Վանիլի ուլտրաձայնային արդյունահանում – Ոչ ջերմային մեթոդ
- Վանիլի էքստրակտը համային լուծույթ է, որը արդյունահանվում է վանիլի պատիճներից էթանոլի և ջրի լուծույթում:
- Որպես բուրմունք, համ և բուրմունք բաղադրիչ բարձրորակ վանիլին արտադրելու համար անհրաժեշտ է արդյունավետ, բայց մեղմ արդյունահանման տեխնիկա՝ քայքայումը կանխելու համար:
- Ուլտրաձայնային արդյունահանումը մեղմ մեխանիկական արդյունահանման մեթոդ է, որը շատ կարճ ժամանակում տալիս է վանիլինի բարձր բերքատվություն:
Բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարք բարձրորակ վանիլինի էքստրակտների համար
Որպես զաֆրանից հետո երկրորդ ամենաթանկ համեմունքը, վանիլի արտադրությունը պահանջում է արդյունավետ արդյունահանման մեթոդ, որը կանխում է արժեքավոր եթերայուղերի քայքայումը: Ուլտրաձայնային արդյունահանումը հայտնի և հաստատված է որպես մեղմ, ոչ ջերմային, բայց բարձր արդյունավետ մեթոդ՝ բույսերի նյութից կենսաակտիվ միացություններն ազատելու համար: Ուլտրաձայնային արդյունահանումը հիմնված է ակուստիկ կավիտացիայի ֆենոմենի վրա, որը զուտ մեխանիկական բուժում է։ Սա դարձնում է ձայնային ախտահանումը նախընտրելի մեթոդ զգայուն կենսաակտիվ միացությունների մեկուսացման համար, ինչպիսիք են համային միացությունները և եթերայուղերը, օրինակ՝ վանիլինը, պոլիֆենոլները կամ բուսաբանական նյութերից հակաօքսիդանտները:
Վանիլի ուլտրաձայնային արդյունահանման առավելությունները
- Գերազանց եկամտաբերություն
- Բարձր արագությամբ արդյունահանում – րոպեների ընթացքում
- Բարձրորակ էքստրակտներ – Մեղմ, ոչ ջերմային
- Կանաչ լուծիչներ (օրինակ՝ ջուր/էթանոլ)
- Ծախսերի արդյունավետ
- Հեշտ և անվտանգ շահագործում
- Ցածր ներդրումային և գործառնական ծախսեր
- 24/7 աշխատանք ծանր հերթապահության պայմաններում
- Կանաչ, էկոլոգիապես մաքուր մեթոդ
Վանիլի ուլտրաձայնային արդյունահանում – Խմբաքանակի կամ շարունակական հոսքի ռեժիմում
Խմբաքանակ: Ուլտրաձայնային արդյունահանման գործընթացները կարող են գործարկվել որպես պարզ խմբաքանակային պրոցեսներ կամ որպես ներկառուցված բուժում, որտեղ միջավայրը շարունակաբար սնվում է ուլտրաձայնային հոսքով ռեակտորի միջոցով:
Խմբաքանակի մշակումը հեշտ պրոցեդուրա է, որտեղ արդյունահանումը կատարվում է շատ առ վիճակ: Hielscher Ultrasonics-ն առաջարկում է ուլտրաձայնային պրոցեսորներ փոքրից մեծ խմբաքանակների համար, այսինքն՝ 1լ-ից 120լ:
5-ից 10 լ խմբաքանակների մշակման համար խորհուրդ ենք տալիս UP400 Փ (400W, տեսանյութը ստորև) sonotrode S24d22L2D-ի հետ:
խմբաքանակների մշակման համար մոտ. 120 լ, խորհուրդ ենք տալիս UIP2000hdT (2կՎտ, նկար. աջ սյունակ վերեւում) sonotrode RS4d40L4-ով:
Sonicator UIP2000hdT բուսաբանական արդյունահանման համար 120 լ խմբաքանակով
Բուսական նյութերի ուլտրաձայնային արդյունահանում ուլտրաձայնային սարքով UP400St
Ծավալի համար մոտ. 8 լ/րոպե, խորհուրդ ենք տալիս UIP4000hdT (4կՎտ, նկար աջ) sonotrode RS4d40L3-ով և ճնշվող հոսքային բջիջով FC130L4-3G0
Վանիլի ուլտրաձայնային արդյունահանման դեպքի ուսումնասիրություն
Ջադհավը և այլք։ (2009) համեմատեց ուլտրաձայնային օգնությամբ արդյունահանումը (ԱՄԷ) և Սոքսլետի արդյունահանումը: Հետազոտությունը հաստատեց, որ ուլտրաձայնային արդյունահանումը զգալիորեն ուժեղացնում է վանիլինի արտազատումը, երբ համեմատվում է Սոքսլետի արդյունահանման հետ: Սոքսլետի մշակման համար պահանջվում էր գործառնական ջերմաստիճան 95°C, լուծիչ/լուծույթ հարաբերակցությունը 66,67 մլ/գ և արդյունահանման ժամանակը 8 ժամ հանգեցրել է մոտավոր թողարկման: 180 ppm վանիլին: Ուլտրաձայնային օգնությամբ արդյունահանումը (ԱՄԷ) պահանջվեց ընդամենը 1 ժամ՝ մոտ. 140 ppm վանիլին՝ օգտագործելով նույն լուծիչ/լուծույթ հարաբերակցությունը սենյակային ջերմաստիճանում:
