Ultrasonik Ekstraksi dan Pengawetan

Ekstraksi ultrasonik dan pelestarian menggunakan menggunakan ultrasound daya untuk disintegrasi struktur sel (lisis). Melanggar sel dengan ultrasonik rersults dalam ekstraksi senyawa intra-seluler yang sangat efisien serta inaktivasi mikroba. Karena banyak keuntungan, ultrasonication banyak digunakan untuk ekstraksi dan pengawetan dalam industri makanan. Pelajari lebih lanjut tentang manfaat ekstraksi ultrasonik dan pengolahan makanan!

Kekuatan USG untuk ekstraksi dan pengawetan makanan dan tumbuhan

ekstraksi ultrasonik: Ekstraksi ultrasonik adalah proses yang menggunakan gelombang suara frekuensi tinggi untuk mengekstrak senyawa dari berbagai bahan seperti tanaman, buah-buahan, dan sayuran. Proses ini melibatkan penggunaan gelombang ultrasonik untuk membuat gelembung bertekanan tinggi dalam bahan cair atau semi-padat, yang runtuh dengan cepat, menghasilkan panas dan tekanan hebat yang mengganggu dinding sel material dan melepaskan senyawa yang diinginkan.

Prinsip Kerja Ekstraksi dan Pelestarian Ultrasonik

Prinsip dasar di balik ekstraksi ultrasonik didasarkan pada fenomena yang dikenal sebagai kavitasi akustik. Ketika cairan terkena gelombang ultrasonik intensitas tinggi dan frekuensi rendah (sekitar 20 kHz), itu menghasilkan gelombang tekanan yang menciptakan gelembung vakum kecil dalam cairan. Gelembung-gelembung ini tumbuh dalam ukuran ketika intensitas ultrasound meningkat, dan ketika mereka mencapai ukuran tertentu, mereka runtuh tiba-tiba dan keras, menghasilkan gelombang kejut dan melepaskan energi dalam bentuk panas dan tekanan.
Proses ini menyebabkan gangguan mekanis pada dinding sel, melepaskan senyawa yang diinginkan dari bahan ke dalam pelarut cair. Senyawa yang dilepaskan kemudian dapat dipisahkan dari pelarut menggunakan teknik pemisahan standar seperti filtrasi atau sentrifugasi.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Ekstraksi batch ultrasonik alkaloid dari bahan tanaman menggunakan probe ultrasonik UP400St.

ultrasonikator UP400St untuk ekstraksi bahan tanaman non-termal yang efisien.

Pelestarian Ultrasonik: Pelestarian ultrasonik didasarkan pada efek kavitasi yang sama seperti ekstraksi ultrasonik. Untuk pengawetan, ultrasound daya diterapkan untuk memperpanjang umur simpan makanan yang mudah rusak dengan menggunakan gelombang suara frekuensi tinggi untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme yang menyebabkan pembusukan. Proses ini melibatkan mengekspos makanan ke gelombang ultrasonik yang mengganggu dinding sel bakteri, ragi, dan jamur, yang menyebabkan kehancuran atau penghambatan mereka.
Proses ini menyebabkan gangguan mekanis pada dinding sel mikroorganisme, yang menyebabkan kehancuran atau penghambatannya. Gelombang ultrasonik juga dapat meningkatkan permeabilitas membran sel, memungkinkan pengawet dan agen antimikroba lainnya untuk menembus dan membunuh mikroorganisme lebih efektif.
Pelestarian ultrasonik lebih disukai daripada metode pengawetan tradisional karena menawarkan beberapa keuntungan seperti waktu pemrosesan yang lebih pendek, efisiensi yang lebih tinggi, dan kemampuan untuk melestarikan sifat alami dan rasa makanan. Ini digunakan dalam berbagai produk makanan seperti saus, jus, produk susu, telur, dan daging untuk memperpanjang umur simpannya dan memastikan keamanannya.

Teknik ekstraksi dan pengawetan ultrasonik lebih disukai daripada metode ekstraksi dan pengawetan tradisional karena menawarkan beberapa keuntungan seperti tingkat ekstraksi yang lebih cepat, kualitas produk yang sangat baik, hasil yang lebih tinggi, perawatan non-termal murni mekanis dan kemampuan untuk mengekstrak senyawa yang lebih luas. Ini digunakan dalam berbagai industri seperti makanan dan minuman, farmasi, dan kosmetik.

