अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण और संरक्षण सेल संरचनाओं (लाइसिस) के विघटन के लिए पावर अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके उपयोग करता है। अल्ट्रासोनिक्स के साथ टूटने वाली कोशिकाएं इंट्रा-सेलुलर यौगिकों के अत्यधिक कुशल निष्कर्षण के साथ-साथ माइक्रोबियल निष्क्रियता में परिणाम देती हैं। कई फायदों के कारण, खाद्य उद्योग में निष्कर्षण और संरक्षण के लिए अल्ट्रासोनिकेशन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण और खाद्य प्रसंस्करण के लाभों के बारे में अधिक जानें!

खाद्य और वनस्पति विज्ञान के निष्कर्षण और संरक्षण के लिए पावर अल्ट्रासाउंड

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण: अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक ऐसी प्रक्रिया है जो पौधों, फलों और सब्जियों जैसे विभिन्न सामग्रियों से यौगिकों को निकालने के लिए उच्च आवृत्ति ध्वनि तरंगों का उपयोग करती है। इस प्रक्रिया में तरल या अर्ध-ठोस सामग्री में उच्च दबाव बुलबुले बनाने के लिए अल्ट्रासोनिक तरंगों का उपयोग शामिल है, जो तेजी से ढह जाते हैं, तीव्र गर्मी और दबाव पैदा करते हैं जो सामग्री की कोशिका दीवारों को बाधित करता है और वांछित यौगिकों को जारी करता है।

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण और संरक्षण का कार्य सिद्धांत

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के पीछे मूल सिद्धांत ध्वनिक गुहिकायन के रूप में जानी जाने वाली घटना पर आधारित है। जब एक तरल उच्च तीव्रता और कम आवृत्ति (लगभग 20 kHz) की अल्ट्रासोनिक तरंगों के संपर्क में आता है, तो यह दबाव तरंगें उत्पन्न करता है जो तरल में छोटे वैक्यूम बुलबुले बनाते हैं। अल्ट्रासाउंड की तीव्रता बढ़ने पर ये बुलबुले आकार में बढ़ते हैं, और जब वे एक निश्चित आकार तक पहुंचते हैं, तो वे अचानक और हिंसक रूप से ढह जाते हैं, जिससे एक झटका लहर पैदा होती है और गर्मी और दबाव के रूप में ऊर्जा जारी होती है।
यह प्रक्रिया सेल की दीवारों के यांत्रिक व्यवधान का कारण बनती है, सामग्री से तरल विलायक में वांछित यौगिकों को जारी करती है। जारी यौगिकों को तब निस्पंदन या सेंट्रीफ्यूजेशन जैसी मानक पृथक्करण तकनीकों का उपयोग करके विलायक से अलग किया जा सकता है।

अल्ट्रासोनिक संरक्षण: अल्ट्रासोनिक संरक्षण अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के समान गुहिकायन प्रभावों पर आधारित है। संरक्षण के लिए, खराब होने वाले सूक्ष्मजीवों के विकास को रोकने के लिए उच्च आवृत्ति ध्वनि तरंगों का उपयोग करके खराब होने वाले खाद्य पदार्थों के शेल्फ जीवन का विस्तार करने के लिए पावर अल्ट्रासाउंड लागू किया जाता है। इस प्रक्रिया में भोजन को अल्ट्रासोनिक तरंगों के लिए उजागर करना शामिल है जो बैक्टीरिया, खमीर और मोल्डों की कोशिका भित्ति को बाधित करते हैं, जिससे उनका विनाश या अवरोध होता है।
यह प्रक्रिया सूक्ष्मजीवों की कोशिका भित्ति के यांत्रिक विघटन का कारण बनती है, जिससे उनका विनाश या अवरोध होता है। अल्ट्रासोनिक तरंगें कोशिका झिल्ली की पारगम्यता को भी बढ़ा सकती हैं, जिससे संरक्षक और अन्य रोगाणुरोधी एजेंट सूक्ष्मजीवों को अधिक प्रभावी ढंग से भेदने और मारने की अनुमति देते हैं।
अल्ट्रासोनिक संरक्षण को पारंपरिक संरक्षण विधियों पर पसंद किया जाता है क्योंकि यह कई फायदे प्रदान करता है जैसे कि कम प्रसंस्करण समय, उच्च दक्षता, और भोजन के प्राकृतिक गुणों और स्वादों को संरक्षित करने की क्षमता। इसका उपयोग सॉस, जूस, डेयरी उत्पादों, अंडे और मांस जैसे खाद्य उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है ताकि उनकी शेल्फ लाइफ का विस्तार किया जा सके और उनकी सुरक्षा सुनिश्चित की जा सके।

