Ultrasonic Vanilla ekstraksi – Metode non-termal
- Ekstrak vanili adalah larutan rasa diekstrak dari vanili polong dalam larutan etanol dan air.
- Untuk menghasilkan vanili berkualitas tinggi sebagai aroma, rasa dan komponen wewangian, teknik ekstraksi yang efisien namun ringan diperlukan untuk mencegah dekomposisi.
- Ekstraksi ultrasonik adalah metode ekstraksi mekanis ringan, yang memberikan hasil tinggi dari vanili dalam waktu ekstraksi yang sangat singkat.
Ultrasonik berkinerja tinggi untuk ekstrak vanillin berkualitas tinggi
Sebagai bumbu kedua-paling mahal setelah kunyit, produksi vanili membutuhkan metode ekstraksi yang efisien, yang mencegah degradasi minyak esensial yang berharga. Ekstraksi ultrasonik terkenal dan didirikan sebagai metode ringan, non-termal, namun sangat efisien untuk melepaskan senyawa bioaktif dari bahan tanaman. Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada fenomena kavitasi akustik, yang merupakan perawatan mekanis murni. Hal ini membuat sonikasi metode yang disukai untuk isolasi senyawa bioaktif yang sensitif seperti senyawa rasa dan minyak esensial, misalnya vanillin, polifenol, atau Antioksidan dari tumbuhan.
Keuntungan dari Ultrasonic Vanilla ekstraksi
- Hasil yang unggul
- Ekstraksi berkecepatan tinggi – dalam hitungan menit
- ekstrak kualitas tinggi – Ringan, tidak termal
- Pelarut hijau (misalnya air/etanol)
- hemat biaya
- Operasi yang mudah dan aman
- Biaya investasi dan operasional yang rendah
- 24/7 operasi di bawah tugas berat
- Metode hijau dan ramah lingkungan
Ultrasonic Vanilla ekstraksi – dalam batch atau mode aliran kontinu
Batch: Proses ekstraksi ultrasonik dapat dioperasikan sebagai proses batch sederhana atau sebagai pengobatan inline, di mana media terus-menerus diberi makan melalui reaktor aliran-melalui ultrasonik.
Batch processing adalah prosedur yang mudah, di mana ekstraksi dilakukan banyak oleh banyak. Hielscher Ultrasonics menawarkan ultrasonik prosesor untuk batch kecil untuk besar, yaitu 1L untuk 120L.
Untuk pemrosesan batch 5 hingga 10L, kami merekomendasikan UP400St (400W, video di bawah) dengan sonotrode S24d22L2D.
Untuk pemrosesan batch sekitar 120L, kami merekomendasikan UIP2000hdT (2kW, pic. Right kolom di atas) dengan sonotrode RS4d40L4.
Sonicator UIP2000hdT untuk ekstraksi botani dalam batch 120L
Ekstraksi ultrasonik tumbuhan dengan ultrasonikator UP400St
Untuk volume sekitar 8L/min., kami merekomendasikan UIP4000hdT (4kW, pic. Right) dengan sonotrode RS4d40L3 dan pressurizable Flow-Cell FC130L4-3G0
Studi kasus Ultrasonic Vanilla ekstraksi
Jadhav et al. (2009) dibandingkan ekstraksi ultrasonically dibantu (UEA) dan Soxhlet ekstraksi. Penelitian menegaskan bahwa ekstraksi ultrasonik mengintensifkan pelepasan vanili secara signifikan bila dibandingkan dengan ekstraksi Soxhlet. Perawatan Soxhlet diperlukan suhu operasi 95 ° c, pelarut: Solute rasio 66.67 ml/g dan waktu ekstraksi 8hrs mengakibatkan pelepasan approx. 180ppm vanillin. USG-dibantu ekstraksi (UEA) diperlukan hanya 1 jam untuk melepaskan approx. 140ppm vanili menggunakan pelarut yang sama: Solute rasio pada suhu kamar.
Rasoamandrary et al. (2013) membandingkan efisiensi ekstraksi vanili menggunakan ultrasonikator jenis probe 100W (mis. UP100H), mandi ultrasonik, dan mandi air panas. Para peneliti menyimpulkan bahwa ultrasonikator tipe probe adalah alat ekstraksi yang kuat karena intensitas ultrasonik yang tinggi. Oleh karena itu, ultrasonikator probe-type mengungguli metode ekstraksi alternatif dengan memberikan hasil yang sama/atau lebih tinggi dari vanili diekstraksi dalam waktu ekstraksi yang jauh lebih pendek dan kurang pelarut (yaitu etanol) konsumsi.
Perbandingan tiga metode ekstraksi – probe ultrasonik, ultrasonik Bath, ekstraksi mandi air panas – menunjukkan bahwa ekstraksi vanili paling efisien untuk probe-sonication menggunakan 40% etanol (v/v) pada suhu sekitar 30 ° c dan waktu ekstraksi 1 jam. Ekstraksi air mandi diperlukan 50% etanol (v/v) konsentrasi pada 56 ° c selama 15 jam.
UIP4000hdT – ekstraktor ultrasonik 4kW untuk perawatan inline kontinyu.
Peralatan ultrasonik untuk ekstraksi kinerja tinggi
Hielscher Ultrasonics mengkhususkan diri dalam pembuatan prosesor ultrasonik kinerja tinggi untuk produksi ekstrak berkualitas tinggi dari tumbuhan.
Portofolio produk Hielscher yang luas berkisar dari Lab ultrasonicators kecil dan kuat hingga sistem Bench-Top dan Fully industry yang kokoh, yang memberikan ultrasound dengan intensitas tinggi untuk ekstraksi yang efisien dan isolasi zat bioaktif (mis. Quercetin, Kafein, kurkumin, Terpenes dsb.). Semua perangkat ultrasonik dari 200W hingga 16, 000W menampilkan tampilan berwarna untuk kontrol digital, kartu SD terintegrasi untuk perekaman data otomatis, browser remote control dan banyak fitur yang mudah digunakan. Sonotrodes dan Flow Cells (bagian, yang bersentuhan dengan medium) dapat di-aerasi dan mudah dibersihkan. Semua ultrasonicators kami dibangun untuk 24/7 operasi, memerlukan pemeliharaan yang rendah dan mudah dan aman untuk beroperasi.
Tampilan warna digital memungkinkan kontrol ultrasonikator yang mudah digunakan. Sistem kami mampu untuk menyampaikan dari rendah ke amplitudo sangat tinggi. Untuk ekstraksi polifenol dan senyawa bioaktif lainnya seperti vanillin, kami menawarkan sonotrodes ultrasonik khusus (juga dikenal sebagai probe ultrasonik atau tanduk) yang dioptimalkan untuk isolasi yang masuk akal dari zat aktif berkualitas tinggi. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan untuk 24/7 operasi pada tugas berat dan dalam lingkungan menuntut.
Kontrol yang tepat dari parameter proses ultrasonik memastikan reproduktifitas dan standardisasi proses.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:
| Batch Volume | Flow Rate | Direkomendasikan perangkat |
|---|---|---|
| 1 hingga 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10-2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 hingga 20L | 0.2 sampai 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 sampai 100L | 2-10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 sampai 100L/menit | UIP16000 |
| n.a. | kristal yang lebbig | cluster UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanya Kami!
Prosesor ultrasonik berdaya tinggi dari laboratorium hingga pilot dan skala industri.
Literatur / Referensi
- 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): ekstraksi dari vanili dari vanili polong: sebuah studi perbandingan Soxhlet konvensional dan USG dibantu ekstraksi. Jurnal teknik makanan 93, 2009:421 – 426.
- Rasoamandrary N. et al. (2013): peningkatan ekstraksi dari vanillin 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde dari kacang vanili disembuhkan menggunakan USG-dibantu ekstraksi: sebuah perbandingan USG-dibantu dan mandi air panas ekstraksi.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O'Donnell, Brijesh K. Tiwari (2020): Teknologi ultrasound untuk ekstraksi molekul aktif biologis dari sumber tanaman, hewan, dan laut. Tren TrAC dalam Kimia Analitik, Volume 122, 2020.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Prinsip kerja ekstraksi ultrasonik
Penerapan gelombang ultrasound intens untuk hasil medium cair dalam kavitasi. Fenomena kavitasi mengarah secara lokal ke suhu ekstrim, tekanan, tingkat pemanasan/pendinginan, perbedaan tekanan dan gaya geser yang tinggi dalam medium. Ketika gelembung kavitasi meledak pada permukaan padatan (seperti partikel, sel tanaman, Jaringan dll), mikro-jet dan tabrakan interparticlular menghasilkan efek seperti pengelupasan permukaan, erosi dan kerusakan partikel. Selain itu, ledakan gelembung kavitasi di media cair menciptakan turbulensi makro dan mikro-pencampuran.
Gambar 1: penciptaan gelembung kavitasi yang stabil dan sementara.
(a) perpindahan, (b) kavitasi sementara, (c) stabil kavitasi, (d) tekanan
[diadaptasi dari Santos et al. 2009]
Ultrasonik irraditation dari fragmen bahan tanaman matriks sel tanaman dan meningkatkan hidrasi yang sama. Chemat et al (2015) menyimpulkan bahwa ekstraksi ultrasonik senyawa bioaktif dari tumbuhan adalah hasil dari mekanisme independen atau gabungan yang berbeda termasuk fragmentasi, erosi, kapiler, detexturation, dan sonoporation. Efek ini mengganggu dinding sel, meningkatkan perpindahan massa dengan mendorong pelarut ke dalam sel dan mengisap phyto-senyawa dimuat pelarut keluar, dan memastikan gerakan cair dengan mikro-pencampuran.
Ekstraksi ultrasonik dari sel tanaman: bagian melintang mikroskopis (TS) menunjukkan mekanisme tindakan selama ekstraksi ultrasonik dari sel (pembesaran 2000x) [Sumber: Vilkhu et al. 2011]
Ekstraksi ultrasonik mencapai isolasi senyawa yang sangat cepat – mengungguli metode ekstraksi konvensional dalam waktu proses yang lebih singkat, hasil yang lebih tinggi, dan pada suhu yang lebih rendah. Sebagai perawatan mekanis ringan, ekstraksi dibantu ultrasound menghindari degradasi termal komponen bioaktif dan unggul dibandingkan dengan teknik lain seperti ekstraksi pelarut konvensional, hidrodistilasiatau Soxhlet ekstraksi, yang dikenal untuk destruksi molekul panas-sensitif. Karena keunggulan ini, ekstraksi ultrasonik adalah teknik yang disukai untuk pelepasan senyawa bioaktif yang peka suhu dari tumbuhan.
Vanili
Vanilla adalah rasa yang dihargai, yang dapat diekstrak dari anggrek genus Vanilla, terutama dari spesies Meksiko, vanili berdaun datar (V. Planifolia). Senyawa yang unik rasa anggrek vanili ditemukan dalam buahnya, yang hasil dari penyerbukan bunga. Biji polong ini secara kasar adalah 1/3 x 6 inci, dengan warna merah kecoklatan sampai hitam ketika matang. Di dalam Pod ini adalah cairan berminyak yang penuh dengan biji kecil. Kedua Pod dan bibit yang digunakan untuk produksi vanillin.
Meskipun vanili adalah senyawa rasa utama dalam tanaman vanili, ekstrak vanili murni berisi beberapa ratus senyawa rasa tambahan, yang memberikan kontribusi untuk rasa kompleks, dalam.
Esensi vanili terjadi dalam dua bentuk, yaitu nyata vanili esensi dari seedpod vanili dan disintesis secara industri vanili. Ekstrak seedpod nyata adalah campuran kompleks dari beberapa ratus senyawa yang berbeda. Vanili senyawa kimia – 4-hidroksi-3-methoxybenzaldehida – adalah kontributor utama untuk karakteristik rasa dan aroma vanili nyata dan merupakan komponen rasa utama kacang vanili sembuh. Selain vanillin, mungkin senyawa kimia lain seperti asetaldehida, asam asetat, furfural, asam hexanoic, 4-hydroxybenzaldehida, Eugenol, metil cinnamate, dan asam isobutirat berkontribusi terhadap aroma kompleks Vanilla.
Kultivar vanili
Bourbon Vanilla atau Bourbon-Madagascar Vanilla yang dihasilkan dari tanaman V. vanili, yang tumbuh di Kepulauan Samudera Hindia seperti Madagaskar, Komoro, dan Réunion, sebelumnya bernama Île Bourbon. Istilah “Bourbon vanili” menggambarkan juga aroma vanili yang khas yang berasal dari V. Planifolia.
Vanili Meksiko, diekstrak dari V. Planifolia asli, diproduksi dalam jumlah yang jauh lebih rendah. Vanili Meksiko dikenal dan dipasarkan sebagai vanili dari tanah asalnya, sejak tanaman V. vanili asli Mesoamerika.
Tahitian Vanilla berasal dari Polinesia Perancis, diproduksi dari tanaman V. tahitiensis. Analisis genetik menunjukkan spesies ini mungkin adalah kultivar dari hibrida v. vanili dan v. odorata.
Vanilla India Barat dibuat dari V. pompona, yang tumbuh di Karibia dan Amerika Tengah dan Selatan.