სტევიის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია გამხსნელების გარეშე

სტევია რებადიანას (Stevia rebaudiana) ტკბილი კომპონენტების, როგორიცაა სტევოგლიკოზიდები, ტრადიციული ექსტრაქცია ტოქსიკური გამხსნელების გამოყენებას გულისხმობს. ჯანსაღი, მაღალი ხარისხის საკვები პროდუქტის მისაღებად საჭიროა გამხსნელების გარეშე ექსტრაქციის მეთოდი. ულტრაბგერითი ექსტრაქციის ტექნიკა თავიდან იცილებს გამხსნელების გამოყენებას და უზრუნველყოფს ექსტრაქციის ძალიან მაღალ გამოსავლიანობას მოკლე დამუშავების დროში. ამრიგად, ულტრაბგერითი სტევია ექსტრაქცია გამოირჩევა გამორჩეული ეფექტურობითა და ეკოლოგიური სისუფთავით.

ჯანსაღი ექსტრაქტები ულტრაბგერითი ექსტრაქციის გამოყენებით

სტევიის დამატკბობლები მიიჩნევა ჯანმრთელობისთვის სასარგებლო პროდუქტად, რომელიც მზადდება მცენარე Stevia rebaudiana Bertoni-ს ფოთლებისგან და გამოიყენება როგორც ნულოვანი კალორიულობის დამატკბობელი. სიტკბოს განაპირობებს დიტერპენული გლიკოზიდები, რომლებიც დაახლოებით 300-ჯერ უფრო ტკბილია, ვიდრე საქაროზა.
Stevia rebaudiana Bertoni-ს გლიკოზიდური შემადგენლობა მოიცავს სტევიოზიდს (5–10%), რებაუდიოზიდ A-ს (2–4%), რებაუდიოზიდ C-ს (1–2%), დულკოზიდ A-ს (0,5–1%), რებაუდიოზიდ B-ს, რებაუდიოზიდ D-სა და რებაუდიოზიდ E-ს. სხვა გლიკოზიდებისგან განსხვავებით, რებაუდიანა A-ს მწარე გემო არ აქვს. ამიტომ სტევიის ფოთლებიდან ექსტრაქციისას რებაუდიანა A ყველაზე მოთხოვნადი სამიზნე ნაერთია. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ხელს უწყობს მაღალი სისუფთავის სტევიოზიდებისა და რებაუდიოზიდების მიღებას. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია სტევიოლის გლიკოზიდების მისაღებად მარტივად შეიძლება ჩატარდეს წყალში და იძლევა მაღალ გამოსავლიანობას ექსტრაქციის ძალიან მაღალი სიჩქარით. შედარებით დაბალი ექსტრაქციის ტემპერატურა 60°C-სა და 80°C-ს შორის უზრუნველყოფს დამზოგველ პირობებს და ხელს უშლის ექსტრაქტების დეგრადაციას.

მას შემდეგ, რაც სტევია დამატკბობლად დამტკიცდა, მნიშვნელოვნად გაიზარდა მოთხოვნა შაქრის ამ ბუნებრივ, უკალორიო შემცვლელზე. სტევიის პროდუქტებზე მოთხოვნის დასაკმაყოფილებლად კომერციული წარმოების სიმძლავრეები უნდა გაფართოვდეს. ულტრაბგერა გამოცდილი მეთოდია ექსტრაქციის ინტენსიფიკაციისთვის.

ულტრაბგერითი ექსტრაქციის უპირატესობები:

• გამხსნელების გარეშე, მაგ. წყალში
• უფრო მაღალი გამოსავლიანობა
• მაღალი ექსტრაქციის სიჩქარე
• დროის დაზოგვა
• ხარჯების დაზოგვა
• უსაფრთხო
• ეკოლოგიურად სუფთა
• პარტიული ან საწარმოო ხაზში დამუშავება