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण और संरक्षण तकनीक को पारंपरिक निष्कर्षण और संरक्षण विधियों पर पसंद किया जाता है क्योंकि यह कई फायदे प्रदान करता है जैसे कि तेजी से निष्कर्षण दर, उत्कृष्ट उत्पाद की गुणवत्ता, उच्च उपज, विशुद्ध रूप से यांत्रिक गैर-थर्मल उपचार और यौगिकों की एक विस्तृत श्रृंखला निकालने की क्षमता। इसका उपयोग खाद्य और पेय, फार्मास्यूटिकल्स और सौंदर्य प्रसाधन जैसे उद्योगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है।

अल्ट्रासोनिक प्रोटीन और एंजाइम निष्कर्षण

विशेष रूप से कोशिकाओं और उपकोशिकीय कणों में संग्रहीत एंजाइमों और प्रोटीन का निष्कर्षण उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड का एक अनूठा और प्रभावी अनुप्रयोग है, क्योंकि विलायक द्वारा पौधों और बीजों के शरीर के भीतर निहित कार्बनिक यौगिकों के निष्कर्षण में काफी सुधार किया जा सकता है। इसलिए अल्ट्रासाउंड का नए संभावित बायोएक्टिव घटकों के निष्कर्षण और अलगाव में एक संभावित लाभ है, उदाहरण के लिए वर्तमान प्रक्रियाओं में गठित गैर-उपयोग किए गए उप-उत्पाद धाराओं से। अल्ट्रासाउंड एंजाइम उपचार के प्रभावों को तेज करने में भी मदद कर सकता है, और इसके द्वारा आवश्यक एंजाइम की मात्रा को कम करें या निकालने योग्य प्रासंगिक यौगिकों की उपज में वृद्धि करें।

लिपिड और प्रोटीन का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण

Ultrasonication अक्सर इस तरह के सोयाबीन (जैसे आटा या defatted सोयाबीन) के रूप में संयंत्र के बीज, या अन्य तिलहन से लिपिड और प्रोटीन की निकासी में सुधार करने के लिए किया जाता है। इस मामले में, सेल दीवारों के विनाश दबाने (ठंडा या गर्म) और इस तरह दबाने केक में अवशिष्ट तेल या वसा कम कर देता है की सुविधा।

बिखरे हुए प्रोटीन की उपज के लिए निरंतर अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण का प्रभाव मौल्टन एट अल द्वारा प्रदर्शित किया गया था। सोनिकेशन ने बिखरे हुए प्रोटीन की वसूली में उत्तरोत्तर वृद्धि की क्योंकि गुच्छा / विलायक अनुपात 1: 10 से 1: 30 तक बदल गया। इससे पता चला कि अल्ट्रासाउंड लगभग किसी भी वाणिज्यिक थ्रूपुट पर सोया प्रोटीन को पेप्टाइज करने में सक्षम है और जब मोटी स्लरी का उपयोग किया गया था, तो आवश्यक सोनिकेशन ऊर्जा सबसे कम थी।

फेनोलिक यौगिकों और एंथोसायनिन का अल्ट्रासोनिक अलगाव

इस तरह के pectinases, cellulases और hemicellulases के रूप में एंजाइमों, व्यापक रूप से आदेश सेल दीवारों नीचा और रस extractability में सुधार करने में रस प्रसंस्करण में उपयोग किया जाता है। कोशिका दीवार मैट्रिक्स का व्यवधान भी इस तरह के रस में फेनिलक यौगिकों के रूप में घटकों, विज्ञप्ति। अल्ट्रासाउंड phenolic यौगिक, alkaloids और रस उपज में वृद्धि हुई है, आमतौर पर प्रेस केक में छोड़ दिया करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं निकासी की प्रक्रिया को बेहतर बनाता है और इसलिए।

