Ultrasone extractie en conservering

Ultrasone extractie en bewaring maakt gebruik van ultrageluid voor de desintegratie van celstructuren (lysis). Het breken van cellen met ultrasoon geluid resulteert in een zeer efficiënte extractie van intracellulaire verbindingen en inactivatie van micro-organismen. Vanwege de vele voordelen wordt ultrasoontechniek veel gebruikt voor extractie en conservering in de levensmiddelenindustrie. Lees meer over de voordelen van ultrasone extractie en voedselverwerking!

Ultrasoon vermogen voor de extractie en conservering van levensmiddelen en planten

Ultrasone extractie: Ultrasone extractie is een proces waarbij geluidsgolven met een hoge frequentie worden gebruikt om verbindingen te extraheren uit diverse materialen zoals planten, fruit en groenten. Het proces omvat het gebruik van ultrasone golven om in een vloeibaar of halfvast materiaal bellen onder hoge druk te creëren, die snel instorten, waardoor intense hitte en druk ontstaan die de celwanden van het materiaal verstoren en de gewenste verbindingen vrijmaken.

Het werkingsprincipe van ultrasone extractie en conservering

Het basisprincipe achter ultrasone extractie is gebaseerd op het verschijnsel dat bekend staat als akoestische cavitatie. Wanneer een vloeistof wordt blootgesteld aan ultrasone golven met een hoge intensiteit en een lage frequentie (ongeveer 20 kHz), ontstaan drukgolven die minuscule vacuümbelletjes in de vloeistof doen ontstaan. Deze belletjes worden groter naarmate de intensiteit van het ultrageluid toeneemt, en wanneer zij een bepaalde omvang bereiken, storten zij plotseling en heftig ineen, waarbij een schokgolf wordt opgewekt en energie vrijkomt in de vorm van warmte en druk.
Dit proces veroorzaakt een mechanische verstoring van de celwanden, waardoor de gewenste verbindingen uit het materiaal vrijkomen in het vloeibare oplosmiddel. De vrijgekomen verbindingen kunnen vervolgens van het oplosmiddel worden gescheiden met behulp van standaard scheidingstechnieken zoals filtratie of centrifugatie.

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Ultrasone batch-extractie van alkaloïden uit plantaardig materiaal met behulp van de ultrasone sonde UP400St.

ultrasonicator UP400St voor de efficiënte niet-thermische extractie van plantaardig materiaal.

Ultrasone conservering: Ultrasone conservering is gebaseerd op dezelfde cavitatie-effecten als ultrasone extractie. Bij conservering wordt ultrageluid toegepast om de houdbaarheid van bederfelijke levensmiddelen te verlengen door hoogfrequente geluidsgolven te gebruiken om de groei te remmen van micro-organismen die bederf veroorzaken. Het proces houdt in dat het voedsel wordt blootgesteld aan ultrasone golven die de celwanden van bacteriën, gisten en schimmels verstoren, waardoor deze worden vernietigd of geremd.
Dit proces veroorzaakt een mechanische verstoring van de celwanden van micro-organismen, waardoor deze worden vernietigd of geremd. Ultrasone golven kunnen ook de permeabiliteit van de celmembranen vergroten, waardoor conserveringsmiddelen en andere antimicrobiële stoffen kunnen binnendringen en de micro-organismen doeltreffender kunnen doden.
Ultrasone conservering geniet de voorkeur boven traditionele conserveringsmethoden omdat het verschillende voordelen biedt, zoals een kortere verwerkingstijd, een hogere efficiëntie en de mogelijkheid om de natuurlijke eigenschappen en smaken van het voedsel te behouden. Het wordt gebruikt in een groot aantal levensmiddelen zoals sauzen, sappen, zuivelproducten, eieren en vlees om de houdbaarheid te verlengen en de veiligheid ervan te garanderen.

De ultrasone extractie- en conserveringstechniek geniet de voorkeur boven traditionele extractie- en conserveringsmethoden omdat zij verschillende voordelen biedt, zoals een snellere extractie, een uitstekende productkwaliteit, een hogere opbrengst, een zuiver mechanische niet-thermische behandeling en de mogelijkheid om een breder scala van verbindingen te extraheren. De techniek wordt gebruikt in een groot aantal industrieën, zoals de levensmiddelen- en drankenindustrie, de farmaceutische industrie en de cosmetische industrie.

