાં 68°Cનું નિષ્કર્ષણ તાપમાન, 60 Wની ધ્વનિ શક્તિ અને 32 minનો નિષ્કર્ષણ સમય સામેલ હતા. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-સહાયિત નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ કરતાં નિષ્કર્ષોની ઉપજ 1.5 ગણી વધી હતી અને નિષ્કર્ષણનું તાપમાન ઓછું (68°C) હતું તથા પરંપરાગત નિષ્કર્ષણની સરખામણીમાં નિષ્કર્ષણનો સમય (32 min.) નોંધપાત્ર રીતે ઘટ્યો હતો. અશુદ્ધ નિષ્કર્ષોના ઘટકોના વિશ્લેષણથી જાણવા મળ્યું હતું કે પરંપરાગત પ્રક્રિયાથી મેળવેલા નિષ્કર્ષોની સરખામણીમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-સહાયિત નિષ્કર્ષોમાં રિબાઉડિયોસાઇડ Aનું સાપેક્ષ પ્રમાણ વધ્યું હતું અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-સહાયિત નિષ્કર્ષોની ગુણવત્તા વધુ સારી હતી.
Alupului અને Lavric (2008) તેમના અભ્યાસમાં અલ્ટ્રાસોનિક સ્ટીવિયા નિષ્કર્ષણની ઉત્કૃષ્ટ કાર્યક્ષમતાની પુષ્ટિ કરતાં જણાવે છે કે Stevia rebaudianaનું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-પ્રેરિત સ્ટીવિયોસાઇડ નિષ્કર્ષણ પરંપરાગત પલાળવાની પદ્ધતિ કરતાં બે સો ગણી વધુ ઉત્પાદકતા આપે છે અને ઉપચારનો સમય પણ ઓછો હોય છે. (જુઓ Alupului A., Lavric V., 2008)

સ્ટીવિયોસાઇડ્સની અલ્ટ્રાસોનિક અનુપ્રક્રિયા

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ મિશ્રણ, સંમિશ્રણ અને સમાનીકરણ માટે એક વિશ્વસનીય પદ્ધતિ છે, તેથી અંતિમ ઉત્પાદનના સૂત્રીકરણ અને ઘટકોના સંયોજન દરમિયાન અલ્ટ્રાસોનિક તકનીકનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે. જ્યારે સ્ટીવિયાના નિષ્કર્ષને પ્રવાહીમાં ઓગાળવાનું હોય, ત્યારે શ્યાનતા ગમે તેટલી હોય – સમાન મિશ્રણ તૈયાર કરવા માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એક ઝડપી અને કાર્યક્ષમ તકનીક છે. અલ્ટ્રાસોનિક દ્રાવણ પ્રક્રિયા વડે અત્યંત સંતૃપ્ત અને અતિસંતૃપ્ત દ્રાવણો પણ તૈયાર કરી શકાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ પ્રણાલીઓ

વિશ્લેષણ અને સંશોધન માટે નાના અને મધ્યમ કદના જથ્થાનું નિષ્કર્ષણ કરવું હોય કે મોટા વ્યાવસાયિક ઉત્પાદન સ્તરે નિષ્કર્ષણ કરવું હોય – Hielscher ની ઉત્પાદન શ્રેણી તમારી જરૂરિયાતો પૂરી કરે છે. અમારી અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની ઉત્પાદન શ્રેણીમાં અલ્ટ્રાસોનિક પ્રયોગશાળા ઉપકરણો, બેન્ચ-ટોપ પ્રણાલીઓ જે સંશોધન અને વિકાસ (R&D) તથા પાયલટ પ્લાન્ટ માટે છે, તેમજ ઔદ્યોગિક ઉચ્ચ-શક્તિવાળી અલ્ટ્રાસોનિક પ્રણાલીઓનો સમાવેશ થાય છે, જેની દરેક એકલ એકમની શક્તિ 16,000 વૉટ સુધી હોય છે અને જેને સરળતાથી સમૂહમાં ગોઠવી તથા કન્ટેનરમાં સ્થાપિત કરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક સહાયક સાધનો જેમ કે સોનોટ્રોડ, ફ્લો સેલ, રિએક્ટર અને બૂસ્ટરની અમારી વિશાળ પસંદગી અમારા ગ્રાહકોની જરૂરિયાતોને સંપૂર્ણપણે અનુરૂપ પ્રણાલીનું શ્રેષ્ઠ રૂપરેખાંકન શક્ય બનાવે છે.

રોકાણ

Hielscher નાં તમામ અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો 24/7 કામગીરી માટે બનાવવામાં આવ્યાં છે, એટલે કે અમારાં સાધનો રોકાણ પર ઝડપી વળતર (RoI) મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે. Alupului et al. (2009)એ તેમના સંશોધન દરમિયાન નોંધ્યું હતું કે પ્રમાણમાં ઓછા ખર્ચવાળી પદ્ધતિ તરીકે ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડના ઉપયોગની આર્થિક યથાર્થતાને અવગણવી ન જોઈએ. વધુમાં, અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ એક પ્રતીતિકર તકનીક છે, કારણ કે તેનો ઉપયોગ સરળ છે અને તેની કાર્યક્ષમતા નોંધપાત્ર છે.