The beneficial effects of ultrasonic treatment on the liberation of phenolic compounds and anthocyanins from grape and berry matrix, in particular from bilberries (Vaccinium myrtillus) and black currants (>Ribes nigrum) into juice, was investigated by VTT Biotechnology, Finland using an ultrasonic processor UIP2000hd after thawing, mashing and enzyme incubation. The disruption of the cell walls by enzymatic treatment (Pectinex BE-3L for bilberries and Biopectinase CCM for black currants) was improved when combined with ultrasound. “अमेरिका उपचार 15% से अधिक से ब्लूबेरी रस का फेनिलक यौगिकों की एकाग्रता में वृद्धि। […] अमेरिका (अल्ट्रासाउंड) के प्रभाव पेक्टिन और विभिन्न कोशिका दीवार वास्तुकला के अपने उच्च सामग्री के कारण काला किशमिश, जो bilberries से रस प्रसंस्करण में अधिक चुनौतीपूर्ण जामुन हैं के साथ और अधिक महत्वपूर्ण था। […] के रस में फेनिलक यौगिकों की एकाग्रता एंजाइम ऊष्मायन के बाद अमेरिका (अल्ट्रासाउंड) उपचार का उपयोग करके 15-25% की वृद्धि हुई।” (cf. Mokkila et al., 2004)
 

माइक्रोबियल और एंजाइम निष्क्रियता

माइक्रोबियल और एंजाइम निष्क्रियता (संरक्षण), उदाहरण के लिए फलों के रस और सॉस में खाद्य प्रसंस्करण में अल्ट्रासाउंड का एक और अनुप्रयोग है। आज, कम समय के लिए तापमान की ऊंचाई (पाश्चुरीकरण) द्वारा संरक्षण अभी भी माइक्रोबियल या एंजाइम निष्क्रियता के लिए सबसे आम प्रसंस्करण विधि है जो लंबे समय तक शेल्फ-लाइफ (संरक्षण) की ओर जाता है। उच्च तापमान के संपर्क में आने के कारण, पारंपरिक थर्मल पाश्चुरीकरण अक्सर खाद्य उत्पादों के लिए नुकसान होता है।
गर्मी उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं से नए पदार्थों के उत्पादन और बड़े अणुओं के संशोधन के साथ ही पौधों और जानवरों की संरचनाओं के विरूपण गुणवत्ता का नुकसान कम कर सकते हैं। इसलिए, थर्मल उपचार संवेदी गुण, अर्थात बनावट, स्वाद, रंग, गंध, और पोषण गुणों से, यानी विटामिन और प्रोटीन की अवांछनीय परिवर्तन हो सकता है। अल्ट्रासाउंड एक कुशल गैर थर्मल (न्यूनतम) प्रसंस्करण विकल्प नहीं है।

पारंपरिक गर्मी उपचार के विपरीत, अल्ट्रासोनिक संरक्षण एंजाइमों को निष्क्रिय करने के लिए ध्वनिक गुहिकायन की ऊर्जा और कतरनी बलों का उपयोग करता है। सोनिकेशन के पर्याप्त निम्न स्तर पर संरचनात्मक और चयापचय परिवर्तन कोशिकाओं में उनके विनाश के बिना हो सकते हैं। पेरोक्सीडेज की गतिविधि, जो अधिकांश कच्चे और बिना फ्लैंच किए गए फलों और सब्जियों में पाई जाती है और विशेष रूप से ऑफ-फ्लेवर और ब्राउनिंग पिगमेंट के विकास से जुड़ी हो सकती है, अल्ट्रासाउंड के उपयोग से काफी हद तक कम हो सकती है। थर्मोरेसिस्टेंट एंजाइम, जैसे कि लाइपेस और प्रोटीज जो अल्ट्रा-हाई-तापमान उपचार का सामना करते हैं और जो गर्मी-उपचारित दूध और अन्य डेयरी उत्पादों की गुणवत्ता और शेल्फ-जीवन को कम कर सकते हैं, अल्ट्रासाउंड, गर्मी और दबाव (एमटीएस) के एक साथ आवेदन द्वारा अधिक प्रभावी ढंग से निष्क्रिय हो सकते हैं।

अल्ट्रासाउंड ने ई.कोलाई, साल्मोनेला, एस्केरिस, गियार्डिया, क्रिप्टोस्पोरिडियम सिस्ट और पोलियोवायरस जैसे खाद्य जनित रोगजनकों के विनाश में अपनी क्षमता का प्रदर्शन किया है।

के लिए लागू: जैम, मुरब्बा या टॉपिंग, फलों के रस और सॉस, मांस उत्पादों, डेयरी और आइसक्रीम का संरक्षण।
 

तापमान और दबाव के साथ अल्ट्रासाउंड के सहयोग

Ultrasonication अक्सर अधिक प्रभावी जब इस तरह के रूप में अन्य विरोधी माइक्रोबियल तरीकों, के साथ संयुक्त है:

• थर्मामीटरों sonication, यानी हीट और अल्ट्रासाउंड
• मनो-sonication, यानि कि दबाव और अल्ट्रासाउंड
• मनो-थर्मामीटरों sonication है, यानी दबाव, गर्मी और अल्ट्रासाउंड

गर्मी और / या दबाव के साथ अल्ट्रासाउंड के संयुक्त अनुप्रयोग की सिफारिश बेसिलस सब्टिलिस, बेसिलस कोगुलन्स, बेसिलस सेरेस, बेसिलस स्टेरोथरमोफिलस, सैकरोमाइसेस सेरेविसिया और एरोमोनास हाइड्रोफिला के लिए की जाती है।

अल्ट्रासोनिक्स बनाम अन्य खाद्य संरक्षण तकनीक

अन्य थर्मल और गैर-थर्मल प्रक्रियाओं के विपरीत, जैसे कि उच्च दबाव समरूपीकरण, गर्मी पाश्चुरीकरण, उच्च हाइड्रोस्टेटिक दबाव (एचपी), संपीड़ित कार्बन डाइऑक्साइड (cCO2) और सुपरक्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड (ScCO2), उच्च विद्युत क्षेत्र दालें (HELP) या माइक्रोवेव, अल्ट्रासाउंड को प्रयोगशाला या बेंच-टॉप स्केल में आसानी से परीक्षण किया जा सकता है – स्केल-अप के लिए प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य परिणाम उत्पन्न करना। तीव्रता और गुहिकायन विशेषताओं को विशिष्ट उद्देश्यों को लक्षित करने के लिए विशिष्ट निष्कर्षण प्रक्रिया के लिए आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है। आयाम और दबाव एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न हो सकते हैं, उदाहरण के लिए सबसे अधिक ऊर्जा कुशल निष्कर्षण सेटअप की पहचान करने के लिए।

अल्ट्रासोनिक जांच-प्रकार निष्कर्षण के उपयोग से जुड़े अन्य फायदे अर्क की आसान हैंडलिंग, तेजी से निष्पादन, कोई अवशेष नहीं, उच्च उपज, पर्यावरण के अनुकूल, बढ़ी हुई गुणवत्ता और अर्क क्षरण की रोकथाम हैं।
(सीएफ चेमेट एट अल, 2011)

निष्कर्षण और पूर्वावलोकन के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर

Hielscher Ultrasonics कुशल निष्कर्षण और संरक्षण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर डिजाइन, निर्माण और वितरित करता है। निष्कर्षण और खाद्य संरक्षण के लिए Hielscher अल्ट्रासोनिक उपकरण का उपयोग करना एक शक्तिशाली प्रसंस्करण तकनीक है जिसे न केवल सुरक्षित और पर्यावरण के अनुकूल बल्कि कुशलतापूर्वक और आर्थिक रूप से भी लागू किया जा सकता है। समरूपीकरण और संरक्षण प्रभाव का उपयोग फलों के रस और प्यूरी (जैसे नारंगी, सेब, अंगूर, आम, अंगूर, बेर) के साथ-साथ वनस्पति सॉस और सूप (जैसे, टमाटर सॉस या शतावरी सूप), डेयरी, अंडे और मांस सहित किसी भी तरल या पेस्ट जैसे खाद्य उत्पाद के लिए आसानी से किया जा सकता है।
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