Ultrasone botanische extractie geeft hogere opbrengsten. De Hielscher UIP2000hdT, 2000 watt homogenisator is krachtig genoeg om batches van 10 liter tot 120 liter gemakkelijk te extraheren.

Ultrasone extractie van planten - 30 Liter / 8 Gallon Batch

Video miniatuur

Krachtige ultrasone cavitatie bij Hielscher Cascatrode

Krachtige ultrasone cavitatie bij Hielscher UIP1000hdT Cascatrode

Ultrasone eiwit- en enzymextractie

Met name de extractie van in cellen en subcellulaire deeltjes opgeslagen enzymen en eiwitten is een unieke en doeltreffende toepassing van ultrageluid met hoge intensiteit. Daarom heeft ultrageluid een potentieel voordeel bij de extractie en isolatie van nieuwe potentieel bioactieve componenten, bijvoorbeeld uit niet-gebruikte bijproductstromen die bij de huidige processen ontstaan. Ultrasoon geluid kan ook helpen om de effecten van enzymbehandeling te intensiveren en daardoor de benodigde hoeveelheid enzym te verminderen of de opbrengst van extraheerbare relevante verbindingen te verhogen.

Ultrasone extractie van lipiden en eiwitten

Ultrasone trillingen wordt vaak gebruikt om de winning van lipiden en eiwitten uit plantaardige zaden, zoals sojabonen (bijvoorbeeld meel of ontvette sojabonen) of andere oliezaden verbeteren. In dit geval is de vernietiging van de celwanden vergemakkelijkt het persen (koud of warm) en vermindert daardoor de resterende olie of vet in de koek persen.

De invloed van continue ultrasone extractie op de opbrengst van gedispergeerd eiwit werd aangetoond door Moulton et al. De sonificatie verhoogde de opbrengst van gedispergeerd eiwit geleidelijk naarmate de verhouding vlokken/oplosmiddel veranderde van 1:10 tot 1:30. Zij toonden aan dat ultrageluid soja-eiwit kan peptiseren bij vrijwel elke commerciële verwerkingscapaciteit en dat de vereiste sonificatie-energie het laagst was wanneer dikkere slurries werden gebruikt.

Ultrasone isolatie van fenolische verbindingen en anthocyanen

Enzymen, zoals pectinasen, cellulasen en hemicellulasen worden veel gebruikt in sap verwerken om celwanden degraderen en verbetering van de extraheerbaarheid het sap. De verstoring van de celwand matrix ook releases componenten, zoals fenolverbindingen in het sap. Echografie verbetert het extractieproces en kan daarom leiden tot een verhoging van de fenolverbinding, alkaloïden en sapopbrengst, gewoonlijk links in de perskoek.

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 afloop verhogen van de concentratie van fenolische verbindingen met bosbessen sap met meer dan 15%. […] De invloed van de VS (ultrageluid) was significant met zwarte bessen, die meer uitdagende bessen op sap verwerken dan bosbessen zijn vanwege hun hoge gehalte aan pectine en verschillende celwand architectuur. […] De concentratie van fenolische verbindingen in het sap toe met 15-25% door US (ultrasoon) behandeling na incubatie enzym.” (cf. Mokkila et al., 2004)
 

In deze presentatie laten we je kennismaken met de productie van botanische extracten. We leggen uit wat de uitdagingen zijn bij het produceren van botanische extracten van hoge kwaliteit en hoe een sonicator u kan helpen deze uitdagingen te overwinnen. Deze presentatie laat zien hoe ultrasone extractie werkt. U leert welke voordelen u kunt verwachten bij het gebruik van een sonicator voor extractie en hoe u een ultrasone extractor kunt implementeren in uw productie van extracten.

Ultrasone botanische extractie - Hoe sonicators gebruiken om botanische verbindingen te extraheren

Video miniatuur

 

Industriële sonde-ultrasoneur UIP6000hdT (6kW, 20kHz) met flowcelreactor voor continue ultrasone verwerking van vloeistoffen en pasta's met hoge verwerkingscapaciteit.

Ultrasoonapparaat UIP6000hdT in een industriële installatie voor continue extractie.

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Microbiële en Enzyme Inactivering

Microbiële en Enzyme InactiveringMicrobiële en enzym-inactivatie (conservering), bijvoorbeeld in vruchtensappen en sauzen, is een andere toepassing van ultrageluid in de voedselverwerking. Tegenwoordig is conservering door temperatuurverhoging gedurende korte tijd (pasteurisatie) nog steeds de meest gebruikelijke verwerkingsmethode voor microbiële of enzym-inactivatie die leidt tot langere houdbaarheid (conservering). Vanwege de blootstelling aan hoge temperaturen heeft de conventionele thermische pasteurisatie vaak nadelen voor levensmiddelen.
De productie van nieuwe stoffen met warmtebehandelde gekatalyseerde reacties en de modificatie van macromoleculen en de vervorming van plantaardige of dierlijke structuren kunnen verminderen tot kwaliteitsverlies. Daarom kan thermische behandeling ongewenste veranderingen van sensorische eigenschappen, d.w.z. textuur, smaak, kleur, geur en voedingseigenschappen, d.w.z. vitamines en eiwitten veroorzaken. Ultrasound is een efficiënte niet-thermische (minimale) verwerkingsalternatief.

In tegenstelling tot conventionele warmtebehandelingen maakt ultrasone conservering gebruik van de energie en schuifkrachten van akoestische cavitatie om enzymen te inactiveren. Bij voldoende lage niveaus van sonicatie kunnen structurele en metabolische veranderingen in de cellen optreden zonder dat deze worden vernietigd. De activiteit van Peroxidase, die in de meeste rauwe en ongeblancheerde vruchten en groenten wordt aangetroffen en met name in verband kan worden gebracht met de ontwikkeling van off-flavors en bruine pigmenten, kan door het gebruik van ultrageluid aanzienlijk worden verminderd. Thermoresistente enzymen, zoals lipase en protease, die bestand zijn tegen behandeling bij ultrahoge temperatuur en die de kwaliteit en houdbaarheid van warmtebehandelde melk en andere zuivelproducten kunnen verminderen, kunnen doeltreffender worden geïnactiveerd door de gelijktijdige toepassing van ultrageluid, warmte en druk (MTS).

Ultrageluid heeft zijn potentieel aangetoond bij de vernietiging van door voedsel overgedragen ziekteverwekkers, zoals E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, Cryptosporidium-cysten en Poliovirus.

Van toepassing op: conservering van jam, marmelade of toppings, vruchtensappen en -sauzen, vleesproducten, zuivel en ijs.
 

Hielscher ultrasone machines kunnen vloeibare eiproducten (hele eieren, eiwitten, dooiers) homogeniseren en pasteuriseren om de voedselveiligheid en mechanische stabiliteit te garanderen. Hielscher ultrasone homogenisatoren leveren intense cavitatie en hoge schuifkrachten om microben te doden. Ultrasone pasteurisatie is een zeer effectief en efficiënt alternatief voor pasteurisatie bij lage temperatuur. Door ultrasoon pasteurisatie gepasteuriseerd vloeibaar ei vertoont minder eiwitdenaturatie, minder smaakverlies, een betere homogeniteit en een aanzienlijk hogere energie-efficiëntie.

Homogeniseren en pasteuriseren van vloeibare eieren met behulp van ultrageluid met de UP400ST ultrasone machine

Video miniatuur

 

Synergieën van Ultrasound met temperatuur en druk

Ultrasone trillingen is vaak effectiever in combinatie met andere anti-microbiële methoden, zoals:

  • thermo-ultrasoonapparaat, dat wil zeggen warmte en ultrageluid
  • mano-ultrasoonapparaat, dat wil zeggen druk en ultrageluid
  • mano-thermo-ultrasoonapparaat, d.w.z. druk, warmte en ultrageluid

De gecombineerde toepassing van ultrageluid met warmte en/of druk wordt aanbevolen voor Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae en Aeromonas hydrophila.

Ultrasoon vs Andere Voedselconserveringstechnieken

In tegenstelling tot andere thermische en niet-thermische processen, zoals homogenisatie onder hoge druk, hittepasteurisatie, hoge hydrostatische druk (HP), gecomprimeerd kooldioxide (cCO2) en superkritisch kooldioxide (ScCO2), hoge elektrische veldpulsen (HELP) of microgolven, kan ultrageluid gemakkelijk worden getest in laboratoria of op laboratoriumschaal. – het genereren van reproduceerbare resultaten voor opschaling. De intensiteit en de cavitatiekenmerken kunnen gemakkelijk worden aangepast aan het specifieke extractieproces om specifieke doelstellingen te bereiken. Amplitude en druk kunnen in een breed bereik worden gevarieerd, bijvoorbeeld om de meest energie-efficiënte extractieopstelling te bepalen.

Andere voordelen van het gebruik van ultrasone sonde-extractie zijn de gemakkelijke hantering van het extract, de snelle uitvoering, het ontbreken van residuen, de hoge opbrengst, de milieuvriendelijkheid, de verbeterde kwaliteit en het voorkomen van afbraak van het extract.
(vgl. Chemat et al., 2011)

Voordelen van ultrasone voedselverwerking
 

  • vollediger extractie
  • Niet-thermische conservering
  • hogere opbrengsten
  • Hoge voedingsstoffen, premium voedselkwaliteit
  • snel proces
  • Koud / niet-thermisch proces
  • Gemakkelijk en veilig te bedienen
  • Laag onderhoud
Ultrasone sondes zijn zeer efficiënt voor de niet-thermische extractie van medicinale paddenstoelen zoals chaga. Deze video demonstreert de snelle full-spectrum extractie van chaga met behulp van de ultrasoon UP100H.

Extractie van paddenstoelen - Koude extractie van Chaga paddenstoelen met behulp van ultrasone trillingen

Video miniatuur

Hoogwaardige ultrasone apparaten voor extractie en conservering

Hielscher Ultrasonics ontwerpt, produceert en distribueert hoogwaardige ultrasoonapparatuur voor efficiënte extractie en conservering. Het gebruik van Hielscher ultrasoonapparatuur voor extractie en conservering van voedsel is een krachtige verwerkingstechnologie die niet alleen veilig en milieuvriendelijk, maar ook efficiënt en economisch kan worden toegepast. Het homogeniserende en conserverende effect kan gemakkelijk worden gebruikt voor elk vloeibaar of pasta-achtig voedselproduct, waaronder vruchtensappen en -purees (bijv. sinaasappel, appel, grapefruit, mango, druif, pruim) en ook voor groentesauzen en soepen (bijv. tomatensaus of aspergesoep), zuivel, eieren en vlees.
Ons assortiment ultrasone homogenisatoren en extractoren varieert van draagbare handapparaten tot volledig industriële productiesystemen voor de inline verwerking van grote volumes op commerciële schaal.

Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit gemaakt in Duitsland

Hielscher ultrasoonapparaten staan bekend om hun hoogste kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening maken een soepele integratie van onze ultrasoonapparaten in industriële installaties mogelijk. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasoontoestellen aangepakt.

Hielscher Ultrasonics is een ISO gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasoontoestellen met de modernste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn Hielscher ultrasone apparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.

Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:

batch VolumeStroomsnelheidAanbevolen apparaten
00,5 tot 1,5 mlnaVialTweeter
1 tot 500 ml10 tot 200 ml / minUP100H
10 tot 2000 ml20 tot 400 ml / minUf200 ः t, UP400St
0.1 tot 20L0.2 tot 4L / minUIP2000hdT
10 tot 100L2 tot 10 l / minUIP4000hdT
15 tot 150L3 tot 15L/minUIP6000hdT
na10 tot 100 l / minUIP16000
nagroterecluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag ons!

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier om aanvullende informatie aan te vragen over ultrasone processoren, toepassingen en prijs. Wij bespreken graag uw proces met u en bieden u een ultrasoon systeem aan dat aan uw eisen voldoet!









Let op onze Privacybeleid.


Ultrasone high-shear homogenisatoren worden gebruikt in het lab, op de werkbank, in pilootproeven en in industriële processen.

Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispersie, emulsificatie en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.



Literatuur / Referenties

Feiten die de moeite waard zijn om te weten

Ultrasone celdesintegratie

Onder intense sonicatie kunnen enzymen of eiwitten vrijkomen uit cellen of subcellulaire organellen als gevolg van celdesintegratie. In dit geval is de in een oplosmiddel op te lossen verbinding ingesloten in een onoplosbare structuur. Om het te extraheren moet het celmembraan worden vernietigd. Celdisruptie is een gevoelig proces, omdat de celwand binnenin bestand is tegen hoge osmotische druk. Een goede controle van de celdisruptie is vereist, om te voorkomen dat alle intracellulaire producten, waaronder celdébris en nucleïnezuren, ongehinderd vrijkomen of dat de producten denatureren.
Ultrasone trillingen dient als een goed beheersbare middelen voor cel desintegratie. Voor deze, de mechanische effecten van ultrageluid bieden snellere en meer volledige penetratie van oplosmiddel in cellulaire materialen en de verbetering van massa-overdracht. Ultrasound realiseert grotere penetratie van een oplosmiddel in een plantenweefsel en verbetert de massaoverdracht. Ultrasone golven genereren van cavitatie verstoren celwanden en de vrijlating van matrixcomponenten te vergemakkelijken.

Ultrasoon verbeterde massaoverdracht bevordert extractie

In het algemeen kan ultrageluid leiden tot een permeabilisering van de celmembranen voor ionen. De mechanische activiteit van het ultrageluid ondersteunt de diffusie van oplosmiddelen in het weefsel. Aangezien ultrageluid de celwand mechanisch breekt door de cavitatieschuifkrachten, vergemakkelijkt het de overdracht van de cel naar het oplosmiddel. De deeltjesgroottevermindering door de ultrasone cavitatie vergroot het oppervlak dat in contact komt tussen de vaste en de vloeibare fase.

Ultrasone lysis en inactivering van E.coli

Om kleine hoeveelheden recombinante eiwitten te produceren voor de bestudering en karakterisering van hun biologische eigenschappen, is E.coli de aangewezen bacterie. Zuiveringstags, b.v. polyhistidinestaart, betagalactosidase of maltosebindende eiwitten, worden gewoonlijk aan recombinante eiwitten toegevoegd om ze scheidbaar te maken van celextracten met een zuiverheid die voldoende is voor de meeste analytische doeleinden. Door ultrasoonbehandeling kan de afgifte van het eiwit worden gemaximaliseerd, met name wanneer de productieopbrengst laag is, en kunnen de structuur en de activiteit van het recombinante eiwit worden behouden.

Ultrasone oxidatie

Bij gecontroleerde intensiteit kan de toepassing van ultrageluid op biotransformatie en fermentatie resulteren in een verbeterde bioprocessing, als gevolg van geïnduceerde biologische effecten en door vergemakkelijkte cellulaire massatransfer. De invloed van de gecontroleerde toepassing van ultrageluid (20 kHz) op de oxidatie van cholesterol tot cholestenon door rustende cellen van Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (voorheen Nocardia erythropolis) werd onderzocht door Bar (1987).
Dit systeem is typisch voor microbiële omzettingen van sterolen en steroïden omdat het substraat en de producten in water onoplosbare vaste stoffen zijn. Daarom is dit systeem vrij uniek omdat zowel de cellen als de vaste stoffen aan het effect van ultrageluid kunnen worden onderworpen. Bij een voldoende lage ultrasone intensiteit die de structurele integriteit van de cellen in stand houdt en hun metabolische activiteit handhaaft, nam Bar een significante verbetering waar van de kinetische snelheid van de biotransformatie in microbiële slurries van 1,0 en 2,5 g/L cholesterol wanneer deze elke 10 minuten gedurende 5s met een vermogen van 0,2W/cm² werden gesoneerd. Ultrasoon geluid had geen effect op de enzymatische oxidatie van cholesterol (2,5 g/L) door cholesteroloxidase.


Ultrasoon geluid met hoge prestaties! Hielscher's productassortiment bestrijkt het volledige spectrum van de compacte laboratorium ultrasoonmachine over bench-top units tot full-industriële ultrasoon systemen.

Hielscher Ultrasonics vervaardigt hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van Laboratorium naar industrieel formaat.


We zullen graag uw proces bespreken.

Laten we contact opnemen.