מיצוי וניל אולטראסוני – שיטה לא תרמית
- תמצית וניל היא תמיסת טעם המופקת מתרמילי וניל בתמיסה של אתנול ומים.
- כדי לייצר ונילין איכותי כמרכיב ארומה, טעם וריח, נדרשת טכניקת מיצוי יעילה אך עדינה למניעת הירקבות.
- מיצוי קולי היא שיטת מיצוי מכנית קלה, המעניקה תשואות גבוהות של ונילין בזמן מיצוי קצר מאוד.
אולטרסאונד בעל ביצועים גבוהים לתמציות ונילין באיכות גבוהה
בתור התבלין השני הכי יקר אחרי זעפרן, ייצור וניל דורש שיטת מיצוי יעילה, המונעת את התפרקות השמנים האתריים יקרי הערך. מיצוי על-קולי ידוע ומבוסס כשיטה קלה, לא תרמית, אך יעילה ביותר לשחרור תרכובות ביו-אקטיביות מחומר צמחי. מיצוי קולי מבוסס על תופעת הקוויטציה האקוסטית, שהיא טיפול מכני גרידא. זה הופך את הסוניקציה לשיטה המועדפת לבידוד של תרכובות ביו-אקטיביות רגישות כמו תרכובות טעם ושמנים אתריים, למשל ונילין, פוליפנולים או נוגדי חמצון מצמחים צמחיים.
היתרונות של מיצוי וניל קולי
- תפוקה מעולה
- חילוץ במהירות גבוהה – תוך דקות
- תמציות איכותיות – עדין, לא תרמי
- ממיסים ירוקים (למשל מים/אתנול)
- חסכונית
- תפעול קל ובטוח
- עלויות השקעה ותפעול נמוכות
- פעולה 24/7 תחת עומס כבד
- שיטה ירוקה וידידותית לסביבה
מיצוי וניל אולטראסוני – במצב אצווה או זרימה רציפה
אצווה: תהליכי מיצוי קוליים יכולים להיות מופעלים כתהליכי אצווה פשוטים או כטיפול מוטבע, שבו המדיום מוזן ברציפות דרך כור זרימה קולי.
עיבוד אצווה הוא הליך קל, שבו החילוץ מבוצע הרבה על ידי הרבה. Hielscher Ultrasonics מציעה מעבדים קוליים עבור קבוצות קטנות עד גדולות, כלומר 1L עד 120L.
לעיבוד אצוות של 5 עד 10 ליטר, אנו ממליצים על UP400ST (400W, וידאו למטה) עם sonotrode S24d22L2D.
לעיבוד אצוות של כ-120 ליטר, אנו ממליצים על UIP2000hdT (2kW, תמונה. עמודה ימנית למעלה) עם sonotrode RS4d40L4.
עבור נפח של כ- 8L/min., אנו ממליצים על UIP4000hdT (4kW, תמונה מימין) עם sonotrode RS4d40L3 ותא זרימה בלחץ FC130L4-3G0
מקרה בוחן של מיצוי וניל אולטראסוני
Jadhav et al. (2009) השוו מיצוי בסיוע אולטרה-סאונד (איחוד האמירויות הערביות) ומיצוי Soxhlet. המחקר אישר כי מיצוי קולי מגביר את שחרור הונילין באופן משמעותי בהשוואה למיצוי Soxhlet. הטיפול בסוקסלט דרש טמפרטורת פעולה של 95°C, יחס ממס:מומס של 66.67ml/g וזמן מיצוי של 8 שעות הביא לשחרור של כ-180ppm ונילין. מיצוי בעזרת אולטרסאונד (איחוד האמירויות הערביות) דרש רק שעה אחת כדי לשחרר כ-140ppm ונילין באמצעות אותו יחס ממס:מומס בטמפרטורת החדר.
Rasoamandrary et al. (2013) השוו את היעילות של מיצוי ונילין באמצעות אולטרסאונד מסוג בדיקה 100W (למשל. UP100H), אמבטיה קולית, ואמבט מים חמים. החוקרים הגיעו למסקנה כי אולטרסוניקטור מסוג בדיקה הוא כלי מיצוי רב עוצמה בשל העוצמה הגבוהה שלה ultrasonic. לכן, האולטרסאונד מסוג בדיקה השיג ביצועים טובים יותר משיטות המיצוי החלופיות על ידי מתן תפוקות דומות / או גבוהות יותר של ונילין המופק בזמן מיצוי קצר משמעותית וצריכת פחות ממס (כלומר אתנול).
השוואת שלוש שיטות המיצוי – בדיקה קולית, אמבטיה קולית, מיצוי אמבט מים חמים – הראה כי מיצוי ונילין היה היעיל ביותר עבור סוניקציה בדיקה באמצעות 40% אתנול (V/V) בטמפרטורת הסביבה של 30 מעלות צלזיוס וזמן מיצוי של 1 שעה. הפקת אמבט המים דרשה ריכוז אתנול של 50% (v/v) ב-56 מעלות צלזיוס למשך 15 שעות.