Rasoamandrary et al. (2013) համեմատել է վանիլինի արդյունահանման արդյունավետությունը 100 Վտ հզորությամբ զոնդի տիպի ուլտրաձայնային սարքի միջոցով (օր. UP100H), ուլտրաձայնային լոգանք և տաք ջրով լոգանք: Հետազոտողները եզրակացրել են, որ զոնդի տիպի ուլտրաձայնային սարքը հզոր արդյունահանման գործիք է՝ շնորհիվ իր բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային: Հետևաբար, զոնդի տիպի ուլտրաձայնային սարքը գերազանցեց արդյունահանման այլընտրանքային մեթոդները` տալով վանիլինի նմանատիպ/կամ ավելի բարձր բերքատվություն, որը արդյունահանվում է զգալիորեն ավելի կարճ ժամանակում և լուծիչի (այսինքն էթանոլի) պակաս սպառում:
Արդյունահանման երեք մեթոդների համեմատություն – ուլտրաձայնային զոնդ, ուլտրաձայնային լոգանք, տաք ջրով լոգանքի արդյունահանում – ցույց է տվել, որ վանիլինի արդյունահանումը ամենաարդյունավետն է զոնդային-ձայնավորման համար՝ օգտագործելով 40% էթանոլ (v/v) շրջակա միջավայրի 30°C ջերմաստիճանում և 1 ժամ արդյունահանման ժամանակում: Ջրային բաղնիքի արդյունահանման համար պահանջվում էր 50% էթանոլի (v/v) կոնցենտրացիան 56°C-ում 15 ժամվա ընթացքում:
UIP4000hdT – 4 կՎտ ուլտրաձայնային արդյունահանող սարք՝ շարունակական ներկառուցված բուժման համար:
Ուլտրաձայնային սարքավորում բարձր արդյունավետության արդյունահանման համար
Hielscher Ultrasonics-ը մասնագիտացած է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային պրոցեսորների արտադրության մեջ՝ բուսաբանական նյութերից բարձրորակ քաղվածքների արտադրության համար:
Hielscher-ի արտադրանքի լայն պորտֆելը տատանվում է փոքր, հզոր լաբորատոր ուլտրաձայնային սարքերից մինչև ամուր նստարանային և լիովին արդյունաբերական համակարգեր, որոնք ապահովում են բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային հետազոտություն՝ կենսաակտիվ նյութերի արդյունավետ արդյունահանման և մեկուսացման համար (օրինակ՝ կվերցետին, կոֆեին, curcumin, տերպեններ և այլն): Բոլոր ուլտրաձայնային սարքերը 200 Վտ դեպի 16000 Վտ ունեն գունավոր էկրան՝ թվային կառավարման համար, ինտեգրված SD քարտ՝ տվյալների ավտոմատ ձայնագրման համար, զննարկիչի հեռակառավարման վահանակ և շատ ավելի հարմար գործառույթներ: Սոնոտրոդները և հոսքային բջիջները (մասերը, որոնք շփվում են միջավայրի հետ) կարող են ավտոկլավացվել և հեշտ մաքրվել: Մեր բոլոր ուլտրաձայնային սարքերը կառուցված են 24/7 շահագործման համար, պահանջում են ցածր սպասարկում և հեշտ և անվտանգ են շահագործման համար:
Թվային գունավոր էկրանը թույլ է տալիս օգտագործողի համար հարմար վերահսկել ուլտրաձայնային սարքը: Մեր համակարգերը կարող են մատուցել ցածրից մինչև շատ բարձր ամպլիտուդներ: Պոլիֆենոլների և այլ կենսաակտիվ միացությունների արդյունահանման համար, ինչպիսին է վանիլինը, մենք առաջարկում ենք հատուկ ուլտրաձայնային սոնոտրոդներ (նաև հայտնի են որպես ուլտրաձայնային զոնդեր կամ բեղիկներ), որոնք օպտիմիզացված են բարձրորակ ակտիվ նյութերի խելամիտ մեկուսացման համար: Hielscher-ի ուլտրաձայնային սարքավորումների ամրությունը թույլ է տալիս 24/7 աշխատել ծանր պարտականությունների ժամանակ և պահանջկոտ միջավայրերում:
Ուլտրաձայնային գործընթացի պարամետրերի ճշգրիտ վերահսկումը ապահովում է վերարտադրելիություն և գործընթացի ստանդարտացում:
Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորությունը.