Ekstraksi botani ultrasonik memberikan hasil yang lebih tinggi. Hielscher UIP2000hdT, 2000 watt homogenizer cukup kuat untuk mengekstrak batch dari 10 liter hingga 120 liter dengan mudah.

Ekstraksi Ultrasonik Tumbuhan - 30 Liter / 8 Galon Batch

Gambar Mini Video

Kavitasi ultrasonik yang kuat di Hielscher Cascatrode

Kavitasi ultrasonik yang kuat di Hielscher UIP1000hdT Cascatrode

Ultrasonic Protein dan Ekstraksi Enzim

Secara khusus, ekstraksi enzim dan protein yang disimpan dalam sel dan partikel subseluler adalah aplikasi unik dan efektif dari ultrasound intensitas tinggi, karena ekstraksi senyawa organik yang terkandung dalam tubuh tanaman dan biji oleh pelarut dapat ditingkatkan secara signifikan. Oleh karena itu USG memiliki manfaat potensial dalam ekstraksi dan isolasi komponen bioaktif potensial baru, misalnya dari aliran produk sampingan yang tidak digunakan yang terbentuk dalam proses saat ini. Ultrasonografi juga dapat membantu mengintensifkan efek pengobatan enzim, dan dengan ini mengurangi jumlah enzim yang dibutuhkan atau meningkatkan hasil senyawa relevan yang dapat diekstraksi.

Ultrasonic ekstraksi lipid dan protein

Ultrasonication sering digunakan untuk meningkatkan ekstraksi lipid dan protein dari biji tanaman, seperti kedelai (misalnya tepung atau kedelai lemaknya) atau bibit minyak lainnya. Dalam hal ini, penghancuran dinding sel memfasilitasi menekan (dingin atau panas) dan dengan demikian mengurangi minyak residu atau lemak dalam kue menekan.

Pengaruh ekstraksi ultrasonik terus menerus terhadap hasil protein terdispersi ditunjukkan oleh Moulton et al. Sonication meningkatkan pemulihan protein terdispersi secara progresif karena rasio serpihan / pelarut berubah dari 1:10 menjadi 1:30. Ini menunjukkan bahwa ultrasound mampu peptize protein kedelai di hampir semua throughput komersial dan bahwa energi sonikasi yang dibutuhkan adalah yang terendah, ketika bubur tebal digunakan.

Isolasi ultrasonik senyawa fenolik dan antosianin

Enzim, seperti pectinases, selulase dan hemicellulases secara luas digunakan dalam pengolahan jus untuk mendegradasi dinding sel dan meningkatkan extractability jus. The gangguan matriks dinding sel juga melepaskan komponen, seperti senyawa fenolik ke dalam jus. USG meningkatkan proses ekstraksi dan karena itu dapat menyebabkan peningkatan dalam senyawa fenolik, alkaloid dan jus hasil, umumnya tersisa di kue pers.

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. “pengobatan US meningkatkan konsentrasi senyawa fenolik jus bilberry oleh lebih dari 15%. […] Pengaruh US (USG) adalah lebih signifikan dengan blackcurrant, yang berry lebih menantang dalam pengolahan jus dari bilberry karena kandungan tinggi dari pektin dan arsitektur dinding sel yang berbeda. […] Konsentrasi senyawa fenolik dalam jus meningkat sebesar 15-25% dengan menggunakan US (USG) pengobatan setelah inkubasi enzim.” (lihat Mokkila et al., 2004)
 

Dalam presentasi ini kami memperkenalkan Anda pada pembuatan ekstrak botani. Kami menjelaskan tantangan memproduksi ekstrak botani berkualitas tinggi dan bagaimana sonikator dapat membantu Anda mengatasi tantangan ini. Presentasi ini akan menunjukkan kepada Anda bagaimana ekstraksi ultrasonik bekerja. Anda akan belajar, manfaat apa yang dapat Anda harapkan menggunakan sonikator untuk ekstraksi dan bagaimana Anda dapat menerapkan ekstraktor ultrasonik ke dalam produksi ekstrak Anda.

Ultrasonic Botanical Extraction - Cara menggunakan sonicators untuk mengekstrak senyawa botani

Gambar Mini Video

 

Ultrasonikator tipe probe industri UIP6000hdT (6kW, 20kHz) dengan reaktor sel aliran untuk pemrosesan ultrasonik terus menerus dari cairan dan pasta dengan throughput tinggi.