UIP4000hdT – 4kW קולט אדים קולי לטיפול רציף בתוך השורה.
ציוד קולי לחילוץ בעל ביצועים גבוהים
Hielscher Ultrasonics מתמחה בייצור מעבדים קוליים בעלי ביצועים גבוהים לייצור תמציות באיכות גבוהה מן הצמחים.
סל המוצרים הרחב של Hielscher נע בין אולטרסאונד מעבדה קטן ורב עוצמה למערכות ספסל חזקות ותעשייתיות לחלוטין, המספקות אולטרסאונד בעוצמה גבוהה למיצוי ובידוד יעילים של חומרים ביו-אקטיביים (למשל. קוורצטין, קפאין, כורכומין, טרפנים וכו'). כל המכשירים האולטרסוניים מ 200 ואט ל 16,000 ואט כולל תצוגה צבעונית לשליטה דיגיטלית, כרטיס SD משולב להקלטת נתונים אוטומטית, שלט רחוק של הדפדפן ותכונות ידידותיות למשתמש רבות נוספות. הסונוטרודים ותאי הזרימה (החלקים, הנמצאים במגע עם המדיום) ניתנים לאוטוקלאבים וקלים לניקוי. כל האולטרסאונד שלנו בנוי לפעולה 24/7, דורש תחזוקה נמוכה וקל ובטוח לתפעול.
תצוגה צבעונית דיגיטלית מאפשרת שליטה ידידותית למשתמש של האולטרסוניקטור. המערכות שלנו מסוגלות לספק משרעת נמוכה עד גבוהה מאוד. עבור מיצוי של פוליפנולים ותרכובות ביו-אקטיביות אחרות כגון ונילין, אנו מציעים סונוטרודים על-קוליים מיוחדים (הידועים גם בשם בדיקות קוליות או קרניים) המותאמים לבידוד הגיוני של חומרים פעילים באיכות גבוהה. החוסן של הציוד הקולי של Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בחובה כבדה ובסביבות תובעניות.
השליטה המדויקת של פרמטרי התהליך העל-קולי מבטיחה יכולת שחזור וסטנדרטיזציה של תהליכים.
הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו:
| נפח אצווה | קצב זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500 מ"ל | 10 עד 200 מ"ל/דקה | UP100H |
| 10 עד 2000 מ"ל | 20 עד 400 מ"ל/דקה | UP200Ht, UP400ST |
| 00.1 עד 20 ליטר | 00.2 עד 4L/דקה | UIP2000hdT |
| 10 עד 100 ליטר | 2 עד 10 ליטר/דקה | UIP4000hdT |
| נ.א. | 10 עד 100 ליטר/דקה | UIP16000 |
| נ.א. | גדול | אשכול של UIP16000 |
צרו קשר! / שאל אותנו!
מעבדים קוליים בהספק גבוה ממעבדה לפיילוט ובקנה מידה תעשייתי.
ספרות/מקורות
- ולז סואזה, קטלינה (2016): אופטימיזציה של גישה אנליטית המבוססת על כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים לאפיון תמצית וניל טבעית. תזה, Universitaria Lasallista, 2016.
- Jadhav D. et al. (2009): מיצוי ונילין מתרמילי וניל: מחקר השוואה של מיצוי קונבנציונלי בסיוע סוקסלט ואולטרסאונד. כתב עת להנדסת מזון 93, 2009: 421–426.
- Rasoamandrary N. et al. (2013): מיצוי משופר של ונילין 4-הידרוקסי-3-מתוקסיבנזאלדהיד מפולי וניל נרפאים באמצעות מיצוי בסיוע אולטרסאונד: השוואה בין מיצוי אמבט בסיוע אולטרסאונד ומים חמים.
- ק. שייקה אוג'הה, רמון אזנר, קולם אודונל, ברייש ק. טיווארי (2020): טכנולוגיית אולטרסאונד להפקת מולקולות פעילות ביולוגית ממקורות צמחיים, בעלי חיים וימיים. מגמות TrAC בכימיה אנליטית, כרך 122, 2020.
עובדות שכדאי לדעת
עקרון העבודה של מיצוי קולי
היישום של גלי אולטרסאונד אינטנסיביים על מדיום נוזלי גורם לקוויטציה. תופעת הקוויטציה מובילה מקומית לטמפרטורות קיצוניות, לחצים, קצבי חימום/קירור, הפרשי לחצים וכוחות גזירה גבוהים בתווך. כאשר בועות קוויטציה מתפוצצות על פני השטח של מוצקים (כגון חלקיקים, תאי צמחים, רקמות וכו'), מיקרו-סילונים והתנגשות בין-חלקיקית יוצרים השפעות כגון קילוף פני השטח, שחיקה ופירוק חלקיקים. בנוסף, קריסת בועות קוויטציה במדיה נוזלית יוצרת מערבולות מאקרו ומיקרו-ערבוב.
