Ultrazvučno ekstrakcija vanilije – Netermalna metoda
- Ekstrakt vanilije je otopina okusa ekstrahirana iz vanilije mahuna u otopini etanola i vode.
- Za proizvodnju visokokvalitetne vaniliju kao aroma, aroma i mirisna komponenta, učinkovita, ali blaga ekstrakcija tehnika je potrebna kako bi se spriječilo raspadanje.
- Ultrazvučna ekstrakcija je blaga mehanička ekstrakcija metoda, što daje visoke prinosa vanilin u vrlo kratkom vremenu ekstrakcije.
High-Performance Ultrasonics za visokokvalitetne vanilin ekstrakti
Kao drugi najskuplji začin nakon šafrana, proizvodnja vanilije zahtijeva učinkovitu metodu ekstrakcije, što sprječava degradaciju vrijednih eteričnih ulja. Ultrazvučna ekstrakcija je dobro poznat i osnovan kao blagi, netoplinski, ali vrlo učinkovit način za oslobađanje bioaktivnih spojeva iz biljnog materijala. Ultrazvučna ekstrakcija se temelji na fenomenu akustične kavitacije, što je čisto mehaničko liječenje. To čini ultrazvukom preferirani način za izolaciju osjetljivih bioaktivnih spojeva kao što su aroma spojeva i eteričnih ulja, npr vanilin, polifenoli, ili antioksidansi iz biljaka.
Prednosti ultrazvučne vanilije ekstrakcije
- Superiorni prinos
- Ekstrakcija velike brzine – u roku od nekoliko minuta
- ekstrakti Visoka kvaliteta – Blaga, ne-termalna
- Zelena otapala (npr. voda/etanol)
- isplativ
- Jednostavan i siguran rad
- Niska ulaganja i operativni troškovi
- 24/7 operacija pod teškom
- Zelena, eko-friendly metoda
Ultrazvučno ekstrakcija vanilije – u batch ili kontinuiranom načinu protoka
Serije: Ultrazvučni procesi ekstrakcije mogu se rukovati kao jednostavne batch procesima ili kao inline tretman, gdje je medij stalno hranio kroz ultrazvučni protok-kroz reaktor.
Batch obrada je jednostavan postupak, gdje je ekstrakcija se izvodi puno po šarže. Hielscher Ultrasonics nudi ultrazvučni procesore za male do velike serije, tj. 1L na 120L.
Za obradu serija od 5 do 10L preporučujemo UP400St (400W, video ispod) sa sonotrode S24d22L2D.
Za obradu serija od cca 120L, preporučujemo UIP2000hdT (2kW, pic. desni stupac na vrhu) s sonotrode RS4d40L4.
Sonicator UIP2000hdT za botaničku ekstrakciju u seriji od 120 L
Ultrazvučno ekstrakcija biljaka s ultrasonicator,
Za volumen od cca 8L/min. preporučujemo da UIP4000hdT (4kW, pic. desno) s sonotrode RS4d40L3 i tlačnog protoka-stanica FC130L4-3G0
Studija slučaja ultrazvučni ekstrakcija vanilije
Jadhav et Al. (2009) u usporedbi ultrazvučno potpomognute ekstrakcije (UAE) i Soxhlet ekstrakcije. Istraživanje je potvrđeno da ultrazvučna ekstrakcija intenzivira oslobađanje vanilin značajno u usporedbi s ekstrakcijom Soxhlet. Liječenje Soxhlet zahtijeva radnu temperaturu od 95 ° c, otapalo: razrjeđivač omjer 66.67 ml/g i vrijeme ekstrakcije od 8hrs rezultiralo je oslobađanjem cca 180ppm vansicilina. Ultrazvuk uz pomoć ekstrakcije (UAE) potrebno je samo 1hr za otpuštanje cca 140ppm vanilin pomoću istog otapala: solute omjer na sobnoj temperaturi.
Rasoamandrary et Al. (2013) uspoređivao je učinkovitost ekstrakcije vanilije koristeći 100W sondu tipa ultrasonicator (npr. UP100H), ultrazvučnom kupelji i kupelji tople vode. Istraživači su zaključili da je sonda tip ultrasonicator je moćan ekstrakcija alat zbog visokog intenziteta ultrazvučno. Stoga, sonda tip ultrasonicator nadmašio alternativne metode ekstrakcije dajući slične/ili više prinosa vanilin ekstrahira u značajno kraće vrijeme ekstrakcije i manje otapala (tj. etanol) potrošnje.
Usporedba triju metoda ekstrakcije – Ultrazvučna sonda, ultrazvučna kupka, ekstrakcija tople vode – pokazala je da je ekstrakcija vanilin najučinkovitija za sondu ultrazvukom pomoću 40% etanola (v/v) na sobnoj temperaturi od 30 ° c i vrijeme ekstrakcije od 1hr. Vađenje vodene kupelji zahtijevalo je 50% etanola (v/v) koncentracije na 56 ° c tijekom 15hrs.
UIP4000hdT – 4kW ultrazvučni Ekstraktor za kontinuirani inline tretman.
Ultrazvučna oprema za ekstrakciju visokih performansi
Hielscher Ultrasonics je specijaliziran za proizvodnju visokih performansi ultrazvučnih procesora za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakti iz biljaka.
Hielscher je široki portfelj proizvoda varira od malih, moćne laboratorijske ultrasonicators na robustan klupa-top i potpuno industrijskih sustava, koji pružaju visoku intenzitet ultrazvuk za učinkovitu ekstrakciju i izolaciju bioaktivnih tvari (npr Kvercetin, Kofein, Kurkumin, terpeni itd.). Svi ultrazvučni uređaji iz 200W do 16, 000W sadrži obojeni zaslon za digitalnu kontrolu, integriranu SD karticu za automatsko bilježenje podataka, daljinski upravljač preglednika i mnoge značajke koje su pristupačnije korisniku. Sonotrode i protok stanica (dijelovi, koji su u dodiru s medijem) mogu biti autoklavan i lako se čisti. Svi naši ultrasonicators su izgrađeni za 24/7 rad, zahtijevaju nisku održavanje i lako i sigurno za rad.
Digitalni zaslon u boji omogućuje korisničku kontrolu ultrazvučnog sustava. Naši sustavi su sposobni isporučiti iz niskih do vrlo visokih amplitude. Za ekstrakciju polifenola i drugih bioaktivnih spojeva kao što su vanilin, nudimo posebne ultrazvučnih sonotrode (također poznat kao ultrazvučne sonde ili rogovi) koji su optimiziran za razumnu izolaciju visokokvalitetnih aktivnih tvari. Robusnost Hielscher je ultrazvučna oprema omogućuje za 24/7 rad u teškoj dužnosti i u zahtjevnim okruženjima.
Precizna kontrola ultrazvučnih parametara procesa osigurava ponovljivost i proces normacije.
Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Batch Volumen | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 mL | 10 do 200 mL / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l / min | UIP4000hdT |
| N.a. | 10 do 100 l / min | UIP16000 |
| N.a. | veći | grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
High-Power ultrazvučni procesori od laboratorija do pilota i industrijske ljestvice.
Literatura / Reference
- Velez Suaza, Catalina (2016): Optimization of an analytical approach based on high-performance liquid chromatography for the characterization of a natural vanilla extract. Thesis, Universitaria Lasallista, 2016.
- Jadhav D. et Al. (2009): ekstrakcija vanilin iz vanilije kapsule: Usporedba studija konvencionalnih Soxhlet i ultrazvuk potpomognute ekstrakcije. Dnevnik hrane Engineering 93, 2009:421 – 426.
- Rasoamandrary N. et Al. (2013): poboljšana ekstrakcija vanilije 4-hidroksi-3-methoxybenzaldehid od izliječene vanilije grah pomoću ultrazvučno potpomognute ekstrakcije: Usporedba ultrazvučne pomagala i ekstrakcije tople vode.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O'Donnell, Brijesh K. Tiwari (2020.): Ultrazvučna tehnologija za ekstrakciju biološki aktivnih molekula iz biljnih, životinjskih i morskih izvora. TrAC trendovi u analitičkoj kemiji, svezak 122, 2020.
Činjenice koje vrijedi znati
Princip rada ultrazvučne ekstrakcije
Primjena intenzivnih ultrazvučnih valova na tekući medij rezultira kavitacije. Fenomen kavitacije vodi lokalno do ekstremnih temperatura, pritisaka, grijanja/hlađenja stope, diferencijala tlaka i visoke snage smicanja u mediju. Kada kavitacija mjehurići izlemiti na površini krutina (kao što su čestice, biljne stanice, tkiva i sl), mikro-mlaznice i interčestularni sudar generirati efekte kao što su piling površine, erozija i čestica slom. Osim toga, implozija mjehurića kavitacije u tekućem mediju stvaraju makro-turbulencije i mikro-miješanje.
Sl. 1: stvaranje stabilnih i prolazna mjehurića kavitacije.
(a) premještanje, (b) prolazna kavitacija, (c) stabilna kavitacija, (d) tlak
[Prilagođeno od Santos et Al. 2009]
Ultrazvučni riraditacija biljnog materijala fragmenti matrica biljnih stanica i poboljšava hidrataciju iste. Chemat et Al (2015) zaključiti da ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih spojeva iz biljaka je rezultat različitih neovisnih ili kombiniranih mehanizama, uključujući rascjepkanost, erozija, kapilarnost, detexturation, i sonoporation. Ovi efekti ometaju stanične stijenke, poboljšati prijenos mase guranjem otapala u ćeliju i sisanje Phyto-kompleks učitan otapalo van, i osigurati tekući pokret mikro-miješanje.
Ultrazvučna ekstrakcija iz biljnih stanica: mikroskopski transverzalni dio (TS) pokazuje mehanizam djelovanja tijekom ultrazvučnog ekstrakcije iz stanica (povećanje 2000x) [resurs: Vilkhu et Al. 2011]
Ultrazvučna ekstrakcija postiže vrlo brzu izolaciju spojeva – nadmašuje konvencionalne metode ekstrakcije u kraćem vremenu procesa, veći prinos, i na nižim temperaturama. Kao blago mehaničko liječenje, ultrazvučno potpomognuto ekstrakcije izbjegava toplinsku degradaciju bioaktivnih komponenti i performansi u usporedbi s drugim tehnikama kao što su konvencionalna ekstrakcija otapala, hydrodistillation, ili Soxhlet ekstrakcije, za koje se zna da unište molekule osjetljive na toplinu. Zbog tih prednosti, ultrazvučna ekstrakcija je poželjna tehnika za puštanje temperature osjetljivih bioaktivnih spojeva iz biljaka.
Vanilin
Vanilija je cijenjena aroma, koja se može izdvojiti iz orhideja roda Vanilla, prvenstveno iz meksičke vrste, ravno-leaved vanilije (V. planifolia). Jedinstveno aromatizirani spojevi vanilije orhideja nalaze se u svom plodu, što proizlazi iz oprašivanja cvijeta. Ove sjeme mahuna su otprilike 1/3 x 6 inča, s smećkasto crvene do crne boje kada zrela. Unutar ovih mahuna je masna tekućina puna sitnih sjemenki. I kapsula i sjemenke koriste se za proizvodnju vanilina.
Iako je vanilin primarni okus mješavina u tvornici vanilije, čisti vanilija ekstrakt sadrži nekoliko stotina dodatnih okusa spojeva, koji doprinose svom kompleksu, duboki okus.
Vaniliju se odvija u dva oblika, odnosno pravi vanilin suština od vanilije sjeme i industrijalno sintetizirani vanilin. Pravi sjeme ekstrakt je složena smjesa od nekoliko stotina različitih spojeva. Kemijski spoj vanilin – 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehid – je glavni doprinos karakterističan okus i aroma stvarne vanilije i glavni okus sastojak izliječen vanilije grah. Osim vanilin, mogu drugi kemijski spojevi kao što su acetaldehid, octena kiselina, furfural, hekvenska kiselina, 4-hydroxybenzaldehid, eugenol, metil Cinnamate, i odizirna kiselina doprinose vaniliju kompleksni aroma.
Vanilija kultni
Bourbon vanilije ili Bourbon-Madagaskar vanilije se proizvodi od V. intenzivnom biljaka, koje rastu na indijskim oceanskih otoka kao što su Madagaskar, Komoros, i Réunion, ranije ime Île Bourbon. Pojam “Bourbon vanilije” opisuje i prepoznatljiv miris vanilije dobiven od V. planifolia.
Meksička vanilije, izvađena iz domorodaca V. planifolia, proizvodi se u mnogo nižim količinama. Meksička vanilije je poznata i stavljena na tržište kao vanilija iz zemlje svog porijekla, budući da je V. intenzivnom biljka porijeklom iz Mesije.
Tahićanski vanilija dolazi iz Francuske Polinezije, proizvedeno od V. tahitiensis postrojenja. Genetska analiza pokazuje da je ova vrsta možda sorta iz hibrida v. intenzivnom i v. odorata.
Zapadna Indijska vanilija je izrađena od V. pompona, koja se uzgaja na Karibima i središnjoj i Južnoj Americi.