Ultrasonikator UIP6000hdT dalam instalasi industri ekstraksi berkelanjutan.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Mikroba dan enzim Inaktivasi

Mikroba dan enzim InaktivasiInaktivasi mikroba dan enzim (pengawetan), misalnya dalam jus buah dan saus adalah aplikasi lain dari ultrasound dalam pengolahan makanan. Saat ini, pengawetan dengan peningkatan suhu untuk jangka waktu yang singkat (Pasteurisasi) masih merupakan metode pemrosesan yang paling umum untuk inaktivasi mikroba atau enzim yang mengarah pada umur simpan yang lebih lama (pengawetan). Karena paparan suhu tinggi, pasteurisasi termal konvensional sering merugikan produk makanan.
Produksi zat baru dari reaksi panas-dikatalisasi dan modifikasi makromolekul serta deformasi tumbuhan dan hewan struktur dapat mengurangi hilangnya kualitas. Oleh karena itu, perlakuan panas dapat menyebabkan perubahan yang tidak diinginkan dari atribut sensori, yaitu tekstur, rasa, warna, bau, dan kualitas gizi, yaitu vitamin dan protein. USG adalah non-termal (minimal) alternatif proses yang efisien.

Berbeda dengan perlakuan panas konvensional, pelestarian ultrasonik menggunakan energi dan gaya geser kavitasi akustik untuk menonaktifkan enzim. Pada tingkat sonikasi yang cukup rendah, perubahan struktural dan metabolik dapat terjadi pada sel tanpa kehancurannya. Aktivitas Peroksidase, yang ditemukan di sebagian besar buah-buahan dan sayuran mentah dan tidak pucat dan dapat sangat terkait dengan pengembangan off-rasa dan pigmen kecoklatan dapat dikurangi secara substansial dengan menggunakan USG. Enzim termoresisten, seperti lipase dan protease yang tahan terhadap perlakuan suhu ultra-tinggi dan yang dapat mengurangi kualitas dan umur simpan susu yang dipanaskan dan produk buku harian lainnya dapat dinonaktifkan secara lebih efektif dengan aplikasi simultan ultrasound, panas dan tekanan (MTS).

Ultrasonografi telah menunjukkan potensinya dalam penghancuran patogen yang ditularkan melalui makanan, seperti E., Salmonellae, Ascaris, Giardia, kista Cryptosporidium, dan Poliovirus.

Berlaku untuk: pengawetan selai, selai jeruk atau topping, jus buah dan saus, produk daging, susu dan es krim.
 

Ultrasonicators Hielscher dapat homogenisasi dan pasteurisasi produk telur cair (telur utuh, putih telur, kuning telur) untuk memastikan keamanan pangan dan stabilitas mekanik. Hielscher homogenizers ultrasonik memberikan kavitasi intens dan kekuatan geser tinggi untuk membunuh mikroba. Pasteurisasi ultrasonik adalah alternatif pasteurisasi suhu rendah yang sangat efektif dan efisien. Telur cair yang dipasteurisasi dengan ultrasonikasi menunjukkan denaturasi protein yang lebih sedikit, kehilangan rasa yang lebih rendah, peningkatan homogenitas dan efisiensi energi yang jauh lebih tinggi.

Homogenisasi Telur Cair dan Pasteurisasi Menerapkan Power Ultrasound dengan Ultrasonicator UP400ST

Gambar Mini Video

 

Sinergi dari USG dengan Suhu dan Tekanan

Ultrasonication sering lebih efektif bila dikombinasikan dengan metode anti-mikroba lainnya, seperti:

  • thermo-sonication, panas yaitu dan USG
  • mano-sonication, tekanan yaitu dan USG
  • mano-termo-sonication, tekanan yaitu, panas dan USG

Aplikasi gabungan ultrasound dengan panas dan/atau tekanan direkomendasikan untuk Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae, dan Aeromonas hydrophila.

