Ultraskaņas vaniļas ekstrakcija – Ne-termiskā metode
- Vaniļas ekstrakts ir aromāta šķīdums, kas ekstrahēts no vaniļas pākstīm etanola un ūdens šķīdumā.
- Lai iegūtu augstas kvalitātes vanilīnu kā aromātu, garšu un smaržvielu, ir nepieciešama efektīva, bet maiga ekstrakcijas tehnika, lai novērstu sadalīšanos.
- Ultraskaņas ekstrakcija ir viegla mehāniska ekstrakcijas metode, kas ļoti īsā ekstrakcijas laikā dod augstu vanilīna ražu.
Augstas veiktspējas ultrasonics augstas kvalitātes vanilīna ekstraktiem
Kā otrajai dārgākajai garšvielai pēc safrāna vaniļas ražošanai nepieciešama efektīva ekstrakcijas metode, kas novērš vērtīgo ēterisko eļļu noārdīšanos. Ultraskaņas ekstrakcija ir labi pazīstama un izveidota kā viegla, netermiska, bet ļoti efektīva metode, lai atbrīvotu bioaktīvos savienojumus no augu materiāla. Ultraskaņas ekstrakcija ir balstīta uz akustiskās kavitācijas fenomenu, kas ir tīri mehāniska apstrāde. Tas padara ultraskaņu par vēlamo metodi jutīgu bioaktīvo savienojumu, piemēram, aromatizētāju savienojumu un ēterisko eļļu, piemēram, vanilīna, polifenolu vai antioksidantu izolēšanai no botāniskajiem produktiem.
Ultraskaņas vaniļas ekstrakcijas priekšrocības
- Augstākā raža
- Ātrgaitas ieguve – dažu minūšu laikā
- Augstas kvalitātes ekstrakti – Viegla, netermiska
- Zaļie šķīdinātāji (piemēram, ūdens/etanols)
- Rentablu
- Vienkārša un droša lietošana
- Zemas investīciju un darbības izmaksas
- 24/7 darbība lieljaudas režīmā
- Zaļa, videi draudzīga metode
Ultraskaņas vaniļas ekstrakcija – Partijas vai nepārtrauktas plūsmas režīmā
Partijas: Ultraskaņas ekstrakcijas procesus var darbināt kā vienkāršus partijas procesus vai kā inline apstrādi, kur barotne tiek nepārtraukti barota caur ultraskaņas caurplūdes reaktoru.
Partijas apstrāde ir vienkārša procedūra, kurā ekstrakcija tiek veikta pa partijām. Hielscher Ultrasonics piedāvā ultraskaņas procesorus mazām un lielām partijām, t.i. 1L līdz 120L.
Lai apstrādātu partijas no 5 līdz 10L, mēs iesakām UP400St (400W, video zemāk) ar sonotrode S24d22L2D.
Lai apstrādātu aptuveni 120L partijas, mēs iesakām UIP2000hdT (2kW, attēlā labā kolonna augšā) ar sonotrode RS4d40L4.
Sonicator UIP2000hdT botāniskajai ekstrakcijai 120L partijā
Botānisko izstrādājumu ultraskaņas ekstrakcija ar ultrasonicator UP400St
Tilpumam aptuveni 8L/min., mēs iesakām UIP4000hdT (4kW, attēlā pa labi) ar sonotrode RS4d40L3 un spiedošu plūsmas šūnu FC130L4-3G0
Ultraskaņas vaniļas ekstrakcijas gadījuma izpēte
(2009) salīdzināja ultrasoniski atbalstītu ekstrakciju (AAE) un Soxhlet ekstrakciju. Pētījums apstiprināja, ka ultraskaņas ekstrakcija ievērojami pastiprina vanilīna izdalīšanos, salīdzinot ar Soksleta ekstrakciju. Soxhlet apstrādei bija nepieciešama darba temperatūra 95 ° C, šķīdinātāja un izšķīdušās vielas attiecība 66,67 ml / g un ekstrakcijas laiks 8 stundas, kā rezultātā izdalījās aptuveni 180ppm vanilīna. Ekstrakcijai ar ultraskaņu (AAE) bija nepieciešama tikai 1 stunda, lai atbrīvotu aptuveni 140ppm vanilīna, izmantojot to pašu šķīdinātāja un izšķīdušās vielas attiecību istabas temperatūrā.
(2013) salīdzināja vanilīna ekstrakcijas efektivitāti, izmantojot 100W zondes tipa ultrasonikatoru (piemēram, UP100H), ultraskaņas vanna un karstā ūdens vanna. Pētnieki secināja, ka zondes tipa ultrasonikators ir spēcīgs ekstrakcijas rīks, pateicoties tā augstas intensitātes ultraskaņai. Tāpēc zondes tipa ultrasonikators pārspēja alternatīvās ekstrakcijas metodes, dodot līdzīgu / vai augstāku vanilīna ražu, kas ekstrahēta ievērojami īsākā ekstrakcijas laikā un mazākā šķīdinātāja (t.i., etanola) patēriņā.
Trīs ekstrakcijas metožu salīdzinājums – ultraskaņas zonde, ultraskaņas vanna, karstā ūdens vannas ekstrakcija – parādīja, ka vanilīna ekstrakcija bija visefektīvākā zondes apstrādei ar ultraskaņu, izmantojot 40% etanolu (v / v) apkārtējās vides temperatūrā 30 ° C un ekstrakcijas laikā 1 stundas. Ūdens vannas ekstrakcijai bija nepieciešama 50% etanola (V/V) koncentrācija 56 ° C temperatūrā 15 stundas.
UIP4000hdT – 4kW ultraskaņas nosūcējs nepārtrauktai inline apstrādei.
Ultraskaņas iekārtas augstas veiktspējas ekstrakcijai
Hielscher Ultrasonics ir specializējies augstas veiktspējas ultraskaņas procesoru ražošanā, lai ražotu augstas kvalitātes ekstraktus no botāniskajiem produktiem.
Hielscher plašais produktu portfelis svārstās no maziem, jaudīgiem laboratorijas ultrasonikatoriem līdz robustām stenda un pilnībā rūpnieciskām sistēmām, kas nodrošina augstas intensitātes ultraskaņu efektīvai bioaktīvo vielu ekstrakcijai un izolēšanai (piemēram, Quercetin, kofeīns, Kurkumīns, terpēni utt.). Visas ultraskaņas ierīces no 200W līdz 16 000W Ietver krāsainu displeju digitālajai vadībai, integrētu SD karti automātiskai datu ierakstīšanai, pārlūkprogrammas tālvadības pulti un daudzas citas lietotājam draudzīgas funkcijas. Sonotrodes un plūsmas šūnas (daļas, kas saskaras ar vidi) var būt autoklāvētas un viegli tīrāmas. Visi mūsu ultrasonikatori ir būvēti 24/7 darbībai, prasa zemu apkopi un ir viegli un droši darbināmi.
Digitālais krāsu displejs ļauj lietotājam draudzīgi kontrolēt ultrasonikatoru. Mūsu sistēmas spēj nodrošināt no zemām līdz pat ļoti augstām amplitūdām. Polifenolu un citu bioaktīvo savienojumu, piemēram, vanilīna, ekstrakcijai mēs piedāvājam īpašus ultraskaņas sonotrodes (pazīstami arī kā ultraskaņas zondes vai ragi), kas ir optimizēti augstas kvalitātes aktīvo vielu saprātīgai izolācijai. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj 24/7 darboties lieljaudas režīmā un prasīgā vidē.
Precīza ultraskaņas procesa parametru kontrole nodrošina reproducējamību un procesa standartizāciju.
Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
|---|---|---|
| 1 līdz 500 ml | 10 līdz 200 ml/min | UP100H |
| 10 līdz 2000 ml | 20 līdz 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 līdz 20L | 02 līdz 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
| n.p. | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
| n.p. | Lielāku | kopa UIP16000 |
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Augstas jaudas ultraskaņas procesori no laboratorijas līdz izmēģinājuma un rūpnieciskajam mērogam.
Literatūra/Atsauces
- Velez Suaza, Catalina (2016): Analītiskās pieejas optimizācija, kuras pamatā ir augstas izšķirtspējas šķidruma hromatogrāfija, dabiskā vaniļas ekstrakta raksturošanai. Disertācija, Lasallista Universitāte, 2016.
- (2009): Vanilīna ekstrakcija no vaniļas pākstīm: parastās soksleta un ultraskaņas ekstrakcijas salīdzinošais pētījums. Pārtikas inženierijas žurnāls 93, 2009: 421–426.
- (2013): uzlabota vanilīna 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehīda ekstrakcija no kaltētām vaniļas pupiņām, izmantojot ultraskaņas palīdzību: ultraskaņas un karstā ūdens vannas ekstrakcijas salīdzinājums.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O'Donnell, Brijesh K. Tiwari (2020): Ultraskaņas tehnoloģija bioloģiski aktīvo molekulu ekstrakcijai no augu, dzīvnieku un jūras avotiem. TrAC tendences analītiskajā ķīmijā, 122. sējums, 2020. gads.
Fakti, kurus ir vērts zināt
Ultraskaņas ekstrakcijas darba princips
Intensīvu ultraskaņas viļņu pielietošana šķidrā vidē izraisa kavitāciju. Kavitācijas parādība lokāli noved pie ekstremālām temperatūrām, spiediena, sildīšanas/dzesēšanas ātruma, spiediena starpības un augstiem bīdes spēkiem vidē. Kad kavitācijas burbuļi implodē uz cietvielu virsmas (piemēram, daļiņas, augu šūnas, audi utt.), Mikrostrūklas un starppriekšmetu sadursme rada tādas sekas kā virsmas lobīšanās, erozija un daļiņu sadalīšanās. Turklāt kavitācijas burbuļu implosija šķidrā vidē rada makro turbulences un mikro sajaukšanos.
Zīm. 1: Stabilu un pārejošu kavitācijas burbuļu izveide.
a) pārvietojums, b) pārejoša kavitācija, c) stabila kavitācija, d) spiediens
[adaptēts no Santos et al. 2009]
Augu materiāla fragmentu ultraskaņas araditācija augu šūnu matricu un uzlabo to pašu hidratāciju. Chemat et al (2015) secina, ka bioaktīvo savienojumu ultraskaņas ekstrakcija no botāniskajiem produktiem ir dažādu neatkarīgu vai kombinētu mehānismu rezultāts, ieskaitot sadrumstalotību, eroziju, kapilaritāti, deteksturāciju un sonoporāciju. Šie efekti izjauc šūnu sienu, uzlabo masas pārnesi, iespiežot šķīdinātāju šūnā un izsūcot fitosavienojumu, kas ielādēts šķīdinātājā, un nodrošina šķidruma kustību, mikrosajaucot.
Ultraskaņas ekstrakcija no augu šūnām: mikroskopiskā šķērsvirziena sekcija (TS) parāda darbības mehānismu ultraskaņas ekstrakcijas laikā no šūnām (palielinājums 2000x) [resurss: Vilkhu et al. 2011]
Ultraskaņas ekstrakcija nodrošina ļoti ātru savienojumu izolāciju – pārspējot parastās ekstrakcijas metodes īsākā procesa laikā, augstākā ražā un zemākā temperatūrā. Kā viegla mehāniska apstrāde, ultraskaņas ekstrakcija novērš bioaktīvo komponentu termisko degradāciju un izceļas salīdzinājumā ar citām metodēm, piemēram, parasto šķīdinātāju ekstrakciju, hidrodestilācijavai Sokslets ekstrakcija, kas, kā zināms, iznīcina karstumjutīgas molekulas. Šo priekšrocību dēļ ultraskaņas ekstrakcija ir vēlamā metode temperatūras jutīgu bioaktīvo savienojumu atbrīvošanai no botāniskajiem produktiem.
Vanilīna
Vaniļa ir vērtīgs aromāts, ko var iegūt no Vanilla ģints orhidejām, galvenokārt no Meksikas sugām, plakanlapu vaniļas (V. planifolia). Vaniļas orhidejas unikāli aromatizētie savienojumi ir atrodami tās augļos, kas rodas zieda apputeksnēšanas rezultātā. Šīs sēklu pākstis ir aptuveni 1/3 x 6 collas, ar brūngani sarkanu līdz melnu krāsu, kad tās ir nogatavojušās. Šo pākšu iekšpusē ir eļļains šķidrums, kas pilns ar sīkām sēklām. Vanilīna ražošanai izmanto gan pāksti, gan sēklas.
Lai gan vanilīns ir galvenais garšas savienojums vaniļas augā, tīrs vaniļas ekstrakts satur vairākus simtus papildu garšas savienojumu, kas veicina tā sarežģīto, dziļo garšu.
Vaniļas esence sastopama divos veidos, proti, īsta vanilīna esence no vaniļas sēklaudzes un rūpnieciski sintezēts vanilīns. Īsts sēklu ekstrakts ir komplekss maisījums no vairākiem simtiem dažādu savienojumu. Ķīmiskais savienojums vanilīns – 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehīds – ir galvenais īstas vaniļas raksturīgās garšas un aromāta veicinātājs un ir galvenais kaltēto vaniļas pupiņu garšas komponents. Bez vanilīna vanilīna vaniļas sarežģīto aromātu var veicināt arī citi ķīmiskie savienojumi, piemēram, acetaldehīds, etiķskābe, furfurols, heksānskābe, 4-hidroksibenzaldehīds, eigenols, metilcinnamāts un izobutirskābe.
Vaniļas šķirnes
Burbona vaniļa vai Burbona-Madagaskaras vaniļa tiek ražota no V. planifolia augiem, kas aug Indijas okeāna salās, piemēram, Madagaskarā, Komoru salās un Reinjonā, agrāk sauktas par Īles Burbonu. Termins “Burbona vaniļa” apraksta arī īpatnējo vaniļas aromātu, kas iegūts no V. planifolia.
Meksikas vaniļa, kas iegūta no vietējās V. planifolia, tiek ražota daudz mazākos daudzumos. Meksikas vaniļa ir pazīstama un tiek tirgota kā vaniļa no tās izcelsmes zemes, jo V. planifolia auga dzimtene ir Mesoamerica.
Tahitian vaniļa nāk no Franču Polinēzijas, kas ražota no V. tahitiensis rūpnīcas. Ģenētiskā analīze liecina, ka šī suga, iespējams, ir šķirne no V. planifolia un V. odorata hibrīda.
Rietumindijas vaniļa ir izgatavota no V. pompona, kas tiek audzēta Karību jūras reģionā un Centrālajā un Dienvidamerikā.