სტევიის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია: კვლევის შედეგები

Carbonell-Capella-მ და თანაავტორებმა (2016) შეადარეს სტევიოზიდებისა და რებაუდიოზიდების ექსტრაქციის სხვადასხვა მეთოდი. სტევიოზიდის ყველაზე მაღალი გამოსავლიანობა მიღებულ იქნა UP400S-ით ულტრაბგერითი ექსტრაქციისას (იხ. სურათი მარცხნივ), წყლის გამხსნელად გამოყენებით. გამოსავლიანობა 3,5-ჯერ მაღალი იყო ტრადიციულ დიფუზიის მეთოდთან შედარებით და 1,5-ჯერ მაღალი – დაფქული სტევიის ნიმუშებთან შედარებით. ამ კვლევაში სტევიის ფოთლები (6 გ) სუსპენზიის სახით განაწილდა წყალში (180 გ) 208C-ზე, მყარი და თხევადი ფაზების თანაფარდობით 1:30 (w/w). ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ჩატარდა ულტრაბგერითი პროცესორის UP400S (Hielscher GmbH, Germany) გამოყენებით, რომელიც მუშაობდა 400 W სიმძლავრითა და 24 kHz სიხშირით. ექსპერიმენტებისთვის Carbonell-Capella-ს კვლევითმა ჯგუფმა ამპლიტუდა 100%-ზე დააყენა და უწყვეტი ულტრაბგერითი დამუშავების რეჟიმი გამოიყენა. ნიმუშში ულტრაბგერითი ტალღების შესაყვანად დამონტაჟდა ტიტანის სონოტროდი H22, რომლის დიამეტრი იყო 22 mm, ხოლო სიგრძე – 100 mm. ზონდი ჩაეშვა ვიწროყელიან მინის კოლბაში (ტევადობა 1,000 mL) მოთავსებულ ნარევში, რომელიც შეიცავდა 180 გ წყალში ან ეთანოლისა და წყლის ნარევში (50%) სუსპენზიის სახით განაწილებულ სტევიის ფოთლებს (6 გ). ულტრაბგერითი დამუშავებით გამოწვეული გაცხელების თავიდან ასაცილებლად ნიმუშები მოთავსდა გამაგრილებელ აბაზანაში და ტემპერატურა ყოველთვის 50ºC-ზე დაბალი რჩებოდა. ჯამური კუთრი ენერგიის მიწოდება (W_spec, kJ/kg-ში) გამოითვლებოდა გენერატორის სიმძლავრის (400 J/s) (Power) გამრავლებით სრულ დამუშავების ხანგრძლივობაზე (sec) და გაყოფით პროდუქტის მასაზე (kg). ულტრაბგერითი ენერგია იყო 178 kJ/kg (როდესაც t_US = 80 sec.)
(cf. Carbonell-Capella et al. 2016)
Sic-Zlabur et al., (2015) შეისწავლეს სტევოლის გლიკოზიდების ექსტრაქცია სხვა ფუნქციური ინგრედიენტებთან ერთად სტევიის ფოთლებიდან და დაასკვნეს, რომ ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის ეკოლოგიურად სუფთა ტექნოლოგია, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფუნქციური ნაერთების ექსტრაქციისთვის სტევიის ფოთლებიდან მნიშვნელოვნად მოკლე დამუშავების დროთი და დაბალი ენერგიის მოხმარებით ტრადიციულ ექსტრაქციასთან შედარებით.

