Verbeterde productie van insecteiwitten met ultrasoontechnologie

Insecten zijn een duurzame, gemakkelijk te kweken bron voor hoogwaardige voedingseiwitten en lipiden. Om eiwitten en lipiden van de insecten te scheiden, wordt ultrasone extractie gebruikt als zeer efficiënte en betrouwbare technologie. Ultrasoon extractie heeft zich bewezen voor hoge extractiesnelheden, een hoge opbrengst aan eiwitten en lipiden en een snelle verwerking van insecteningrediënten van topkwaliteit.

Waarom insecteneiwitten extraheren met ultrageluid?

Insecteneiwitextract wordt doorgaans beschouwd als van hogere kwaliteit dan insectenmeel omdat het een hoger percentage eiwit bevat en een lager percentage andere ongewenste stoffen zoals chitine en vetten.
Insectenmeel wordt meestal gemaakt door hele insecten te vermalen tot een poeder, dat een aanzienlijke hoeveelheid onverteerbare materialen kan bevatten zoals chitine, exoskeletten en andere niet-voedzame bestanddelen. Insecteneiwitextract daarentegen wordt meestal gemaakt door het eiwit uit de insecten te extraheren, wat resulteert in een zuiverder en geconcentreerder eiwitproduct. Ultrasone extractie heeft bewezen een zeer efficiënte productietechniek te zijn voor insecteneiwit van hoge kwaliteit.
De hogere eiwitconcentratie in insecteneiwitextract betekent dat het meer eiwit per gram kan leveren dan insectenmeel, waardoor het een efficiëntere eiwitbron is. Bovendien kan de verwijdering van niet-voedzame bestanddelen insecteneiwitextract beter verteerbaar maken en het risico op spijsverteringsproblemen bij dieren en mensen die het consumeren verminderen.
Bovendien kan insecteneiwitextract een mildere smaak en geur hebben dan insectenmeel, waardoor het aantrekkelijker is voor consumenten. Het heeft ook een veelzijdigere toepassing, omdat het kan worden gebruikt als ingrediënt in een breed scala aan voedingsmiddelen en diervoederproducten.
 

Ultrasone extractie van insecteneiwitten

Ultrasone extractie kan eenvoudig worden geïmplementeerd in de reguliere verwerking van insectenmeel en maakt het mogelijk om het eindproduct op te waarderen. Ultrasoon geëxtraheerd insecteneiwit is van superieure kwaliteit dan insectenmeel en biedt hogere voedingswaarden, verbeterde smaak en betere functionaliteiten.

Algemeen protocol voor de extractie van insecteneiwitten met een ultrasone sonde

Algemeen protocol voor het extraheren van voedselveilige eiwitten uit soldaatvlieglarven met behulp van een ultrasone sonde:
Materiaal en uitrusting:

• larven van soldaatvliegen of andere insectensoorten zoals meelwormlarven (Tenebrio molitor), volwassen krekels (Gryllus bimaculatus) en zijderups poppen (Bombyx mori) – eerder gekweekt en geoogst
• ultrasone sonde
• Blender of keukenmachine
• Gedestilleerd water met 9,46 mM ascorbinezuur of een ander oplosmiddel naar keuze
• centrifuge
• Glazen of plastic verpakkingen
• Filterpapier of gaasfilters