| Խմբաքանակի ծավալը | Հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1-ից 500 մլ | 10-ից 200 մլ / րոպե | UP100H |
| 10-ից 2000 մլ | 20-ից 400 մլ / րոպե | UP200Ht, UP400 Փ |
| 0.1-ից 20լ | 0.2-ից 4լ/րոպե | UIP2000hdT |
| 10-ից 100 լ | 2-ից 10 լ / րոպե | UIP4000hdT |
| ԱԺ | 10-ից 100 լ / րոպե | UIP16000 |
| ԱԺ | ավելի մեծ | կլաստերի UIP16000 |
Կապ մեզ հետ: / Հարցրեք մեզ:
Բարձր հզորության ուլտրաձայնային պրոցեսորներ լաբորատորիայից մինչև փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբով:
Գրականություն/Հղումներ
- Velez Suaza, Catalina (2016): Բնական վանիլի էքստրակտի բնութագրման համար բարձր արդյունավետության հեղուկ քրոմատոգրաֆիայի վրա հիմնված վերլուծական մոտեցման օպտիմալացում: Thesis, Universitaria Lasallista, 2016 թ.
- Jadhav D. et al. (2009). Վանիլինի արդյունահանում վանիլի պատյաններից. Սոքսլետի սովորական և ուլտրաձայնային օգնությամբ արդյունահանման համեմատական ուսումնասիրություն: Journal of Food Engineering 93, 2009: 421–426:
- Rasoamandrary N. et al. (2013). Վանիլինի 4-հիդրօքսի-3-մեթօքսիբենզալդեհիդի բարելավված արդյունահանումը բուժված վանիլային հատիկներից՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային օգնությամբ.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O'Donnell, Brijesh K. Tiwari (2020): Բուսական, կենդանական և ծովային աղբյուրներից կենսաբանական ակտիվ մոլեկուլների արդյունահանման ուլտրաձայնային տեխնոլոգիա: TrAC-ի միտումները անալիտիկ քիմիայում, հատոր 122, 2020 թ.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Ուլտրաձայնային արդյունահանման աշխատանքային սկզբունքը
Ուլտրաձայնային ինտենսիվ ալիքների կիրառումը հեղուկ միջավայրում հանգեցնում է կավիտացիայի: Կավիտացիայի երևույթը տեղական մակարդակում հանգեցնում է ծայրահեղ ջերմաստիճանների, ճնշումների, ջեռուցման/սառեցման արագությունների, ճնշման դիֆերենցիալների և միջավայրում բարձր կտրվածքային ուժերի: Երբ կավիտացիոն փուչիկները պայթում են պինդ մարմինների (օրինակ՝ մասնիկներ, բույսերի բջիջներ, հյուսվածքներ և այլն) մակերեսին, միկրո-շիթերը և միջմասնիկային բախումը առաջացնում են այնպիսի ազդեցություններ, ինչպիսիք են մակերեսի կլեպը, էրոզիան և մասնիկների քայքայումը: Բացի այդ, հեղուկ միջավայրում կավիտացիոն փուչիկների պայթեցումը առաջացնում է մակրո-տուրբուլենցիաներ և միկրո-խառնուրդներ:
Նկար 1. Կայուն և անցողիկ կավիտացիոն փուչիկների ստեղծում:
ա) տեղաշարժ, բ) անցողիկ կավիտացիա, գ) կայուն կավիտացիա, դ) ճնշում
[հարմարեցված է Santos et al. 2009]
Բուսական նյութի ուլտրաձայնային ճառագայթումը մասնատում է բույսերի բջիջների մատրիցը և ուժեղացնում դրանց խոնավացումը: Chemat et al (2015) եզրակացնում են, որ բուսաբանական նյութերից բիոակտիվ միացությունների ուլտրաձայնային արդյունահանումը տարբեր անկախ կամ համակցված մեխանիզմների արդյունք է, ներառյալ մասնատումը, էրոզիան, մազանոթությունը, դեքստուրացիան և սոնոպորացիան: Այս ազդեցությունները խաթարում են բջջի պատը, բարելավում են զանգվածի փոխանցումը՝ լուծիչը բջիջ մղելով և դուրս ծծելով ֆիտոբաղադրությամբ բեռնված լուծիչը, և ապահովում են հեղուկի շարժումը՝ միկրոխառնելով:
Ուլտրաձայնային արդյունահանումը բույսերի բջիջներից. մանրադիտակային լայնակի հատվածը (TS) ցույց է տալիս գործողությունների մեխանիզմը բջիջներից ուլտրաձայնային արդյունահանման ժամանակ (խոշորացում 2000x) [ռեսուրս՝ Vilkhu et al. 2011]