Liu-მ და თანაავტორებმა (2010) შეისწავლეს Stevia rebaudiana Bertoni-დან ჯამური ნახშირწყლების ულტრაბგერითი ექსტრაქცია. ჯამური ნახშირწყლების გამოსავლიანობის მაქსიმალურად გაზრდის მიზნით ნიმუშებად გამოიყენეს LUYU-131 ტიპის სტევია. ულტრაბგერითი ექსტრაქციის პირობების ოპტიმიზაციისთვის გამოყენებულ იქნა საპასუხო ზედაპირის მეთოდოლოგია (RSM). შედეგებმა აჩვენა, რომ ექსტრაქციის ოპტიმალური პირობები იყო 68°C ტემპერატურა, 60 W ულტრაბგერითი სიმძლავრე და 32 წთ ექსტრაქციის დრო. ულტრაბგერითი ექსტრაქციის გამოყენებით ექსტრაქტების გამოსავლიანობა გაიზარდა 1,5-ჯერ დაბალ ექსტრაქციის ტემპერატურაზე (68°C) და ექსტრაქციის დრო (32 წთ.) მნიშვნელოვნად შემცირდა კლასიკურ ექსტრაქციასთან შედარებით. ნედლი ექსტრაქტების კომპონენტების ანალიზმა აჩვენა, რომ რებაუდიოზიდ A-ს ფარდობითი რაოდენობა ულტრაბგერითი ექსტრაქციით მიღებულ ექსტრაქტებში გაიზარდა კლასიკური პროცესით მიღებულ ექსტრაქტებთან შედარებით და ულტრაბგერითი ექსტრაქციით მიღებულ ექსტრაქტებს ჰქონდათ უკეთესი ხარისხი.
Alupului და Lavric (2008) თავიანთ კვლევაში ადასტურებენ სტევიის ულტრაბგერითი ექსტრაქციის მაღალ ეფექტურობას და აღნიშნავენ, რომ Stevia rebaudiana-დან სტევიოზიდის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ტრადიციულ დალბობასთან შედარებით ორასჯერ ზრდის პროდუქტიულობას და ამცირებს დამუშავების დროს. (cf. Alupului A., Lavric V., 2008)

სტევიოზიდების ულტრაბგერითი შემდგომი დამუშავება

ულტრაბგერა არის საიმედო მეთოდი შერევის, შეზავებისა და ჰომოგენიზაციისთვის, ამიტომ ულტრაბგერა ხშირად გამოიყენება საბოლოო პროდუქტის რეცეპტურის შემუშავებისა და კომპონენტების შერევის დროს. როდესაც სტევიის ექსტრაქტი სითხეში უნდა გაიხსნას, ულტრაბგერა სწრაფი და ეფექტური მეთოდია ერთგვაროვანი ნარევის მოსამზადებლად – სიბლანტის მიუხედავად. ულტრაბგერითი გახსნა საშუალებას იძლევა მომზადდეს მაღალგაჯერებული და თუნდაც ზეგაჯერებული ხსნარები.

ულტრაბგერითი ექსტრაქციის სისტემები

Hielscher-ის პროდუქციის ასორტიმენტი თქვენს მოთხოვნებს აკმაყოფილებს – გჭირდებათ მცირე და საშუალო მოცულობების ექსტრაქცია ანალიზისა და კვლევისთვის თუ ექსტრაქცია ფართომასშტაბიანი კომერციული წარმოებისთვის. ჩვენი ულტრაბგერითი პროცესორების ასორტიმენტი მოიცავს ულტრაბგერით ლაბორატორიულ მოწყობილობებს, მაგიდის სისტემებს R&D-სა და საცდელი ქარხნებისთვის, ასევე სამრეწველო მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერით სისტემებს, რომლებსაც აქვთ მაქსიმუმ 16 000 ვატი ერთ ერთეულზე, რომლებიც მარტივად შეიძლება დაჯგუფდეს და კონტეინერში მოთავსდეს. ჩვენი ულტრაბგერითი აქსესუარების ფართო არჩევანი, როგორიცაა სონოტროდები, გამდინარე უჯრედები, რეაქტორები და ბუსტერები, საშუალებას გვაძლევს შევქმნათ მომხმარებლის საჭიროებებზე ზუსტად მორგებული სისტემის ოპტიმალური კონფიგურაცია.

ინვესტიცია

ყველა Hielscher ულტრაბგერითი მოწყობილობა დამზადებულია 24/7 მუშაობისთვის, რაც ნიშნავს, რომ ჩვენი მოწყობილობა უზრუნველყოფს ინვესტიციის სწრაფ ამონაგებს (RoI). Alupului et al. (2009) აღმოაჩინეს თავიანთი კვლევის დროს, რომ მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერის გამოყენების ეკონომიკური გამართლების ფაქტი, როგორც შედარებით დაბალფასიანი მეთოდის, არ უნდა იყოს უგულებელყოფილი. გარდა ამისა, ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის დამაჯერებელი ტექნიკა მისი მარტივი ექსპლუატაციისა და მნიშვნელოვანი ეფექტურობის გამო.