ვანილის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია – არათერმული მეთოდი
- ვანილის ექსტრაქტი არის არომატული ხსნარი, რომელიც ამოღებულია ვანილის წიპწებიდან ეთანოლისა და წყლის ხსნარში.
- მაღალი ხარისხის ვანილინის, როგორც არომატის, არომატისა და სურნელოვანი კომპონენტის წარმოებისთვის, საჭიროა ეფექტური, მაგრამ რბილი ექსტრაქციის ტექნიკა, რათა თავიდან აიცილოს დაშლა.
- ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის რბილი მექანიკური მოპოვების მეთოდი, რომელიც იძლევა ვანილინის მაღალ მოსავალს ძალიან მოკლე დროში.
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერა მაღალი ხარისხის ვანილინის ექსტრაქტებისთვის
როგორც მეორე ყველაზე ძვირადღირებული სანელებელი ზაფრანის შემდეგ, ვანილის წარმოება მოითხოვს ექსტრაქციის ეფექტურ მეთოდს, რომელიც ხელს უშლის ძვირფასი ეთერზეთების დეგრადაციას. ულტრაბგერითი მოპოვება კარგად არის ცნობილი და დამკვიდრებული, როგორც რბილი, არათერმული, მაგრამ ძალიან ეფექტური მეთოდი მცენარეული მასალისგან ბიოაქტიური ნაერთების გასათავისუფლებლად. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ეფუძნება აკუსტიკური კავიტაციის ფენომენს, რომელიც არის წმინდა მექანიკური მკურნალობა. ეს ხდის სონიკირებას სასურველ მეთოდად მგრძნობიარე ბიოაქტიური ნაერთების იზოლირებისთვის, როგორიცაა არომატული ნაერთები და ეთერზეთები, მაგ. ვანილინი, პოლიფენოლები ან ანტიოქსიდანტები ბოტანიკური ნივთიერებებისგან.
ვანილის ულტრაბგერითი ექსტრაქციის უპირატესობები
- უმაღლესი მოსავლიანობა
- მაღალსიჩქარიანი მოპოვება – წუთებში
- მაღალი ხარისხის ექსტრაქტები – რბილი, არათერმული
- მწვანე გამხსნელები (მაგ. წყალი/ეთანოლი)
- ეკონომიურად ეფექტური
- მარტივი და უსაფრთხო ოპერაცია
- დაბალი საინვესტიციო და საოპერაციო ხარჯები
- 24/7 ოპერაცია მძიმე მოვალეობის ქვეშ
- მწვანე, ეკოლოგიურად სუფთა მეთოდი
ვანილის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია – ჯგუფური ან უწყვეტი ნაკადის რეჟიმში
პარტია: ულტრაბგერითი მოპოვების პროცესები შეიძლება განხორციელდეს როგორც მარტივი სერიის პროცესები ან როგორც შიდა მკურნალობა, სადაც საშუალო მუდმივად იკვებება ულტრაბგერითი ნაკადის რეაქტორის მეშვეობით.
სერიული დამუშავება მარტივი პროცედურაა, სადაც მოპოვება ხდება ლოტად. Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ ულტრაბგერით პროცესორებს მცირე და დიდი პარტიებისთვის, ანუ 1ლ-დან 120ლ-მდე.
5-დან 10 ლ-მდე პარტიების დასამუშავებლად, ჩვენ გირჩევთ UP400 ქ (400W, ვიდეო ქვემოთ) sonotrode S24d22L2D-ით.
პარტიების დასამუშავებლად დაახლ. 120ლ, ჩვენ გირჩევთ UIP2000hdT (2kW, pic. მარჯვენა სვეტი ზედა) sonotrode RS4d40L4.
Sonicator UIP2000hdT ბოტანიკური ექსტრაქციისთვის 120ლ პარტიაში
ბოტანიკური ნივთიერებების ულტრაბგერითი მოპოვება ულტრაბგერითი UP400St
მოცულობისთვის დაახლ. 8ლ/წთ, ჩვენ გირჩევთ UIP4000hdT (4kW, სურ. მარჯვნივ) sonotrode RS4d40L3 და წნევით გამტარი ნაკადის უჯრედი FC130L4-3G0
ულტრაბგერითი ვანილის ექსტრაქციის შემთხვევის შესწავლა
ჯადჰავმა და სხვ. (2009) შეადარა ულტრაბგერითი დახმარებით ექსტრაქცია (UAE) და სოქსლეტის ექსტრაქცია. კვლევამ დაადასტურა, რომ ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მნიშვნელოვნად აძლიერებს ვანილინის გამოყოფას სოქსლეტის ექსტრაქციასთან შედარებით. სოქსლეტის დამუშავებისთვის საჭირო იყო სამუშაო ტემპერატურა 95°C, გამხსნელი/გახსნადი თანაფარდობა 66,67 მლ/გ და ექსტრაქციის დრო 8 სთ. შედეგად გამოშვება დაახლ. ვანილინი 180 ppm. ულტრაბგერითი დახმარებით ამოღებას (UAE) დასჭირდა მხოლოდ 1 სთ გამოშვება დაახლ. 140 ppm ვანილინი იმავე გამხსნელის/ხსნარის თანაფარდობით ოთახის ტემპერატურაზე.
რასოანდარი და სხვ. (2013) შეადარეს ვანილინის ექსტრაქციის ეფექტურობა 100 ვტ ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი აპარატის გამოყენებით (მაგ. UP100H), ულტრაბგერითი აბაზანა და ცხელი წყლის აბაზანა. მკვლევარებმა დაასკვნეს, რომ ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი არის ძლიერი ამოღების ინსტრუმენტი მისი მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი გამოკვლევის გამო. აქედან გამომდინარე, ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი აჯობებდა მოპოვების ალტერნატიულ მეთოდებს ვანილინის მსგავსი/ან უფრო მაღალი მოსავლიანობის მიცემით, რომელიც ამოღებულ იქნა მნიშვნელოვნად მოკლე დროში და გამხსნელის (ანუ ეთანოლის) ნაკლები მოხმარება.
მოპოვების სამი მეთოდის შედარება – ულტრაბგერითი ზონდი, ულტრაბგერითი აბაზანა, ცხელი წყლის აბაზანის ექსტრაქცია – აჩვენა, რომ ვანილინის ექსტრაქცია ყველაზე ეფექტური იყო ზონდ-სონიკაციისთვის 40% ეთანოლის (ვ/ვ) გამოყენებით 30°C გარემოს ტემპერატურაზე და ექსტრაქციის დროს 1 სთ. წყლის აბაზანის მოპოვება საჭიროებდა 50% ეთანოლის (v/v) კონცენტრაციას 56°C-ზე 15 საათის განმავლობაში.
UIP4000hdT – 4 კვტ ულტრაბგერითი ექსტრაქტორი უწყვეტი შიდა დამუშავებისთვის.
ულტრაბგერითი მოწყობილობა მაღალი ხარისხის ექსტრაქციისთვის
Hielscher Ultrasonics სპეციალიზირებულია მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი პროცესორების წარმოებაში ბოტანიკური პროდუქტებისგან მაღალი ხარისხის ექსტრაქტების წარმოებისთვის.
Hielscher-ის პროდუქციის ფართო პორტფოლიო მერყეობს პატარა, მძლავრი ლაბორატორიული ულტრაბგერითი აპარატებიდან დაწყებული, მყარ სკამზე და მთლიანად ინდუსტრიულ სისტემებამდე, რომლებიც აწვდიან მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერას ბიოაქტიური ნივთიერებების ეფექტური მოპოვებისა და იზოლაციისთვის (მაგ. კვერცეტინი, კოფეინს, კურკუმინი, ტერპენები და ა.შ.). ყველა ულტრაბგერითი მოწყობილობა 200 W რომ 16000 W აქვს ფერადი დისპლეი ციფრული მართვისთვის, ინტეგრირებული SD ბარათი მონაცემთა ავტომატური ჩაწერისთვის, ბრაუზერის დისტანციური მართვის პულტი და მრავალი სხვა მოსახერხებელი ფუნქცია. სონოტროდები და ნაკადის უჯრედები (ნაწილები, რომლებიც კონტაქტშია გარემოსთან) შეიძლება ავტოკლავირებული იყოს და ადვილად იწმინდება. ყველა ჩვენი ულტრაბგერითი აგებულია 24/7 მუშაობისთვის, საჭიროებს დაბალ მოვლას და არის მარტივი და უსაფრთხო მუშაობა.
ციფრული ფერადი დისპლეი იძლევა ულტრაბგერითი აპარატის მოსახერხებელი კონტროლის საშუალებას. ჩვენს სისტემებს შეუძლიათ მიწოდება დაბალიდან ძალიან მაღალ ამპლიტუდამდე. პოლიფენოლებისა და სხვა ბიოაქტიური ნაერთების, როგორიცაა ვანილინის ექსტრაქციისთვის, ჩვენ გთავაზობთ სპეციალურ ულტრაბგერითი სონოტროდებს (ასევე ცნობილია როგორც ულტრაბგერითი ზონდები ან რქები), რომლებიც ოპტიმიზებულია მაღალი ხარისხის აქტიური ნივთიერებების გონივრული იზოლაციისთვის. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აღჭურვილობის გამძლეობა იძლევა 24/7 მუშაობის საშუალებას მძიმე სამუშაოზე და მომთხოვნ გარემოში.
ულტრაბგერითი პროცესის პარამეტრების ზუსტი კონტროლი უზრუნველყოფს განმეორებადობას და პროცესის სტანდარტიზაციას.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500 მლ-მდე | 10-დან 200 მლ/წთ-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000 მლ-მდე | 20-დან 400 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400 ქ |
| 0.1-დან 20ლ-მდე | 0.2-დან 4ლ/წთ-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ-მდე | 2-დან 10ლ/წთ-მდე | UIP4000hdT |
| na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
Დაგვიკავშირდით! / Გვკითხე ჩვენ!
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი პროცესორები ლაბორატორიიდან პილოტამდე და სამრეწველო მასშტაბით.
ლიტერატურა/ცნობარი
- ველეს სუაზა, კატალინა (2016): მაღალი ხარისხის თხევადი ქრომატოგრაფიაზე დაფუძნებული ანალიტიკური მიდგომის ოპტიმიზაცია ბუნებრივი ვანილის ექსტრაქტის დასახასიათებლად. Thesis, Universitaria Lasallista, 2016 წ.
- Jadhav D. და სხვ. (2009): ვანილინის მოპოვება ვანილის წიპწებიდან: ჩვეულებრივი სოქსლეტის და ულტრაბგერითი დახმარებით მოპოვების შედარება. Journal of Food Engineering 93, 2009: 421–426.
- Rasoamandrary N. და სხვ. (2013): ვანილინის 4-ჰიდროქსი-3-მეთოქსიბენზალდეჰიდის გაუმჯობესებული ექსტრაქცია ვანილის მოშუშული ლობიოდან ულტრაბგერითი დახმარებით ექსტრაქციის გამოყენებით: ულტრაბგერითი დახმარებით და ცხელი წყლის აბაზანის ექსტრაქციის შედარება.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O'Donnell, Brijesh K. Tiwari (2020): ულტრაბგერითი ტექნოლოგია მცენარეული, ცხოველური და საზღვაო წყაროებიდან ბიოლოგიურად აქტიური მოლეკულების მოპოვებისთვის. TrAC ტენდენციები ანალიზურ ქიმიაში, ტომი 122, 2020 წ.
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
ულტრაბგერითი ექსტრაქციის მუშაობის პრინციპი
ინტენსიური ულტრაბგერითი ტალღების გამოყენება თხევად გარემოზე იწვევს კავიტაციას. კავიტაციის ფენომენი ადგილობრივად იწვევს ექსტრემალურ ტემპერატურებს, წნევას, გათბობა/გაგრილების სიჩქარეს, წნევის დიფერენციალურობას და საშუალო ათვლის ძალებს. როდესაც კავიტაციის ბუშტები იშლება მყარი ნივთიერების ზედაპირზე (როგორიცაა ნაწილაკები, მცენარეული უჯრედები, ქსოვილები და ა.შ.), მიკრო-ჯეტები და ნაწილაკთაშორისი შეჯახება წარმოშობს ისეთ ეფექტებს, როგორიცაა ზედაპირის პილინგი, ეროზია და ნაწილაკების დაშლა. გარდა ამისა, კავიტაციის ბუშტების აფეთქება თხევად მედიაში ქმნის მაკროტურბულენტობას და მიკრო შერევას.
სურ. 1: სტაბილური და გარდამავალი კავიტაციის ბუშტების შექმნა.
(ა) გადაადგილება, (ბ) გარდამავალი კავიტაცია, (გ) სტაბილური კავიტაცია, (დ) წნევა
[ადაპტირებულია Santos et al. 2009]
მცენარეული მასალის ულტრაბგერითი დასხივება ფრაგმენტებს მცენარეთა უჯრედების მატრიქსს და აძლიერებს მათი დატენიანებას. Chemat et al (2015) ასკვნიან, რომ ბიოაქტიური ნაერთების ულტრაბგერითი მოპოვება ბოტანიკური ნივთიერებებიდან არის სხვადასხვა დამოუკიდებელი ან კომბინირებული მექანიზმების შედეგი, მათ შორის ფრაგმენტაცია, ეროზია, კაპილარულობა, დეტექსტურაცია და სონოპორაცია. ეს ეფექტები არღვევს უჯრედის კედელს, აუმჯობესებს მასის გადაცემას გამხსნელის უჯრედში შეწოვით და ფიტო-ნაერთებით დატვირთული გამხსნელის გამოწოვით და უზრუნველყოფს სითხის მოძრაობას მიკრო-შერევით.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მცენარეთა უჯრედებიდან: მიკროსკოპული განივი განყოფილება (TS) გვიჩვენებს მოქმედების მექანიზმს უჯრედებიდან ულტრაბგერითი ამოღების დროს (გადიდება 2000x) [რესურსი: Vilkhu et al. 2011]
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია აღწევს ნაერთების ძალიან სწრაფ იზოლაციას - აჯობებს ექსტრაქციის ჩვეულებრივ მეთოდებს მოკლე პროცესის დროში, უფრო მაღალ მოსავლიანობაში და დაბალ ტემპერატურაზე. როგორც რბილი მექანიკური მკურნალობა, ულტრაბგერითი დახმარებით ექსტრაქცია თავიდან აიცილებს ბიოაქტიური კომპონენტების თერმულ დეგრადაციას და აჯობებს სხვა მეთოდებთან შედარებით, როგორიცაა ჩვეულებრივი გამხსნელი ექსტრაქცია, ჰიდროდისტილაცია, ან სოქსლეტი ექსტრაქცია, რომელიც ცნობილია სითბოსადმი მგრძნობიარე მოლეკულების განადგურებით. ამ უპირატესობების გამო, ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის სასურველი ტექნიკა ბოტანიკური ნივთიერებებისგან ტემპერატურისადმი მგრძნობიარე ბიოაქტიური ნაერთების გასათავისუფლებლად.
ვანილინი
ვანილი არის ღირებული არომატი, რომლის მიღება შესაძლებელია ვანილის გვარის ორქიდეებიდან, ძირითადად მექსიკური ჯიშის, ბრტყელფოთლიანი ვანილისგან (V. planifolia). ვანილის ორქიდეის უნიკალური არომატიზირებული ნაერთები გვხვდება მის ნაყოფში, რაც ყვავილის დამტვერვის შედეგად ხდება. ეს თესლის ღეროები არის დაახლოებით 1/3 x 6 ინჩი, მომწიფებისას მოყავისფრო წითელიდან შავამდე. ამ წიპწების შიგნით არის ზეთოვანი სითხე, სავსე პატარა თესლით. როგორც წიპწა, ასევე თესლი გამოიყენება ვანილინის წარმოებისთვის.
მიუხედავად იმისა, რომ ვანილინი არის ვანილის მცენარის ძირითადი არომატული ნაერთი, სუფთა ვანილის ექსტრაქტი შეიცავს რამდენიმე ასეულ დამატებით არომატულ ნაერთს, რაც ხელს უწყობს მის რთულ, ღრმა გემოს.
ვანილის ესენცია წარმოიქმნება ორი ფორმით, კერძოდ, ნამდვილი ვანილინის ესენცია ვანილის თესლიდან და ინდუსტრიულად სინთეზირებული ვანილინი. ნამდვილი თესლის ექსტრაქტი არის რამდენიმე ასეული სხვადასხვა ნაერთის კომპლექსური ნაზავი. ქიმიური ნაერთი ვანილინი – 4-ჰიდროქსი-3-მეთოქსიბენზალდეჰიდი – არის ნამდვილი ვანილის დამახასიათებელი გემოსა და არომატის მთავარი წვლილი და ვანილის დამუშავებული ლობიოს მთავარი არომატული კომპონენტი. ვანილინის გარდა, შეიძლება სხვა ქიმიურმა ნაერთებმა, როგორიცაა აცეტალდეჰიდი, ძმარმჟავა, ფურფურალი, ჰექსანოინის მჟავა, 4-ჰიდროქსიბენზალდეჰიდი, ევგენოლი, მეთილის ცინამატი და იზობუტირის მჟავა წვლილი შეიტანოს ვანილის კომპლექსურ არომატში.
ვანილის კულტურები
ბურბონ ვანილი ან ბურბონ-მადაგასკარის ვანილი მიიღება V. planifolia მცენარეებისგან, რომლებიც იზრდება ინდოეთის ოკეანის კუნძულებზე, როგორიცაა მადაგასკარი, კომორი და რეუნიონი, რომელსაც ადრე ეწოდებოდა ილ ბურბონი. Ტერმინი “ბურბონის ვანილი” აღწერს ასევე V. planifolia-სგან მიღებულ ვანილის გამორჩეულ არომატს.
მექსიკური ვანილი, რომელიც მოპოვებულია მშობლიური V. planifolia-დან, გაცილებით ნაკლები რაოდენობით იწარმოება. მექსიკური ვანილი ცნობილია და ბაზარზე ვანილის სახელით არის ცნობილი მისი წარმოშობის ქვეყნიდან, ვინაიდან V. planifolia მცენარის სამშობლო მესოამერიკაა.
ტაჰიტური ვანილი მოდის საფრანგეთის პოლინეზიიდან, დამზადებულია V. tahitiensis მცენარისგან. გენეტიკური ანალიზი აჩვენებს, რომ ეს სახეობა შესაძლოა იყოს V. planifolia და V. odorata-ს ჰიბრიდიდან.
დასავლეთ ინდური ვანილი მზადდება V. pompona-სგან, რომელიც იზრდება კარიბის ზღვის აუზსა და ცენტრალურ და სამხრეთ ამერიკაში.