Stap-voor-stap-instructie voor proteïne-extractie uit insecten

1. Voorbereiding van insectenlarven:
   • Oogst de soldaatvlieglarven uit het kweeksysteem.
   • Was de larven grondig met gedestilleerd water om vuil of onzuiverheden te verwijderen.
   • Vries de larven in bij -20°C of lager om enzymen te deactiveren en de eiwitkwaliteit te behouden.
2. Larvale verstoring:
   • Ontdooi de bevroren larven en doe ze in een blender of keukenmachine.
   • Voeg een geschikt volume gedestilleerd water of bufferoplossing toe om de gewenste eiwitconcentratie te bereiken (bijv. 10% w/v).
   • Meng of verwerk de larven tot een homogene slurry.
   • Breng de slurry over in een glazen of plastic bak.
3. Ontvetten (optioneel):
   • Ontvetten van het insectenmeel is een optionele stap die helpt om de eiwitopbrengst en -kwaliteit te verhogen. Het vetgehalte van het insectenmeel wordt verlaagd via hexaanbehandeling. In het algemeen wordt voor de meeste insecteneiwitextracten voor menselijke consumptie ontvetting aanbevolen om de eiwitkwaliteit te verbeteren. Het conventionele hexaan ontvetterproces is tijdrovend. Ultrasoonbehandeling kan het ontvetten van insectenmeel aanzienlijk versnellen!
4. Ultrasoon:
   • Dompel de sonde van het ultrasoonapparaat, bv. UIP2000hdT, in de larvenslurry.
   • Stel de parameters van de ultrasoon in, bijv. 100% amplitude en sonificatietijd in overeenstemming met het volume en de slurry.
   • Pas ultrasone golven toe op de larvenslurry terwijl de temperatuur constant wordt gehouden om denaturatie van eiwitten te voorkomen.
   • Het ultrasoonproces helpt de cellen te verstoren en de eiwitten uit de larven vrij te maken.
   • Bewaak de temperatuur tijdens het soniceren. Hielscher ultrasoonapparaten zijn uitgerust met een temperatuursensor en temperatuurregeling.
5. Centrifugeren:
   • Breng na ultrasoonbehandeling de gesoniseerde larvenslurry over in centrifugebuizen.
   • Centrifugeer de buisjes bij een geschikte snelheid en duur om het eiwitbevattende supernatant te scheiden van vaste deeltjes en ongebroken cellen.
   • Verzamel het supernatant, dat de geëxtraheerde eiwitten bevat, en breng het over in een schone container.
   • Herhaal eventueel de centrifugatiestap om resterende vaste deeltjes te verwijderen. Als alternatief kan filtratie worden gebruikt als een eiwitscheidingstechniek.
6. Eiwitanalyse en -opslag:
   • Voer eiwitanalyses uit om de kwaliteit en samenstelling van de geëxtraheerde eiwitten te beoordelen.
7. Opslag:
   • Bewaar de geëxtraheerde eiwitten in geschikte containers op een koele, droge en donkere plaats.

 
Insecten als voedselbron: Insecten zoals krekels, wormen, vliegen en larven zijn rijk aan eiwitten. Om aan de groeiende vraag naar hoogwaardige eiwitten te voldoen, worden insecten gewaardeerd als een gezonde, duurzame en milieuvriendelijke eiwitbron, die wordt gebruikt voor menselijke voeding, voedsel voor huisdieren en veevoer. Insecten zijn ectotherm (wat betekent dat ze koudbloedig zijn en geen energie verspillen om warmte te produceren om hun lichaamstemperatuur te verhogen), ze hebben niet veel ruimte nodig en ze kunnen worden gevoed met afval als groeisubstraat. Dit maakt insecteneiwitten en -lipiden tot een veelbelovende voedselbron, die kan helpen om de “Eiwitkloof”, die moet worden overwonnen om een groeiende wereldbevolking en haar vraag naar hoogwaardige voedingsstoffen, met name eiwitten, te voeden.
Insectenkweek: Insecten worden gekweekt op insectenkwekerijen, waar ze worden gekweekt in containers of reactoren. Met het voordeel dat het snelgroeiende organismen zijn, hebben ze relatief weinig verzorging nodig, kunnen ze worden gevoed met organisch afval en worden ze snel gekweekt tot oogstgrootte of rijpheid. Vooral vliegenlarven, meelwormen en krekels zijn gemakkelijk te kweken. Wat de efficiëntie betreft, staan de larven van de zwarte soldaatvlieg bekend om hun uitstekende omzetting van organisch afval in hoogwaardige eiwitten. Dit is de reden waarom de zwarte soldaatvlieg ook wel bekend staat als “Koningin van de afvaltransformatie” onder insectenkwekers.
 
Verwerkingsstappen van insectenmeel: Wanneer de insecten hun beoogde grootte of stadium hebben bereikt, worden ze geoogst. Dit betekent dat ze klaar zijn om verwerkt te worden tot voedingsingrediënten. Voor de verwerking worden de insecten gewassen in water, gezeefd en levend bewaard bij 4℃ voor ongeveer een dag zonder voeding.
Daarna worden de insecten gekookt en gedroogd met zeer hete lucht of door ze te verwarmen in een container. Warmtebehandeling is ook nodig om bacteriën te doden. Tot slot worden de insecten gemalen tot een droog insectenmeel (ook wel insectenmeel genoemd). Het insectenmeel kan worden gebruikt als voedingsingrediënt of als toevoeging aan diervoeder. Maar om het insectenmeel te verfijnen en op te waarderen, worden de meest waardevolle ingrediënten, namelijk eiwitten en lipiden, eruit gehaald. Vooral pure insecteneiwitten worden gewaardeerd als zeer voedzame ingrediënten, die worden gebruikt in eiwitrepen, eiwitpoeders en als additief in veel voedingsmiddelen, zoals gebakken producten, chips, crackers enz.
 
