Ultrahangos vanília extrakció – Nem termikus módszer
- A vaníliakivonat vaníliahüvelyből etanol és víz oldatában kivont aromaoldat.
- Ahhoz, hogy kiváló minőségű vanillint állítsunk elő aroma-, íz- és illatanyag-összetevőként, hatékony, mégis enyhe extrakciós technikára van szükség a bomlás megakadályozására.
- Az ultrahangos extrakció enyhe mechanikai extrakciós módszer, amely nagyon rövid extrakciós idő alatt nagy mennyiségű vanillint eredményez.
Nagy teljesítményű ultrahang kiváló minőségű vanillin kivonatokhoz
A sáfrány után a második legdrágább fűszerként a vanília előállítása hatékony extrakciós módszert igényel, amely megakadályozza az értékes illóolajok lebomlását. Az ultrahangos extrakció jól ismert és megalapozott, mint enyhe, nem termikus, mégis rendkívül hatékony módszer a bioaktív vegyületek felszabadítására növényi anyagból. Az ultrahangos extrakció az akusztikus kavitáció jelenségén alapul, amely tisztán mechanikai kezelés. Ez teszi az ultrahangos kezelést az előnyben részesített módszernek érzékeny bioaktív vegyületek, például ízvegyületek és illóolajok, pl. vanillin, polifenolok vagy antioxidánsok növényi anyagokból történő izolálására.
Az ultrahangos vanília extrakció előnyei
- Kiváló hozam
- Nagy sebességű extrakció – perceken belül
- Kiváló minőségű kivonatok – Enyhe, nem termikus
- Zöld oldószerek (pl. víz/etanol)
- Költséghatékony
- Egyszerű és biztonságos kezelés
- Alacsony beruházási és üzemeltetési költségek
- 24/7 működés nagy igénybevétel mellett
- Zöld, környezetbarát módszer
Ultrahangos vanília extrakció – kötegelt vagy folyamatos áramlási módban
Halom: Az ultrahangos extrakciós folyamatok egyszerű kötegelt folyamatokként vagy inline kezelésként működtethetők, ahol a közeget folyamatosan ultrahangos átfolyó reaktoron keresztül táplálják.
A kötegelt feldolgozás egyszerű eljárás, ahol az extrakciót tételenként végzik. A Hielscher Ultrasonics ultrahangos processzorokat kínál kis és nagy tételekhez, azaz 1L - 120L.
Az 5–10 literes tételek feldolgozásához a UP400ST (400W, videó lent) az S24d22L2D szonotróddal.
Kb. 120 literes tételek feldolgozásához a UIP2000hdT (2kW, kép. jobb oldali oszlop felül) RS4d40L4 szonotróddal.
Sonicator UIP2000hdT botanikai extrakcióhoz 120 literes tételben
Ultrahangos extrakció botanikai ultrahangos készülékkel UP400St
Kb. 8 l/perc térfogat esetén a UIP4000hdt (4kW, jobb oldali kép) RS4d40L3 szonotróddal és FC130L4-3G0 túlnyomásos áramlási cellával
Esettanulmány az ultrahangos vanília extrakcióról
Jadhav et al. (2009) összehasonlította az ultrahanggal segített extrakciót (UAE) és a Soxhlet extrakciót. A kutatás megerősítette, hogy az ultrahangos extrakció jelentősen fokozza a vanillin felszabadulását a Soxhlet extrakcióhoz képest. A Soxhlet kezelés 95 °C-os üzemi hőmérsékletet, 66,67 ml/g oldószer:oldott anyag arányt és 8 órás extrakciós időt igényelt, ami kb. 180 ppm vanillin felszabadulását eredményezte. Az ultrahanggal segített extrakció (UAE) csak 1 órát igényelt kb. 140 ppm vanillin felszabadulása ugyanazzal az oldószer:oldott anyag aránnyal szobahőmérsékleten.
Rasoamandrary et al. (2013) összehasonlította a vanillin extrakció hatékonyságát egy 100 W-os szonda típusú ultrahangosítóval (pl. UP100H), ultrahangos fürdő és melegvizes fürdő. A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a szonda típusú ultrahangos készülék nagy intenzitású ultrahangosnak köszönhetően erőteljes extrakciós eszköz. Ezért a szonda típusú ultrahangos készülék felülmúlta az alternatív extrakciós módszereket azáltal, hogy hasonló / vagy magasabb hozamot adott a vanillin extrahált lényegesen rövidebb extrakciós idő és kevesebb oldószer (azaz etanol) fogyasztás.
A három extrakciós módszer összehasonlítása – ultrahangos szonda, ultrahangos fürdő, melegvízfürdő extrakció – azt mutatta, hogy a vanillin extrakció volt a leghatékonyabb szonda-szonikáláshoz 40% etanol (v / v) felhasználásával 30 ° C környezeti hőmérsékleten és 1 órás extrakciós idővel. A vízfürdős extrakcióhoz 50% etanol (v/v) koncentrációra volt szükség 56 ° C-on 15 órán keresztül.
UIP4000hdt – 4kW-os ultrahangos elszívó folyamatos inline kezeléshez.
Ultrahangos berendezések nagy teljesítményű extrakcióhoz
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos processzorok gyártására specializálódott kiváló minőségű botanikai kivonatok előállítására.
A Hielscher széles termékportfóliója a kis, erőteljes laboratóriumi ultrahangos készülékektől a robusztus asztali és teljesen ipari rendszerekig terjed, amelyek nagy intenzitású ultrahangot biztosítanak a bioaktív anyagok hatékony kivonásához és izolálásához (pl. Kvercetin, koffein, Kurkumin, terpének stb.). Minden ultrahangos készülék 200 W hoz 16 000 W színes kijelzővel rendelkezik a digitális vezérléshez, integrált SD-kártyával az automatikus adatrögzítéshez, böngésző távirányítóval és még sok más felhasználóbarát funkcióval. A sonotrodes és az áramlási cellák (a közeggel érintkező részek) autoklávozhatók és könnyen tisztíthatók. Minden ultrahangos készülékünk 24/7 működésre épült, alacsony karbantartást igényel, könnyen és biztonságosan működtethető.
A digitális színes kijelző lehetővé teszi az ultrahangos készülék felhasználóbarát vezérlését. Rendszereink képesek az alacsony amplitúdótól a nagyon magas amplitúdóig szállítani. A polifenolok és más bioaktív vegyületek, például a vanillin extrakciójához speciális ultrahangos szonotródákat (más néven ultrahangos szondákat vagy szarvakat) kínálunk, amelyek optimalizáltak a kiváló minőségű hatóanyagok ésszerű izolálására. A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága lehetővé teszi az 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben.
Az ultrahangos folyamatparaméterek pontos szabályozása biztosítja a reprodukálhatóságot és a folyamat szabványosítását.
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 1–500 ml | 10–200 ml/perc | UP100H |
| 10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
| 10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000hdt |
| n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000 |
| n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000 |
Kapcsolat! / Kérdezzen tőlünk!
Nagy teljesítményű ultrahangos processzorok laboratóriumtól kísérleti és ipari méretekig.
Irodalom/Hivatkozások
- Velez Suaza, Catalina (2016): Nagy teljesítményű folyadékkromatográfián alapuló analitikai megközelítés optimalizálása természetes vaníliakivonat jellemzésére. Szakdolgozat, Universitaria Lasallista, 2016.
- Jadhav D. et al. (2009): Vanillin kivonása vanília hüvelyből: A hagyományos soxhlet és ultrahanggal segített extrakció összehasonlító vizsgálata. Élelmiszermérnöki Közlöny 93, 2009: 421–426.
- Rasoamandrary N. et al. (2013): A vanillin 4-hidroxi-3-metoxi-benzaldehid javított extrakciója a kikeményített vaníliababból ultrahanggal segített extrakcióval: Az ultrahanggal segített és a melegvízfürdő extrakciójának összehasonlítása.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O'Donnell, Brijesh K. Tiwari (2020): Ultrahang technológia biológiailag aktív molekulák kivonására növényi, állati és tengeri forrásokból. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 122. kötet, 2020.
Tények, amelyeket érdemes tudni
Az ultrahangos extrakció működési elve
Az intenzív ultrahanghullámok folyékony közegre történő alkalmazása kavitációt eredményez. A kavitáció jelensége lokálisan szélsőséges hőmérsékletekhez, nyomásokhoz, fűtési / hűtési sebességekhez, nyomáskülönbségekhez és nagy nyíróerőkhöz vezet a közegben. Amikor a kavitációs buborékok összeomlanak a szilárd anyagok (például részecskék, növényi sejtek, szövetek stb.) felületén, a mikrofúvókák és az interpartikuláris ütközés olyan hatásokat generál, mint a felület hámlása, erózió és részecskék lebontása. Ezenkívül a kavitációs buborékok folyékony közegben történő implóziója makro-turbulenciákat és mikrokeverést hoz létre.
1. ábra: Stabil és átmeneti kavitációs buborékok létrehozása.
a) elmozdulás, b) átmeneti kavitáció, c) stabil kavitáció, d) nyomás
[Santos et al. 2009 alapján]
A növényi anyag fragmenseinek ultrahangos besugárzása a növényi sejtek mátrixát és fokozza annak hidratálását. Chemat et al (2015) arra a következtetésre jut, hogy a bioaktív vegyületek ultrahangos extrakciója a botanikai anyagokból különböző független vagy kombinált mechanizmusok eredménye, beleértve a töredezettséget, eróziót, kapillárisságot, detexturációt, és sonoporációt. Ezek a hatások megzavarják a sejtfalat, javítják a tömegátadást azáltal, hogy oldószert nyomnak a sejtbe, és kiszívják a fitovegyülettel töltött oldószert, és mikrokeveréssel biztosítják a folyadék mozgását.
Ultrahangos extrakció növényi sejtekből: a mikroszkópos keresztirányú szakasz (TS) mutatja a hatásmechanizmust a sejtekből történő ultrahangos extrakció során (nagyítás 2000x) [forrás: Vilkhu et al. 2011]
Az ultrahangos extrakció a vegyületek nagyon gyors izolálását eredményezi – felülmúlva a hagyományos extrakciós módszereket rövidebb folyamatidővel, nagyobb hozammal és alacsonyabb hőmérsékleten. Enyhe mechanikai kezelésként az ultrahanggal segített extrakció elkerüli a bioaktív komponensek termikus lebomlását, és kiemelkedik más technikákkal, például a hagyományos oldószeres extrakcióval összehasonlítva, hidrodesztillációvagy Soxhlet extrakció, amelyről ismert, hogy elpusztítja a hőérzékeny molekulákat. Ezeknek az előnyöknek köszönhetően az ultrahangos extrakció az előnyben részesített technika a hőmérséklet-érzékeny bioaktív vegyületek botanikai anyagokból történő felszabadítására.
vanillin
A vanília értékes íz, amely a Vanília nemzetségbe tartozó orchideákból, elsősorban a mexikói fajból, a lapos levelű vaníliából (V. planifolia) nyerhető ki. A vanília orchidea egyedülálló ízű vegyületei megtalálhatók a gyümölcsében, amely a virág beporzásának eredménye. Ezek a maghüvelyek nagyjából 1/3 x 6 hüvelykesek, érett állapotban barnásvörös-fekete színűek. Ezeknek a hüvelyeknek a belsejében olajos folyadék van, tele apró magokkal. Mind a hüvelyt, mind a magokat vanillin előállítására használják.
Bár a vanillin a vanília növény elsődleges ízvegyülete, a tiszta vaníliakivonat több száz további ízvegyületet tartalmaz, amelyek hozzájárulnak komplex, mély ízéhez.
A vanília esszencia két formában fordul elő, nevezetesen valódi vanillin esszencia a vanília maghüvelyből és iparilag szintetizált vanillin. A valódi maghüvely kivonat több száz különböző vegyület összetett keveréke. A vanillin kémiai vegyület – 4-hidroxi-3-metoxi-benzaldehid – a valódi vanília jellegzetes ízének és aromájának fő hozzájárulója, és a pácolt vaníliabab fő ízösszetevője. A vanillin mellett más kémiai vegyületek, például acetaldehid, ecetsav, furfurol, hexánsav, 4-hidroxi-benzaldehid, eugenol, metil-cinnamát és izovajsav is hozzájárulhatnak a vanília összetett aromájához.
Vanília fajták
A Bourbon-vanília vagy Bourbon-Madagaszkár vanília a V. planifolia növényekből készül, amelyek az Indiai-óceán szigetein, például Madagaszkáron, a Comore-szigeteken és Réunionon nőnek, korábban Île Bourbonnak nevezték. A kifejezés “Bourbon vanília” leírja a V. planifolia-ból származó jellegzetes vaníliaaromát is.
Az őshonos V. planifolia-ból kivont mexikói vaníliát sokkal kisebb mennyiségben állítják elő. A mexikói vanília vaníliaként ismert és forgalmazott a származási földjéről, mivel a V. planifolia növény Mezoamerikában őshonos.
A tahiti vanília Francia Polinéziából származik, amelyet a V. tahitiensis növényből állítanak elő. A genetikai elemzés azt mutatja, hogy ez a faj valószínűleg a V. planifolia és a V. odorata hibridjének fajtája.
A nyugat-indiai vanília V. pomponából készül, amelyet a Karib-térségben és Közép- és Dél-Amerikában termesztenek.