अल्ट्रासोनिक पोमेस निष्कर्षण – जैवसक्रिय यौगिकों की सतत पुनर्प्राप्ति

फल प्रसंस्करण के उप-उत्पाद, विशेष रूप से पोमेस, जैवसक्रिय यौगिकों का एक अप्रयुक्त भंडार हैं, जिनका न्यूट्रास्यूटिकल्स, खाद्य पोषक संवर्धन और औषधियों में संभावित उपयोग है। फिर भी, इन यौगिकों की कुशल और सतत पुनर्प्राप्ति एक तकनीकी चुनौती बनी हुई है। उभरती पर्यावरण-अनुकूल निष्कर्षण प्रौद्योगिकियों में, प्रोब-प्रकार के सोनिकेटरों का उपयोग करने वाला अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण उत्कृष्ट पुनर्प्राप्ति उपज प्राप्त करता है। अल्ट्रासोनिकेशन से सेब के पोमेस जैसे पादप मैट्रिक्स से फेनोलिक यौगिकों, ट्राइटरपेनिक अम्लों और अन्य जैवसक्रिय यौगिकों का तीव्र निष्कर्षण संभव होता है, जिसमें विलायक का कुशल उपयोग होता है।

अल्ट्रासाउंड निष्कर्षण से फल उप-उत्पादों का कुशल मूल्यवर्धन

अल्ट्रासोनिक पोमेस निष्कर्षण रस, वाइन और साइडर उत्पादन के उप-उत्पाद का मूल्यवर्धन करने का एक कुशल तरीका है – यह फल अपशिष्ट के मूल्यवर्धन के लिए वैज्ञानिक रूप से सत्यापित, औद्योगिक पैमाने तक विस्तार योग्य, उद्योग में अपनाया गया और किफायती समाधान है। सोनिकेशन कुशल और बहुउपयोगी होने के कारण सेब के पोमेस जैसे कृषि-खाद्य उप-उत्पादों की क्षमता का उपयोग करने के लिए पर्यावरण-अनुकूल निष्कर्षण रणनीति प्रदान करता है।
हाल के शोध से प्रमाणित होता है कि कम सोनिकेशन समय, मध्यम एथेनॉल सांद्रताओं और नियंत्रित आयाम का संयोजन स्वास्थ्यवर्धक यौगिकों की चयनात्मक और कुशल पुनर्प्राप्ति संभव बनाता है।
चक्रीयता प्राप्त करने के प्रयास में सोनिकेशन केवल एक उपकरण नहीं है – सोनिकेशन का अर्थ प्रक्रिया का तीव्रीकरण और दक्षता है।

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण का उपयोग करके पोमेस का मूल्यवर्धन

फलों का पोमेस, जो रस और वाइन उत्पादन का उप-उत्पाद है, छिलके, गूदे, बीजों और डंठलों से बना होता है। परंपरागत रूप से इसका कम उपयोग किया जाता रहा है या इसे पशु आहार अथवा बायोमास जैसे कम मूल्य वाले उपयोगों तक सीमित रखा गया है, लेकिन अब पोमेस को पॉलीफेनॉल (जैसे क्वेरसेटिन ग्लाइकोसाइड, फ्लोरिडज़िन), फ्लेवोनॉइड, डाइहाइड्रोचाल्कोन और ट्राइटरपेनिक अम्लों (विशेष रूप से उर्सोलिक अम्ल) के एक मूल्यवान स्रोत के रूप में पहचाना जाता है। ये अणु एंटीऑक्सीडेंट, सूजनरोधी और रोगाणुरोधी गुणों से जुड़े हैं।
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण इन जैवसक्रिय पदार्थों को कुशलतापूर्वक मुक्त करके पोमेस के मूल्यवर्धन के लिए एक परिवर्तनकारी तरीका प्रदान करता है। पारंपरिक निष्कर्षण विधियों की तुलना में, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रदान करता है:

• कम प्रसंस्करण समय
• विलायक की कम खपत
• अधिक उपज
• अधिक सौम्य निष्कर्षण परिस्थितियाँ, जो ताप-संवेदनशील यौगिकों को संरक्षित रखती हैं

अल्ट्रासोनिक पोमेस निष्कर्षण के बारे में विज्ञान क्या कहता है

दो उदाहरणात्मक अध्ययन सेब के पोमेस के लिए अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण (UAE) के लाभों को वैज्ञानिक रूप से प्रदर्शित करते हैं।

अध्ययन 1: Pando Bedriñana et al., 2024
केंद्रीय समग्र अभिकल्प का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने Hielscher UP200Ht सोनिकेटर की सहायता से साइडर उद्योग के पोमेस से कुल पॉलीफेनॉल और उर्सोलिक अम्ल के एक साथ निष्कर्षण को अनुकूलित किया। अनुकूलित परिस्थितियों (5.1 min, 68% एथेनॉल, 90% आयाम) में, सेब के संपूर्ण पोमेस से निम्नलिखित उपज प्राप्त हुई:

• फ्लेवोनॉल की ~1300 µg/g उपज
• डाइहाइड्रोचाल्कोन की ~1200 µg/g उपज
• उर्सोलिक अम्ल की ~4200 µg/g उपज

विशेष रूप से, सेब के छिलके वाले अंश में और भी अधिक सांद्रताएँ पाई गईं, जिसमें उर्सोलिक अम्ल की मात्रा शुष्क पदार्थ के प्रति ग्राम 8500 µg तक पहुँची। अर्कों की एंटीऑक्सीडेंट सक्रियता का पॉलीफेनॉल की मात्रा से मजबूत सहसंबंध था, और गणितीय मॉडलिंग ने निष्कर्षण की दक्षता की पुष्टि की।

अध्ययन 2: Razola-Díaz et al., 2022
यह कार्य फ्लोरेटिन और फ्लोरिडज़िन – दो शक्तिशाली एंटीऑक्सीडेंट डाइहाइड्रोचाल्कोन – के निष्कर्षण को अनुकूलित करने पर केंद्रित था। Hielscher UP400St प्रोब-प्रकार के सोनिकेटर का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने निम्नलिखित निष्कर्षण उपज प्राप्त की:

• फ्लोरेटिन की ~13 µg/g उपज
• फ्लोरिडज़िन की ~67 µg/g उपज
• कुल फेनोलिक यौगिकों की शुष्क भार के आधार पर ~1878 µg/g उपज
• एंटीऑक्सीडेंट सक्रियता (FRAP): 3.58 mg TE/g तक

बहुउपयोगिता – पोमेस, रस और स्मूदी के लिए सोनिकेशन

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण केवल सेब के पोमेस तक सीमित नहीं है; इसे फलों की विविध संरचनाओं पर सफलतापूर्वक लागू किया गया है। संतरे जैसे फलों के गूदे में, सोनिकेशन पॉलीफेनॉल, फ्लेवोनॉइड और एंटीऑक्सीडेंट की कार्यात्मक अखंडता बनाए रखते हुए उनकी निकासी बढ़ाता है। इसी प्रकार, चकोतरे, नींबू और संतरे सहित खट्टे फलों के छिलके पेक्टिन और फेनोलिक यौगिकों से भरपूर होते हैं, जिन्हें कैविटेशन के कारण होने वाले कोशिका भित्ति विघटन के माध्यम से कुशलतापूर्वक मुक्त किया जा सकता है। अंगूर के बीज भी, जो अपनी सघन पॉलीफेनॉल सामग्री (जैसे कैटेचिन और प्रोएंथोसाइनिडिन) के लिए जाने जाते हैं, अल्ट्रासोनिक उपचार के प्रति अच्छी प्रतिक्रिया देते हैं और एंटीऑक्सीडेंट की उच्च सांद्रता प्रदान करते हैं। विभिन्न पादप ऊतकों में यह बहुमुखी उपयोगिता विविध कृषि-औद्योगिक उप-उत्पादों से जैवसक्रिय पदार्थों के पर्यावरण-अनुकूल निष्कर्षण के लिए सोनिकेशन को एक सशक्त साधन बनाती है।

इसके अलावा, Hielscher सोनिकेटरों की बहुमुखी उपयोगिता विभिन्न उत्पादों और अनुप्रयोगों तक विस्तृत है:

• रस और प्यूरी में द्रव-चरण निष्कर्षण
• पादप-आधारित पेय पदार्थों और इमल्शनों का समांगीकरण
• तापीय क्षति के बिना भंडारण अवधि बढ़ाने के लिए सूक्ष्मजीवों और एंजाइमों का निष्क्रियकरण

रस और स्मूदी के उत्पादन में, उच्च-प्रदर्शन सोनिकेशन सुनिश्चित करता है:

• रेशों और ठोस पदार्थों का स्थिर परिक्षेपण
• मुंह में बेहतर अनुभूति
• फेनोलिक यौगिकों की बढ़ी हुई जैवउपलब्धता
• संवेदी और पोषण संबंधी गुणों का संरक्षण

Hielscher सोनिकेटरों का बहुमुखी उपयोग पोमेस और रस के प्रसंस्करण के बीच के अंतर को आसानी से पाटता है – जिससे एक ही अल्ट्रासोनिक व्यवस्था से निष्कर्षण, समांगीकरण और पाश्चुरीकरण संभव होता है।

संधारणीयता पर विशेष ध्यान

अल्ट्रासोनिकेशन फलों के प्रसंस्करण से प्राप्त उन उप-उत्पादों से जैवसक्रिय यौगिकों की उच्च-मूल्य प्राप्ति संभव बनाकर संधारणीयता में महत्वपूर्ण योगदान देता है, जो अन्यथा वैश्विक खाद्य अपशिष्ट में योगदान देते। रस उद्योग के संदर्भ में, जहां कटाई के बाद या प्रसंस्करण के दौरान 25% तक फल और सब्जियां फेंक दी जाती हैं, सोनिकेशन एक लक्षित, कुशल समाधान प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, संतरे के गूदे और छिलके के मिश्रणों का अल्ट्रासोनिक उपचार आहार रेशों के प्रमुख गुणों को बेहतर बनाता हुआ पाया गया है, जिससे नवीन खाद्य घटकों के रूप में उनके पुनः उपयोग को समर्थन मिलता है। मूल्यवर्धन का यह मार्ग न केवल कृषि-खाद्य अपशिष्ट के पर्यावरणीय बोझ को कम करता है, बल्कि संयुक्त राष्ट्र के सतत विकास लक्ष्य 12 के भी अनुरूप है – जो जिम्मेदार उपभोग और उत्पादन को बढ़ावा देता है।
विशेष रूप से, सोनिकेशन एक ऊर्जा-कुशल और पर्यावरण-अनुकूल तकनीक है – इसमें ऊर्जा की खपत कम होती है और यह पानी, जलीय एथेनॉल तथा NADES के साथ काम करने के कारण कठोर निष्कर्षण विलायकों का उपयोग कम करती है।
अपशिष्ट धाराओं को कार्यात्मक घटकों में बदलकर, सोनिकेशन चक्रीय अर्थव्यवस्था में योगदान देता है और खाद्य प्रसंस्करण क्षेत्र में पारिस्थितिक तथा आर्थिक, दोनों प्रकार की संधारणीयता में सुधार करता है।

Hielscher सोनिकेटरों से अपनी पोमेस प्रसंस्करण प्रक्रिया में सुधार करें

Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला और औद्योगिक, दोनों अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन की गई उच्च-प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक प्रणालियों का एक अग्रणी निर्माता है। इनके औद्योगिक सोनिकेटर – जैसे UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT और UIP16000hdT – प्रदान करते हैं:

• आवश्यकतानुसार बढ़ाई जा सकने वाली प्रसंस्करण क्षमता (लीटर से लेकर टन प्रति घंटे तक)
• आयाम का सटीक नियंत्रण
• कठिन परिस्थितियों में 24/7 संचालन
• दाबयुक्त किए जा सकने वाले अल्ट्रासोनिक रिएक्टर
• इनलाइन सतत प्रसंस्करण के साथ अनुकूलता
• (मौजूदा) उत्पादन लाइनों में सरल एकीकरण

प्रकाशित शोध में पॉलीफेनॉल, एंटीऑक्सीडेंट और अन्य जैवसक्रिय यौगिकों के निष्कर्षण के लिए Hielscher सोनिकेटरों का पहले ही सत्यापन किया जा चुका है, और उनकी दक्षता तथा पुनरुत्पादकता प्रमाणित हैं।

नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:

डिज़ाइन, निर्माण और परामर्श – जर्मनी में निर्मित गुणवत्ता

Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर अपनी सर्वोच्च गुणवत्ता और डिज़ाइन मानकों के लिए प्रसिद्ध हैं। मज़बूती और आसान संचालन के कारण हमारे अल्ट्रासोनिकेटर औद्योगिक सुविधाओं में सुगमता से एकीकृत किए जा सकते हैं। Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर कठोर परिस्थितियों और चुनौतीपूर्ण परिवेशों में आसानी से काम करते हैं।

Hielscher Ultrasonics एक ISO प्रमाणित कंपनी है और अत्याधुनिक तकनीक तथा उपयोग में सुगमता वाले उच्च-प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटरों पर विशेष ज़ोर देती है। निस्संदेह, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर CE के अनुरूप हैं और UL, CSA तथा RoHs की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

साहित्य / संदर्भ

• Razola-Díaz, M.d.C.; Aznar-Ramos, M.J.; Guerra-Hernández, E.J.; García-Villanova, B.; Gómez-Caravaca, A.M.; Verardo, V. (2022): Establishment of a Sonotrode Ultrasound-Assisted Extraction of Phenolic Compounds from Apple Pomace. Foods 2022, 11, 3809.
• Pando Bedriñana, R.; Rodríguez Madrera, R.; Loureiro Rodríguez, M.D.; López-Benítez, K.; Picinelli Lobo, A. (2024): Green Extraction of Bioactive Compounds from Apple Pomace from the Cider Industry. Antioxidants 2024, 13, 1230.
• Dalmau, E.; Rosselló, C.; Eim, V.; Ratti, C.; Simal, S. (2020): Ultrasound-Assisted Aqueous Extraction of Biocompounds from Orange Byproduct: Experimental Kinetics and Modeling. Antioxidants 2020, 9, 352.
• Razola-Díaz, M.d.C.; Guerra-Hernández, E.J.; Rodríguez-Pérez, C.; Gómez-Caravaca, A.M.; García-Villanova, B.; Verardo, V. (2021): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction via Sonotrode of Phenolic Compounds from Orange By-Products. Foods 2021, 10, 1120.