Gebruik ultrasone sondeextractors om insecteneiwit van hoge kwaliteit te produceren!
 
Ultrasone extractie van hoogwaardige eiwitten uit insecten:
Ultrasone extractie wordt gebruikt om eiwitpoeders, hydrolysaten en eiwitisolaten te produceren uit vele insecten, waaronder vliegen, wormen, wantsen, krekels en larven. Door hoogwaardige eiwitten uit insectenmeel te extraheren, produceert ultrasoon extractie functionele voedingsingrediënten met een superieur voedingsprofiel.

Voordelen van ultrasone eiwitextractie uit insecten

Ultrasoontechniek wordt veel toegepast voor het extraheren en behandelen van eiwitten uit verschillende bronnen, zoals plantaardige producten (bijv. soja, rijst, koolzaad, zonnebloempitten, pompoenpitten, enz, ), zuivel (bijv. wei-eiwitconcentraat (WPC), wei-eiwit, melkeiwitretentaten, calciumcaseïnaat), algen (bijv. zeewier), zeevruchten (bijv. visbijproducten en zeevruchtenafval) en insecten (bijv. wormen, larven, vliegen, maden, kevers, krekels, kakkerlakken etc.).
Ultrasone extractie van insecteneiwit is een zeer efficiënte en groene extractietechnologie die zijn plaats heeft gevonden in de productie van insecteneiwitpoeders, -hydrolysaten en -isolaten. Vanwege de hoge procesbetrouwbaarheid, herhaalbaarheid en lineaire opschaling wordt ultrasoon extractie gebruikt om eiwitten uit insecten te extraheren, eiwitstructuren te wijzigen en de fysisch-chemische eigenschappen van eiwitten te verbeteren.
Mintha et al. (2020) pasten bijvoorbeeld ultrasone extractie toe op larven van de zwarte soldaatvlieg (H. illucens). Ze rapporteerden dat sonicatie de eiwitstructuur verbeterde, de eiwitfunctionaliteit veranderde en daardoor gunstig was voor de productie van H. illucens eiwithydrolysaten. Vooral de zetapotentiaal, dispergeerbaarheid en thiolwaarden werden verhoogd door ultrasoon gebruik. Bovendien namen de troebelheid en de deeltjesgrootte van het eiwit af na ultrasoonbehandeling. Ultrasoonbehandeling verhoogde de lichtheid (L*) van eiwitisolaten significant met x ¯ 7,46% vergeleken met de niet-gesoneerde controle.

Ultrasone apparaten met hoge prestaties voor de verwerking van insecteneiwitten

Ultrasone extractie en homogenisatie is een betrouwbare verwerkingstechnologie die de productie van insecteneiwitten van hoge kwaliteit vergemakkelijkt en versnelt. Het portfolio van Hielscher Ultrasonics omvat het volledige bereik van compacte ultrasone apparaten voor laboratoria tot industriële extractiesystemen. Daardoor kunnen we u bij Hielscher de meest geschikte ultrasoonmachine voor uw beoogde procescapaciteit aanbieden. Onze ervaren medewerkers begeleiden u van haalbaarheidstests en procesoptimalisatie tot de installatie van uw ultrasoon systeem op eindproductieniveau.
Dankzij het kleine oppervlak en de veelzijdige installatiemogelijkheden passen onze ultrasone extractoren zelfs in faciliteiten voor de verwerking van insecteneiwitten met weinig ruimte. Ultrasone processors worden wereldwijd geïnstalleerd in productiefaciliteiten voor voedingsmiddelen en voedingssupplementen en voor de productie van huisdier- en veevoer. Bovendien zijn ultrasone high shear mixers ideaal voor het formuleren van insecteneiwitten in voedingsproducten voor de mens, in huisdiervoer voor huisdieren en in veevoer voor boerderijdieren.

Hielscher Ultrasonics – Geavanceerde extractieapparatuur

Het productassortiment van Hielscher Ultrasonics omvat het volledige scala aan hoogwaardige ultrasone extractoren, van klein- tot grootschalig. Met extra accessoires kunt u eenvoudig de meest geschikte ultrasone apparaatconfiguratie voor uw insecteneiwitproces samenstellen. De optimale ultrasoonopstelling is afhankelijk van de beoogde capaciteit, het volume, de grondstof, het batch- of inline-proces en de tijdlijn.