Ultrasonics vs Teknik Pengawetan Makanan Lainnya

Tidak seperti proses termal dan non-termal lainnya, seperti homogenisasi tekanan tinggi, pasteurisasi panas, tekanan hidrostatik tinggi (HP), karbon dioksida terkompresi (cCO2) dan karbon dioksida superkritis (ScCO2), pulsa medan listrik tinggi (HELP) atau microwave, ultrasound dapat dengan mudah diuji di laboratorium atau skala bench-top – menghasilkan hasil yang dapat direproduksi untuk scale-up. Intensitas dan karakteristik kavitasi dapat dengan mudah disesuaikan dengan proses ekstraksi spesifik untuk menargetkan tujuan tertentu. Amplitudo dan tekanan dapat bervariasi dalam rentang yang luas, misalnya untuk mengidentifikasi pengaturan ekstraksi yang paling hemat energi.

Keuntungan lain yang terkait dengan penggunaan ekstraksi jenis probe ultrasonik adalah penanganan ekstrak yang mudah, eksekusi cepat, tidak ada residu, hasil tinggi, ramah lingkungan, peningkatan kualitas dan pencegahan degradasi ekstrak.
(cf. Chemat et al., 2011)

Keuntungan dari pengolahan makanan ultrasonik
 

  • hasil ekstraksi yang lebih lengkap
  • Pelestarian non-termal
  • hasil yang lebih tinggi
  • Nutrisi tinggi, kualitas makanan premium
  • proses yang cepat
  • Proses dingin / non-termal
  • Mudah dan aman untuk beroperasi
  • biaya pemeliharaan yang rendah
Probe ultrasonik sangat efisien untuk ekstraksi non-termal jamur obat seperti Chaga. Video ini menunjukkan ekstraksi spektrum penuh yang cepat dari chaga menggunakan ultrasonikator UP100H.

Ekstraksi Jamur - Ekstraksi Jamur Chaga Dingin menggunakan Ultrasonication

Gambar Mini Video

Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Ekstraksi dan Preseravation

Hielscher Ultrasonics merancang, memproduksi dan mendistribusikan ultrasonikator kinerja tinggi untuk ekstraksi dan pelestarian yang efisien. Menggunakan peralatan ultrasonik Hielscher untuk ekstraksi dan pengawetan makanan adalah teknologi pengolahan yang kuat yang tidak hanya dapat diterapkan dengan aman dan ramah lingkungan tetapi juga efisien dan ekonomis. Efek homogenisasi dan pengawetan dapat dengan mudah digunakan untuk produk makanan cair atau seperti pasta termasuk jus buah dan pure (misalnya jeruk, apel, jeruk bali, mangga, anggur, prem) serta untuk saus sayuran dan sup (misalnya, saus tomat atau sup asparagus), susu, telur, dan daging.
Portofolio homogenizers ultrasonik dan extractors kami berkisar dari genggam, perangkat portabel untuk sistem produksi sepenuhnya industri untuk pengolahan inline volume besar pada skala komersial.

Desain, Manufaktur, dan Konsultasi – Kualitas Buatan Jerman

Ultrasonicators Hielscher terkenal dengan kualitas tertinggi dan standar desainnya. Kekokohan dan pengoperasian yang mudah memungkinkan integrasi yang lancar dari ultrasonicators kami ke dalam fasilitas industri. Kondisi kasar dan lingkungan yang menuntut mudah ditangani oleh ultrasonicators Hielscher.

Hielscher Ultrasonics adalah perusahaan bersertifikat ISO dan menempatkan penekanan khusus pada ultrasonicators berkinerja tinggi yang menampilkan teknologi canggih dan keramahan pengguna. Tentu saja, ultrasonicators Hielscher sesuai dengan CE dan memenuhi persyaratan UL, CSA dan RoHs.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Batch VolumeFlow RateDirekomendasikan perangkat
0.5 untuk 1.5mLn.a.VialTweeter
1 hingga 500mL10-200mL/minUP100H
10-2000mL20 hingga 400mL/minUP200Ht, UP400St
0.1 hingga 20L0.2 sampai 4L/minUIP2000hdT
10 sampai 100L2-10L/minUIP4000hdT
15 hingga 150L3 hingga 15L / menitUIP6000hdT
n.a.10 sampai 100L/menitUIP16000
n.a.kristal yang lebbigcluster UIP16000

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Meminta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini untuk meminta informasi tambahan tentang prosesor ultrasonik, aplikasi dan harga. Kami akan senang untuk mendiskusikan proses Anda dengan Anda dan menawarkan sistem ultrasonik yang memenuhi kebutuhan Anda!









Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.


Homogenizers geser tinggi ultrasonik digunakan di laboratorium, bangku-top, pilot dan pengolahan industri.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi dan ekstraksi pada laboratorium, pilot dan skala industri.



Literatur/referensi

Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Ultrasonik Sel Disintegrasi

Di bawah sonikasi intens, enzim atau protein dapat dilepaskan dari sel atau organel subseluler sebagai akibat dari disintegrasi sel. Dalam hal ini, senyawa yang akan dilarutkan menjadi pelarut tertutup dalam struktur yang tidak larut. Untuk mengekstraknya, membran sel harus dihancurkan. Gangguan sel adalah proses yang sensitif, karena kemampuan dinding sel untuk menahan tekanan osmotik tinggi di dalamnya. Kontrol yang baik dari gangguan sel diperlukan, untuk menghindari pelepasan tanpa hambatan dari semua produk intraseluler termasuk puing-puing sel dan asam nukleat, atau denaturasi produk.
Ultrasonication berfungsi sebagai sarana yang dapat dikontrol untuk disintegrasi sel. Untuk ini, efek mekanik USG memberikan penetrasi lengkap lebih cepat dan lebih pelarut menjadi bahan seluler dan meningkatkan perpindahan massa. USG mencapai penetrasi lebih besar dari pelarut ke dalam jaringan tanaman dan meningkatkan transfer massa. gelombang ultrasonik menghasilkan kavitasi mengganggu dinding sel dan memfasilitasi pelepasan komponen matriks.

Ultrasonically meningkatkan transfer massa mempromosikan ekstraksi

Secara umum, USG dapat menyebabkan permeabilisasi membran sel menjadi ion, dan dapat mengurangi selektivitas membran sel secara signifikan. Aktivitas mekanis ultrasound mendukung difusi pelarut ke dalam jaringan. Sebagai USG istirahat dinding sel mekanis oleh gaya geser kavitasi, memfasilitasi transfer dari sel ke pelarut. Pengurangan ukuran partikel oleh kavitasi ultrasonik meningkatkan luas permukaan dalam kontak antara fase padat dan cair.

Ultrasonic lisis dan inaktivasi E.

Untuk menghasilkan sejumlah kecil protein rekombinan untuk studi dan karakterisasi sifat biologisnya, E.adalah bakteri pilihan. Tag pemurnian, misalnya ekor polihistidin, beta-galaktosidase, atau protein pengikat maltosa, biasanya bergabung dengan protein rekombinan untuk membuatnya dapat dipisahkan dari ekstrak sel dengan kemurnian yang cukup untuk sebagian besar tujuan analitis. Ultrasonication memungkinkan untuk memaksimalkan pelepasan protein, khususnya ketika hasil produksi rendah dan untuk melestarikan struktur dan aktivitas protein rekombinan.

Oksidasi ultrasonik

Pada intensitas yang terkendali, penerapan ultrasound untuk biotransformasi dan fermentasi dapat menghasilkan bioproses yang ditingkatkan, karena efek biologis yang diinduksi dan karena transfer massa seluler yang difasilitasi. Pengaruh aplikasi terkontrol ultrasound (20kHz) pada oksidasi kolesterol menjadi kolestenon oleh sel-sel istirahat Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (sebelumnya Nocardia erythropolis) diselidiki oleh Bar (1987).
Sistem ini khas transformasi mikroba sterol dan steroid karena substrat dan produknya adalah padatan yang tidak larut dalam air. Oleh karena itu, sistem ini agak unik karena sel dan padatan dapat dikenakan efek USG. Pada intensitas ultrasonik yang cukup rendah yang mempertahankan integritas struktural sel dan mempertahankan aktivitas metabolisme mereka, Bar mengamati peningkatan yang signifikan dalam tingkat kinetik biotransformasi dalam bubur mikroba 1,0 dan 2,5 g / L kolesterol ketika disonikasi selama 5s setiap 10mn dengan output daya 0,2W / cm². Ultrasonografi tidak menunjukkan efek pada oksidasi enzimatik kolesterol (2,5 g / L) oleh oksidase kolesterol.


Ultrasonics kinerja tinggi! Rangkaian produk Hielscher mencakup spektrum penuh dari ultrasonicator laboratorium kompak di atas unit bench-top hingga sistem ultrasonik industri penuh.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.


Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses Anda.

Mari kita hubungi.