איור 1: יצירת בועות קוויטציה יציבות וארעיות.
(א) תזוזה, (ב) קוויטציה ארעית, (ג) קוויטציה יציבה, (ד) לחץ
[מעובד מתוך סנטוס ואחרים 2009]
הקרעה קולית של חומר צמחי שובר את המטריצה של תאי הצמח ומשפר את הידרציה של אותו. Chemat et al (2015) מסיקים כי מיצוי קולי של תרכובות ביו-אקטיביות מצמחים הוא תוצאה של מנגנונים עצמאיים או משולבים שונים, כולל פיצול, שחיקה, נימיות, detexturation, ו sonoporation. השפעות אלה משבשות את דופן התא, משפרות את העברת המסה על ידי דחיפת ממס לתוך התא ושאיבת ממס טעון תרכובת פיטו החוצה, ומבטיחות תנועת נוזלים על ידי מיקרו-ערבוב.
מיצוי קולי מתאי צמחים: החלק הרוחבי המיקרוסקופי (TS) מראה את מנגנון הפעולות במהלך מיצוי קולי מתאים (הגדלה 2000x) [משאב: Vilkhu et al. 2011]
מיצוי על-קולי משיג בידוד מהיר מאוד של תרכובות – ועולה בביצועיו על שיטות מיצוי קונבנציונליות בזמן תהליך קצר יותר, תפוקה גבוהה יותר ובטמפרטורות נמוכות יותר. כטיפול מכני קל, מיצוי בעזרת אולטרסאונד מונע את הפירוק התרמי של רכיבים ביו-אקטיביים ומצטיין בהשוואה לטכניקות אחרות כגון מיצוי ממס קונבנציונלי, זיקוק הידרודיגאו סוקסלט מיצוי, אשר ידועים להרוס מולקולות רגישות לחום. בשל יתרונות אלה, מיצוי קולי הוא הטכניקה המועדפת לשחרור תרכובות ביו-אקטיביות רגישות לטמפרטורה מצמחים צמחיים.
ונילין
וניל הוא טעם מוערך, אשר ניתן לחלץ סחלבים של הסוג וניל, בעיקר מן הזן המקסיקני, וניל שטוח עלים (V. planifolia). התרכובות בעלות הטעם הייחודי של סחלב הווניל נמצאות בפירותיו, הנובעים מהאבקה של הפרח. תרמילי זרעים אלה הם בערך 1/3 x 6 אינץ ', עם צבע חום אדום עד שחור כאשר הם בשלים. בתוך התרמילים האלה יש נוזל שמנוני מלא זרעים זעירים. הן התרמיל והן הזרעים משמשים לייצור ונילין.
למרות שוונילין הוא תרכובת הטעם העיקרית בצמח הוניל, תמצית וניל טהורה מכילה כמה מאות תרכובות טעם נוספות, התורמות לטעמו המורכב והעמוק.
תמצית וניל מופיעה בשתי צורות, כלומר תמצית ונילין אמיתית מזרעי הווניל וונילין מסונתז תעשייתית. תמצית זרעים אמיתית היא תערובת מורכבת של כמה מאות תרכובות שונות. התרכובת הכימית ונילין – 4-הידרוקסי-3-מתוקסיבנזאלדהיד – הוא התורם העיקרי לטעם ולארומה האופייניים של וניל אמיתי והוא מרכיב הטעם העיקרי של פולי וניל נרפאים. מלבד ונילין, תרכובות כימיות אחרות כגון אצטאלדהיד, חומצה אצטית, פורפורל, חומצה הקסנואית, 4-הידרוקסיבנזלדהיד, יוג'נול, מתיל קינמט וחומצה איזובוטירית עשויות לתרום לארומה המורכבת של וניל.
זני וניל
וניל בורבון או וניל בורבון-מדגסקר מופק מצמחי V. planifolia, הגדלים באיי האוקיינוס ההודי כמו מדגסקר, איי קומורו וראוניון, שנקראו בעבר איל בורבון. המונח “בורבון וניל” מתאר גם את ארומת הווניל הייחודית הנגזרת מ- V. planifolia.
וניל מקסיקני, המופק מ V. planifolia הילידים, מיוצר בכמויות נמוכות בהרבה. וניל מקסיקני ידוע ומשווק כוניל מארץ מוצאו, שכן צמח V. planifolia הוא יליד Mesoamerica.
וניל טהיטי מגיע מפולינזיה הצרפתית, המופק מצמח V. tahitiensis. ניתוח גנטי מראה כי מין זה הוא ככל הנראה זן מהכלאה של V. planifolia ו- V. odorata.
וניל מערב הודו מיוצר מ V. pompona, אשר גדל בקריביים ומרכז ודרום אמריקה.