Ultrasone insectenverwijdering – Batch- en inline verwerking

Hielscher ultrasone machines kunnen worden gebruikt voor batch- en continue doorstroomverwerking. Ultrasone batchverwerking is ideaal voor het testen en optimaliseren van processen en voor kleine tot middelgrote producties. Voor de productie van grote volumes insecteneiwitten kan inline verwerking voordeliger zijn. Hoewel batchverwerking slechts een zeer eenvoudige opstelling vereist, is het tijd- en arbeidsintensiever. Een continu inline mengproces vereist een geavanceerde opstelling. – bestaande uit een pomp, slangen of leidingen en tanks -, maar het is efficiënter, sneller en vereist aanzienlijk minder arbeid. Hielscher Ultrasonics heeft de meest geschikte extractieopstelling voor uw extractievolume en procesdoelen.

Ultrasone afzuigers voor elke productcapaciteit

Het productassortiment van Hielscher Ultrasonics omvat het volledige spectrum van ultrasone processors, van compacte laboratorium-ultrasone processors via bench-top en pilot-systemen tot volledig industriële ultrasone processors met de capaciteit om vrachtwagenladingen per uur te verwerken. Dankzij het volledige productassortiment kunnen wij u de meest geschikte ultrasone extractor bieden voor uw grondstof, procescapaciteit en productiedoelen.
Ultrasone benchtopsystemen zijn ideaal voor haalbaarheidstests en procesoptimalisatie. Lineaire schaalvergroting op basis van vastgestelde procesparameters maakt het heel eenvoudig om de verwerkingscapaciteit te verhogen van kleinere partijen tot volledig commerciële productie. Opschalen kan door een krachtigere ultrasone extractoreenheid te installeren of door meerdere ultrasone apparaten parallel te schakelen. Met de UIP16000 biedt Hielscher de krachtigste ultrasone extractor ter wereld.

Nauwkeurig regelbare amplitudes voor optimale resultaten

Alle Hielscher ultrasone apparaten zijn nauwkeurig regelbaar en daardoor betrouwbare werkpaarden in de productie. De amplitude is een van de cruciale procesparameters die de efficiëntie en effectiviteit van ultrasone extractie van voedingsstoffen uit insecten beïnvloeden.
Insecten zoals larven en vliegen vereisen mildere sonicatie en lagere amplitude-instellingen, terwijl krekels en insecten met een dik exoskelet sonicatie vereisen bij hogere amplitudes om de beoogde voedingsstoffen vrij te maken. Bij alle Hielscher ultrasoonprocessoren kan de amplitude nauwkeurig worden ingesteld. Sonotrodes en boosterhoorns zijn accessoires waarmee de amplitude in een nog breder bereik kan worden ingesteld. Hielscher industriële ultrasoonprocessoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren en de vereiste ultrasone intensiteit leveren voor veeleisende toepassingen. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7 bedrijf.
Nauwkeurige amplitude-instellingen en de permanente bewaking van de ultrasone procesparameters via slimme software geven je de mogelijkheid om je zaden te behandelen met de meest effectieve ultrasone omstandigheden. Optimale sonicatie voor de beste extractieresultaten!
Dankzij de robuustheid van Hielscher ultrasoonapparatuur kan deze 24/7 worden gebruikt bij zware belasting en in veeleisende omgevingen. Dit maakt Hielscher ultrasoonapparatuur tot een betrouwbaar werkinstrument dat voldoet aan uw extractie-eisen.

Eenvoudige, risicovrije procestests

Ultrasone processen kunnen volledig lineair worden geschaald. Dit betekent dat elk resultaat dat u hebt bereikt met een laboratorium- of tafelmodel ultrasoonapparaat, kan worden geschaald naar exact dezelfde uitvoer met exact dezelfde procesparameters. Dit maakt ultrasoontechniek ideaal voor risicovrije haalbaarheidstests, procesoptimalisatie en daaropvolgende implementatie in commerciële productie. Neem contact met ons op om te leren hoe ultrasoonbehandeling uw productie van insecteneiwitten kan verhogen!

Hoogste kwaliteit – Ontworpen en geproduceerd in Duitsland

Als familiebedrijf geeft Hielscher de hoogste kwaliteitsnormen voor zijn ultrasoonprocessoren. Alle ultrasoonapparaten worden ontworpen, geproduceerd en grondig getest in ons hoofdkantoor in Teltow bij Berlijn, Duitsland. De robuustheid en betrouwbaarheid van Hielscher ultrasoonapparatuur maken het tot een werkpaard in uw productie. 24/7 werking onder volle belasting en in veeleisende omgevingen is een natuurlijke eigenschap van Hielscher high-performance mixers.

De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines: