Ultraschall Extraktioun a Konservatioun
Ultraschall Extraktioun a Konservatioun benotzt Kraaft Ultraschall fir d'Zerfall vun Zellstrukturen (Lysis). D'Zellen briechen mat Ultraschall resultéieren an héich effizient Extraktioun vun intrazelluläre Verbindungen wéi och mikrobieller Inaktivéierung. Wéinst villen Virdeeler gëtt Ultraschall vill benotzt fir Extraktioun a Konservatioun an der Liewensmëttelindustrie. Léiert méi iwwer d'Virdeeler vun der Ultraschallextraktioun a Liewensmëttelveraarbechtung!
Power Ultraschall fir d'Extraktioun an d'Konservatioun vu Liewensmëttel a Botanik
Ultraschall Extraktioun: Ultrasonic Extraktioun ass e Prozess deen héichfrequenz Tounwellen benotzt fir Verbindungen aus verschiddene Materialien wéi Planzen, Uebst a Geméis ze extrahieren. De Prozess beinhalt d'Benotzung vun Ultraschallwellen fir Héichdrockblasen an engem flëssege oder semi-festem Material ze kreéieren, wat séier zesummeklappt, intensiv Hëtzt an Drock generéiert, déi d'Zellmauer vum Material stéieren an déi gewënschte Verbindungen entloossen.
Den Aarbechtsprinzip vun der Ultraschallextraktioun a Konservatioun
De Grondprinzip hannert Ultraschallextraktioun baséiert op dem Phänomen bekannt als akustesch Kavitatioun. Wann eng Flëssegkeet op Ultraschallwellen mat héijer Intensitéit a gerénger Frequenz (ongeféier 20 kHz) ausgesat ass, generéiert se Drockwellen, déi kleng Vakuumblasen an der Flëssegkeet kreéieren. Dës Blasen wuessen an der Gréisst wéi d'Intensitéit vum Ultraschall eropgeet, a wann se eng gewësse Gréisst erreechen, kollapsen se plötzlech a gewalteg, generéieren eng Schockwelle an entloossen Energie a Form vun Hëtzt an Drock.
Dëse Prozess verursaacht mechanesch Ënnerbriechung vun den Zellmaueren, déi gewënschte Verbindungen aus dem Material an de flëssege Léisungsmëttel befreien. Déi verëffentlecht Verbindunge kënnen dann aus dem Léisungsmëttel getrennt ginn mat Standard Trennungstechniken wéi Filtratioun oder Zentrifugéierung.
Ultrasonicator UP400St fir déi effizient net-thermesch Extraktioun vu Planzmaterial.
Ultraschall Konservatioun: Ultrasonic Konservatioun baséiert op déiselwecht Kavitational Effekter wéi Ultraschallextraktioun. Fir d'Erhaalung gëtt Kraaft-Ultraschall applizéiert fir d'Haltdauer vu perishable Liewensmëttel ze verlängeren andeems se héichfrequenz Tounwellen benotzt fir de Wuesstum vu Mikroorganismen ze hemmen, déi Verschwendung verursaachen. De Prozess involvéiert d'Iessen un Ultraschallwellen auszesetzen, déi d'Zellmauere vu Bakterien, Hefen a Schimmel stéieren, wat zu hirer Zerstéierung oder Hemmung féiert.
Dëse Prozess verursaacht mechanesch Stéierung vun den Zellmauere vu Mikroorganismen, wat zu hirer Zerstéierung oder Hemmung féiert. Ultraschallwellen kënnen och d'Permeabilitéit vun Zellmembranen erhéijen, sou datt Konservéierungsmëttel an aner antimikrobiell Agenten d'Mikroorganismen méi effektiv penetréieren an ëmbréngen.
Ultrasonic Konservatioun ass léiwer iwwer traditionell Konservéierungsmethoden well et verschidde Virdeeler bitt wéi méi kuerz Veraarbechtungszäit, méi héich Effizienz, an d'Fäegkeet fir déi natierlech Eegeschaften an Aromen vum Iessen ze erhaalen. Et gëtt an enger breet Palette vu Liewensmëttelprodukter wéi Zosen, Jusen, Mëllechprodukter, Eeër a Fleesch benotzt fir hir Haltbarkeet ze verlängeren an hir Sécherheet ze garantéieren.
D'Ultraschallextraktioun an d'Konservatiounstechnik gëtt léiwer iwwer traditionell Extraktioun a Konservéierungsmethoden, well et verschidde Virdeeler bitt wéi méi séier Extraktiounsraten, exzellent Produktqualitéit, méi héich Ausbezuele, reng mechanesch net-thermesch Behandlung an d'Fäegkeet fir eng méi breet Palette vu Verbindungen ze extrahieren. Et gëtt an enger breet Palette vun Industrien wéi Iessen a Gedrénks, Medikamenter a Kosmetik benotzt.
Mächteg Ultraschall Kavitatioun um Hielscher UIP1000hdT Cascatrode
Ultraschall Protein an Enzym Extraktioun
Besonnesch d'Extraktioun vun Enzymen a Proteinen, déi an Zellen an subzelluläre Partikelen gespäichert sinn, ass eng eenzegaarteg an effektiv Uwendung vum Ultraschall mat héijer Intensitéit, well d'Extraktioun vun organesche Verbindungen, déi am Kierper vu Planzen a Somen enthale sinn, duerch e Léisungsmëttel ka wesentlech verbessert ginn. Dofir huet Ultraschall e potenzielle Virdeel an der Extraktioun an Isolatioun vun neie potenziell bioaktive Komponenten, zB aus net-benotzten Nebenproduktstroum geformt an aktuellen Prozesser. Ultraschall kann och hëllefe fir d'Effekter vun der Enzymbehandlung ze verstäerken, an doduerch d'Quantitéit un Enzym ze reduzéieren déi néideg ass oder d'Ausbezuele vun extrahéierbare relevante Verbindungen erhéijen.
Ultraschall Extraktioun vu Lipiden a Proteinen
Ultrasonication ass oft benotzt der Reduktioun vun Fetten a Proteinen aus Planz Some, wéi soybeans (e.g. Miel oder defatted soybeans) oder aner Ueleg Some ze verbesseren. An dësem Fall, erliichtert d'Zerstéierung vun der Zell Mauere de (kal oder waarm) pressen an domat de Reschtoffall Ueleg oder Fett am pressen Kuch reduzéiert.
Den Afloss vun der kontinuéierlecher Ultraschallextraktioun op d'Ausbezuelung vum dispergéierte Protein gouf vum Moulton et al. D'Sonicatioun huet d'Erhuelung vum dispergéierte Protein progressiv erhéicht wéi de Flake / Léisungsmëttelverhältnis vun 1:10 op 1:30 geännert huet. Et huet gewisen datt Ultraschall fäeg ass Sojaprotein bei bal all kommerziellen Duerchgang ze peptiséieren an datt d'Sonicatiounsenergie déi erfuerderlech war déi niddregst, wann méi déck Schläim benotzt goufen.
Ultraschall Isolatioun vu phenolesche Verbindungen an Anthocyanine
Enzymen of, wéi pectinases, cellulases an hemicellulases sinn zu Jus Veraarbechtung fir dauert Zell Maueren an verbesseren déi de Jus extractability oft benotzt. D'Stéierungen vun der Zell Mauer Matrixentgasung verëffentlecht och Deeler, wéi phenolic awer nees Jus. Ultraschall verbessert Prozess Reduktioun an dofir op eng Erhéijung vun der phenolic Massa, Alkaloïden a Jus nozeginn nodeems kann, allgemeng an der Press Kuch lénks.
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. “US Behandlung vun méi wéi 15% vun der Konzentratioun vun phenolic awer vun bilberry Jus Erhéijung. […] Den Afloss vum US (Ultraschall) war méi groussen mat schwaarz roude Kréichelen, déi zu Jus Veraarbechtung wéi bilberries wéinst hirem héijen Inhalt vun pectin a verschiddene Zell Mauer Architektur méi usprochsvollen Friichten sinn. […vun benotzt US (Ultraschall) Behandlung no Aktivitéit incubation] der Konzentratioun vun phenolic awer an de Jus vun 15-25% geklomm.” (cf. Mokkila et al., 2004)
Ultrasonicator UIP6000hdT an enger industrieller Installatioun vu kontinuéierlecher Extraktioun.
Microbial an Aktivitéit Inactivation
Mikrobiell an Enzyminaktivéierung (Konservatioun), zB an Uebstjusen a Saucen ass eng aner Applikatioun vum Ultraschall an der Liewensmëttelveraarbechtung. Haut ass d'Konservatioun duerch Erhéijung vun der Temperatur fir kuerz Zäitperioden (Pasteuriséierung) nach ëmmer déi heefegst Veraarbechtungsmethod fir mikrobieller oder Enzyminaktivéierung, déi zu méi laanger Haltbarkeet (Konservatioun) féiert. Wéinst der Belaaschtung fir héich Temperaturen, kënnt déi konventionell thermesch Pasteuriséierung dacks Nodeeler fir Liewensmëttelprodukter.
D'Produktioun vun neien Substanzen aus Hëtzt-catalyzed Reaktioune an d'Rechter vun macromolecules souwéi der Deformatiounen vun Planz an Déier Strukturen kann zu engem Verloscht vu Qualitéit reduzéieren. thermesch Behandlung kënnen also, verursaache well hire Restaurant vum Ophtalmolog Attributer, i.e. Textur, Aroma, Faarf, richen, an muss Qualitéiten, i.e. Vitaminnen a Proteinen. Ultraschall ass eng efficace Net-thermesch (kléng) Veraarbechtung Alternativ.
Am Géigesaz zu konventionelle Wärmebehandlungen benotzt d'Ultraschallkonservatioun d'Energie- a Schéierkraaft vun der akustescher Kavitatioun fir Enzymen ze inaktivéieren. Op genuch nidderegen Niveauen vun der Sonikatioun kënnen strukturell a metabolesch Verännerungen an Zellen optrieden ouni hir Zerstéierung. D'Aktivitéit vu Peroxidase, déi an de meeschte réi an onblanchéierten Uebst a Geméis fonnt gëtt a besonnesch mat der Entwécklung vun Off-Aromaen a brong Pigmenter verbonne ka sinn, kann wesentlech reduzéiert ginn duerch d'Benotzung vun Ultraschall. Thermoresistent Enzyme, wéi Lipase a Protease, déi d'ultra-héich Temperaturbehandlung widderstoen an déi d'Qualitéit an d'Haltdauer vun der Hëtztbehandelt Mëllech an aner Tagebuchprodukter reduzéiere kënnen, kënne méi effektiv inaktivéiert ginn duerch déi simultan Uwendung vun Ultraschall, Hëtzt an Drock (MTS).
Ultraschall huet säi Potenzial bewisen an der Zerstéierung vu Liewensmëttel-gebuerene Pathogenen, wéi E.coli, Salmonellen, Ascaris, Giardia, Cryptosporidium Zysten, a Poliovirus.
Gëeegent fir: Konservatioun vu Gebeess, Marmelade oder Toppings, Uebstjusen a Saucen, Fleeschprodukter, Mëllech a Glace.
Synergien vun Ultraschall mat Temperatur an den Drock
Ultrasonication ass oft méi effikass wann mat anere Anti-microbial Methoden kombinéiert, wéi:
- Thermo-sonication, i.e. Hëtzt an Ultraschall
- MANO-sonication, i.e. Drock an Ultraschall
- MANO-Thermo-sonication, i.e. Drock, Hëtzt an Ultraschall
D'kombinéiert Applikatioun vun Ultraschall mat Hëtzt an / oder Drock ass recommandéiert fir Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae, an Aeromonas hydrophila.
Ultraschall vs Aner Liewensmëttelkonservatiounstechniken
Am Géigesaz zu anere thermeschen an net-thermesche Prozesser, wéi Héichdrockhomogeniséierung, Hëtztpasteuriséierung, héije hydrostateschen Drock (HP), kompriméiert Kuelendioxid (cCO2) an superkritesch Kuelendioxid (ScCO2), héich elektresch Feldimpulsen (HELP) oder Mikrowell, Ultraschall kann einfach am Labo oder Bank-Top Skala getest ginn – generéiert reproducible Resultater fir Skala-up. D'Intensitéit an d'Kavitatiounseigenschaften kënnen einfach un de spezifesche Extraktiounsprozess adaptéiert ginn fir spezifesch Ziler ze zielen. Amplitude an Drock kënnen an enger breeder Palette variéiert ginn, zB fir déi energieeffizient Extraktiounsopstellung z'identifizéieren.
Aner Virdeeler verbonne mat der Benotzung vun der Ultraschallsonde-Typ Extraktioun sinn einfach Handhabung vum Extrait, séier Ausféierung, keng Reschter, héich Ausbezuelung, ëmweltfrëndlech, verstäerkte Qualitéit a Präventioun vun Extraktdegradatioun.
(cf. Chemat et al., 2011)
- Méi komplett Auszug
- Net-thermesch Erhaalung
- Méi héich Ausbezuelen
- Héich Nährstoffer, Premium Liewensmëttelqualitéit
- schnelle Prozess
- Kale / net thermesche Prozess
- Einfach a sécher ze bedreiwen
- niddreg Wartung
High Performance Ultrasonicators fir Extraktioun a Konservatioun
Hielscher Ultrasonics designt, fabrizéiert a verdeelt High-Performance Ultrasonicatoren fir effizient Extraktioun a Konservatioun. Hielscher Ultraschallausrüstung fir Extraktioun a Liewensmëttelkonservatioun ze benotzen ass eng mächteg Veraarbechtungstechnologie déi net nëmme sécher an ëmweltfrëndlech, awer och effizient a wirtschaftlech applizéiert ka ginn. Den Homogeniséierungs- a Konservéierungseffekt ka ganz einfach fir all flësseg oder pasteähnlech Liewensmëttelprodukt benotzt ginn, dorënner Uebstjusen a Puree (zB Orange, Äppel, Grapefruit, Mango, Drauwe, Plum) souwéi fir Geméiszosen a Zoppen (zB Tomatenzooss) oder Spargelzopp), Molkerei, Eeër a Fleesch.
Eise Portfolio vun Ultraschallhomogenisatoren an Extraktoren rangéiert vun handgehalen, portable Geräter bis voll industriell Produktiounssystemer fir d'Inline Veraarbechtung vu grousse Volumen op kommerziell Skala.
Design, Fabrikatioun a Berodung – Qualitéit Made in Germany
Hielscher Ultraschaller si bekannt fir hir héchst Qualitéit an Designnormen. Robustheet an einfach Operatioun erlaben déi glat Integratioun vun eisen Ultraschaller an industriellen Ariichtungen. Rau Konditiounen an erfuerderlech Ëmfeld ginn einfach vun Hielscher Ultraschaller gehandhabt.
Hielscher Ultrasonics ass eng ISO zertifizéiert Firma a setzt spezielle Wäert op High-Performance Ultrasonicatoren mat modernste Technologie a Benotzerfrëndlechkeet. Natierlech sinn Hielscher Ultraschaller CE konform an entspriechen d'Ufuerderunge vun UL, CSA a RoHs.
D'Tabellner ënnert Iech en Indikatioun vun der ongeféieren Veraarbechtkapazitéit vun eisem Ultraschall:
| Konte gefouert QShortcut | Duerchflossrate | recommandéiert Comments |
|---|---|---|
| 0.5 an 1,5mL | na | VialTweeter | 1 bis 500mL | 10 bis 200mL / min | UP100H |
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL / min | UP200Ht, An UP400St |
| 0.1 bis 20L | 0.2 bis 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L / min | UIP4000hdT |
| 15 bis 150 l | 3 bis 15 l/min | UIP6000hdT |
| na | 10 bis 100L / min | UIP16000 |
| na | méi grouss | Stärekoup vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall-Homogeniséierer fir Uwendungen, Dispersioun, Emulgatioun an Extraktioun am Labo, Pilot an industrieller Skala ze vermëschen.
Literatur / Referenzen
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Farid Chemat, Zill-e-Huma, Muhammed Kamran Khan (2011): Applications of ultrasound in food technology: Processing, preservation and extraction. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 18, Issue 4, 2011. 813-835.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Casiraghi A., Gentile A., Selmin F., Gennari C.G.M., Casagni E., Roda G., Pallotti G., Rovellini P., Minghetti P. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa for Medicinal Purpose. Pharmaceutics. 14(12), 2022.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Allinger, H. (1975): American Laboratory, 7 (10), 75 (1975). Bar, R. (1987): Ultrasound Enhanced Bioprocesses, in: Biotechnology and Engineering, Vol. 32, Pp. 655-663 (1987).
- El’piner, I.E. (1964): Ultrasound: Physical, Chemical, and Biological Effects (Consultants Bureau, New York, 1964), 53-78.
- Kim, S.M. und Zayas, J.F. (1989): Processing parameter of chymosin extraction by ultrasound; in J. Food Sci. 54: 700.
- Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K (2004): Combining power ultrasound with enzymes in berry juice processing, at: 2nd Int. Conf. Biocatalysis of Food and Drinks, 19-22.9.2004, Stuttgart, Germany.
- Moulton, K.J., Wang, L.C. (1982): A Pilot-Plant Study of Continuous Ultrasonic Extraction of Soybean Protein, in: Journal of Food Science, Volume 47, 1982.
- Mummery, C.L. (1978): The effect of ultrasound on fibroblasts in vitro, in: Ph.D. Thesis, University of London, London, England, 1978.
Fakten Wësse wat weess
Ultraschall Zellverständnis
Ënnert intensiver Sonikatioun kënnen Enzyme oder Proteine aus Zellen oder subzelluläre Organellen als Resultat vun der Zellzerbriechung verëffentlecht ginn. An dësem Fall ass d'Verbindung, déi an e Léisungsmëttel opgeléist gëtt, an enger onlöslecher Struktur zougemaach. Fir et ze extrahieren, muss d'Zellmembran zerstéiert ginn. Zell Stéierungen ass e sensiblen Prozess, well d'Fähegkeet vun der Zell Mauer héich osmoteschen Drock bannen ze widderstoen. Gutt Kontroll vun der Zellstéierung ass erfuerderlech, fir eng onbehënnert Verëffentlechung vun all intrazelluläre Produkter ze vermeiden, dorënner Zellschutt an Nukleinsäuren, oder Produktdenaturatioun.
Ultrasonication déngt als gutt-Kontroll bedeit fir Zell Verfall. Fir dës, déi de mechanesch Effekter vun Ultraschall méi schnell a méi komplett Pénétratioun vun Léisungsmëttelbad nees bewosst Material a Mass Transfermaart verbesseren. Ultraschall Erfolleg grouss Pénétratioun vun e Léisungsmëttelbad an enger Planz Otemschwieregkeeten a verbessert d'Mass Transfert. Ultrasonic Wellen cavitation generéieren desorganiséieren Zell Maueren an der Verëffentlechung vun Matrixentgasung Komponente erliichtert.
Ultraschall verbessert Mass Transfer fördert Extraktioun
Am Allgemengen kann Ultraschall zu enger Permeabiliséierung vun Zellmembranen zu Ionen féieren, an et kann d'Selektivitéit vun den Zellmembranen wesentlech reduzéieren. D'mechanesch Aktivitéit vum Ultraschall ënnerstëtzt d'Diffusioun vu Léisungsmëttelen an den Tissu. Wéi Ultraschall d'Zellmauer mechanesch duerch d'Kavitatiounsschéierkraaft brécht, erliichtert et den Transfer vun der Zell an de Léisungsmëttel. D'Partikelgréisstreduktioun duerch d'Ultraschallkavitatioun erhéicht d'Uewerfläch am Kontakt tëscht der fester an der flësseger Phase.
Ultraschall Lysis an Inaktivéierung vun E.coli
Fir kleng Quantitéite vu rekombinante Proteinen ze produzéieren fir d'Studie an d'Charakteriséierung vun hire biologeschen Eegeschaften, ass E.coli d'Bakterie vun der Wiel. Purification Tags, zB Polyhistidin Schwanz, Beta-Galactosidase, oder Maltose-bindende Proteinen, ginn allgemeng mat rekombinante Proteine verbonnen fir se vun Zellextrakter ze trennen mat enger Rengheet genuch fir déi meescht analytesch Zwecker. Ultrasonication erlaabt d'Protein Verëffentlechung maximal ze maximéieren, besonnesch wann d'Produktiounsausbezuelung niddereg ass an d'Struktur an d'Aktivitéit vum rekombinante Protein erhaalen.
Ultraschall Oxidatioun
Bei kontrolléierten Intensitéiten kann d'Uwendung vum Ultraschall fir Biotransformatioun a Fermentatioun gutt zu enger verstäerkter Bioveraarbechtung féieren, wéinst induzéierter biologescher Effekter a wéinst erliichtert cellulärer Massentransfer. Den Afloss vun der kontrolléierter Applikatioun vum Ultraschall (20kHz) op d'Oxidatioun vum Cholesterol zu Cholestenon duerch Rouszellen vum Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (fréier Nocardia erythropolis) gouf vum Bar (1987) ënnersicht.
Dëse System ass typesch fir mikrobiell Transformatioune vu Sterolen a Steroiden an deem de Substrat an d'Produkter Waasserinlöslech Feststoffer sinn. Dofir ass dëse System zimlech eenzegaarteg datt souwuel d'Zellen wéi och d'Feststoffer dem Effekt vum Ultraschall ënnerleien. Bei enger genuch gerénger Ultraschallintensitéit, déi d'strukturell Integritéit vun den Zellen bewahrt huet an hir metabolesch Aktivitéit behalen huet, huet de Bar eng bedeitend Verbesserung vun de kineteschen Tauxe vun der Biotransformatioun bei mikrobiellen Schläimen vun 1,0 an 2,5 g / L Cholesterin beobachtet wann se fir 5s all 10mn sonikéiert goufen. eng Leeschtung vun 0,2W/cm². Ultraschall huet keen Effekt op d'enzymatesch Oxidatioun vum Cholesterin (2,5g / L) duerch Cholesterinoxidase gewisen.
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall Homogeniséierer aus Labo ze industriell Gréisst.