Ուլտրաձայնային արդյունահանումը ձեռք է բերում միացությունների շատ արագ մեկուսացում` գերազանցելով սովորական արդյունահանման մեթոդները ավելի կարճ գործընթացի ժամանակ, ավելի բարձր եկամտաբերություն և ավելի ցածր ջերմաստիճանում: Որպես մեղմ մեխանիկական բուժում, ուլտրաձայնային օգնությամբ արդյունահանումը խուսափում է կենսաակտիվ բաղադրիչների ջերմային դեգրադացիայից և գերազանցում է այլ մեթոդների համեմատ, ինչպիսիք են սովորական լուծիչով արդյունահանումը, հիդրոթորում, կամ Սոքսլեթ արդյունահանումը, որոնք, ինչպես հայտնի է, ոչնչացնում են ջերմության նկատմամբ զգայուն մոլեկուլները: Այս առավելությունների շնորհիվ ուլտրաձայնային արդյունահանումը նախընտրելի տեխնիկան է բուսաբանական նյութերից ջերմաստիճանի նկատմամբ զգայուն կենսաակտիվ միացությունների ազատման համար:
վանիլին
Վանիլը արժեքավոր համ է, որը կարելի է արդյունահանել վանիլային սեռի խոլորձներից, հիմնականում մեքսիկական տեսակից՝ հարթատերեւ վանիլից (V. planifolia): Վանիլային խոլորձի յուրահատուկ համով միացությունները հայտնաբերված են նրա պտուղներում, որոնք առաջանում են ծաղկի փոշոտման արդյունքում: Այս սերմերի պատիճները մոտավորապես 1/3 x 6 դյույմ են, հասունության ժամանակ ունեն դարչնագույն կարմիրից մինչև սև գույն: Այս պատիճների ներսում կա յուղոտ հեղուկ՝ լի մանր սերմերով: Ե՛վ պատիճը, և՛ սերմերը օգտագործվում են վանիլինի արտադրության համար։
Չնայած վանիլինը վանիլի բույսի հիմնական համային միացությունն է, մաքուր վանիլի էքստրակտը պարունակում է մի քանի հարյուր հավելյալ բուրավետ միացություններ, որոնք նպաստում են դրա բարդ, խորը համին:
Վանիլինի էությունը առաջանում է երկու ձևով, այն է՝ իսկական վանիլինի էություն՝ վանիլի սերմացուից և արդյունաբերական սինթեզված վանիլին: Իրական սերմնահեղուկի քաղվածքը մի քանի հարյուր տարբեր միացությունների բարդ խառնուրդ է: Քիմիական միացություն վանիլին – 4-հիդրօքսի-3-մեթօքսիբենզալդեհիդ – իրական վանիլի բնորոշ համի և բույրի հիմնական ներդրումն է և վանիլի եփած հատիկների հիմնական համային բաղադրիչն է: Բացի վանիլինից, կարող են նաև այլ քիմիական միացություններ, ինչպիսիք են ացետալդեհիդը, քացախաթթուն, ֆուրֆուրալը, հեքսանոաթթուն, 4-հիդրօքսիբենզալդեհիդը, էուգենոլը, մեթիլ ցինամատը և իզոբուտիրաթթունը նպաստել վանիլի բարդ բույրին:
Վանիլային մշակաբույսեր
Բուրբոն վանիլը կամ Բուրբոն-Մադագասկար վանիլը արտադրվում է V. planifolia բույսերից, որոնք աճում են Հնդկական օվկիանոսի կղզիներում, ինչպիսիք են Մադագասկարը, Կոմորը և Ռեյունիոնը, որոնք նախկինում կոչվում էին Իլե Բուրբոն: Տերմին “Բուրբոն վանիլ” նկարագրում է նաև V. planifolia-ից ստացված վանիլի յուրահատուկ բույրը:
Մեքսիկական վանիլը, որը արդյունահանվում է բնիկ V. planifolia-ից, արտադրվում է շատ ավելի քիչ քանակությամբ: Մեքսիկական վանիլը հայտնի է և վաճառվում է որպես վանիլ իր ծագման երկրից, քանի որ V. planifolia բույսը բնիկ է Մեսոամերիկայում:
Թահիթի վանիլը գալիս է Ֆրանսիական Պոլինեզիայից, արտադրվում է V. tahitiensis բույսից: Գենետիկական վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ այս տեսակը, հնարավոր է, V. planifolia-ի և V. odorata-ի հիբրիդից է:
Արևմտյան հնդկական վանիլը պատրաստվում է V. pompona-ից, որն աճեցվում է Կարիբյան ավազանում և Կենտրոնական և Հարավային Ամերիկայում: