Verbeterde productie van insecteneiwitten met ultrasoon geluid

Insecten zijn een duurzame, gemakkelijk te kweken bron van hoogwaardige voedingseiwitten en lipiden. Om eiwitten en lipiden uit de insecten te scheiden, wordt ultrasone extractie gebruikt als zeer efficiënte en betrouwbare technologie. Ultrasone behandeling heeft zich bewezen voor hoge extractiepercentages, hoge eiwit- en lipidenopbrengsten en de snelle verwerking van insecteningrediënten van eersteklas kwaliteit.

Waarom insecteneiwitten extraheren met krachtig ultrasoon geluid?

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

Ultrasone extractie van insecteneiwitten

Ultrasone extractie kan gemakkelijk worden geïntegreerd in de gebruikelijke verwerking van insectenmeel en maakt het mogelijk het eindproduct te verbeteren. Ultrasoon geëxtraheerd insecteneiwit is van superieure kwaliteit ten opzichte van insectenmeel en biedt hogere voedingswaarden, een verbeterde smaak en betere functionaliteiten.

Algemeen protocol voor insecteneiwitextractie met een ultrasoon apparaat met sonde

algemeen protocol voor de extractie van eiwitten van levensmiddelenkwaliteit uit soldatenvlieglarven met een ultrasone sonde:
Materialen en apparatuur:

• Soldatenvlieglarven of andere insectensoorten, zoals meelwormlarven (Tenebrio molitor), volwassen krekels (Gryllus bimaculatus) en zijderupspoppen (Bombyx mori) – vooraf gekweekt en geoogst
• Ultrasoon apparaat met sonde
• Blender of keukenmachine
• Gedestilleerd water met 9,46 mM ascorbinezuur of een ander oplosmiddel naar keuze
• Centrifuge
• Glazen of kunststof recipiënten
• Filterpapier of gaasfilters

Stapsgewijze instructie voor insecteneiwitextractie

1. Voorbereiding van insectenlarven:
   • Oogst de soldatenvlieglarven uit het kweeksysteem.
   • Was de larven grondig met gedestilleerd water om eventuele resten of verontreinigingen te verwijderen.
   • Vries de larven in bij -20°C of lager om enzymen te deactiveren en de eiwitkwaliteit te behouden.
2. Ontsluiting van larven:
   • Ontdooi de bevroren larven en breng ze over in een blender of keukenmachine.
   • Voeg een geschikt volume gedestilleerd water of bufferoplossing toe om een gewenste eiwitconcentratie te bereiken (bijv. 10% w/v).
   • Mix of verwerk de larven totdat een homogene slurry is verkregen.
   • Breng de slurry over in een glazen of kunststof recipiënt.
3. Ontvetting (optioneel):
   • Het ontvetten van insectenmeel is een optionele stap die helpt de eiwitopbrengst en -kwaliteit te verhogen. Het vetgehalte van het insectenmeel wordt verlaagd door behandeling met hexaan. In het algemeen wordt voor de meeste insecteneiwitextracten voor menselijke consumptie ontvetting aanbevolen om de eiwitkwaliteit te verbeteren. Het conventionele ontvettingsproces met hexaan is tijdrovend. Ultrasone behandeling kan het ontvetten van insectenmeel aanzienlijk versnellen!
4. Ultrasone behandeling:
   • Dompel de sonde van het ultrasone apparaat, bijv. UIP2000hdT, onder in de larvenslurry.
   • Stel de parameters van het ultrasone apparaat, bijv. 100% amplitude en sonicatieduur, in op basis van het volume en de slurry.
   • Pas ultrasone golven toe op de larvenslurry en houd daarbij de temperatuur constant om denaturatie van eiwitten te voorkomen.
   • De ultrasone behandeling helpt de cellen te ontsluiten en de eiwitten uit de larven vrij te maken.
   • Controleer de temperatuur tijdens de sonicatie. Ultrasone apparaten van Hielscher zijn uitgerust met een temperatuursensor en temperatuurregeling.
5. Centrifugatie:
   • Breng de gesoniceerde larvenslurry na de ultrasone behandeling over in centrifugebuizen.
   • Centrifugeer de buizen met een geschikte snelheid en gedurende een geschikte tijd om het eiwithoudende supernatant te scheiden van vaste resten en niet-ontsloten cellen.
   • Verzamel het supernatant, dat de geëxtraheerde eiwitten bevat, en breng het over in een schone recipiënt.
   • Herhaal de centrifugatiestap desgewenst indien nodig om eventuele resterende vaste deeltjes te verwijderen. Als alternatief kan filtratie worden gebruikt als techniek om eiwitten te scheiden.
6. Eiwitanalyse en opslag:
   • Voer een eiwitanalyse uit om de kwaliteit en samenstelling van de geëxtraheerde eiwitten te beoordelen.
7. Opslag:
   • Bewaar de geëxtraheerde eiwitten in geschikte recipiënten 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, huisdiervoer en veevoer. Insecten zijn ectotherm (wat betekent dat ze koudbloedig zijn en geen energie verspillen aan het produceren van warmte om hun lichaamstemperatuur te verhogen), hebben weinig ruimte nodig en kunnen worden gevoed met afval als groeisubstraat. Dit maakt insecteneiwitten en lipiden tot een veelbelovende voedselbron, die kan helpen de “eiwitkloof” te dichten die moet worden overbrugd om een groeiende wereldbevolking te voeden en te voldoen aan haar vraag naar hoogwaardige voedingsstoffen, met name eiwit.
Insectenkweek: Insecten worden gekweekt op insectenkwekerijen, waar ze in recipiënten of reactoren worden grootgebracht. Dankzij het voordeel dat het snelgroeiende organismen zijn, hebben ze relatief weinig verzorging nodig, kunnen ze met organisch afval worden gevoed en bereiken ze snel de grootte of rijpheid voor de oogst. Vooral vliegenlarven, meelwormen en krekels zijn gemakkelijk te kweken. Wat efficiëntie betreft, staan de larven van de zwarte soldatenvlieg bekend om hun uitstekende omzetting van organisch afval in hoogwaardig eiwit. Daarom staat de zwarte soldatenvlieg onder insectenkwekers ook bekend als de “koningin van de afvalomzetting”.
 
Verwerkingsstappen voor insectenmeel: Wanneer de insecten hun beoogde grootte of ontwikkelingsstadium hebben bereikt, worden ze geoogst. Dit betekent dat ze klaar zijn om tot voedingsingrediënten te worden verwerkt. Vóór de verwerking worden de insecten met water gewassen, gezeefd en ongeveer één dag levend bij 4℃ bewaard zonder voer.
Daarna worden de insecten gekookt en vervolgens gedroogd met zeer hete lucht of door ze in een recipiënt te verhitten. Warmtebehandeling is ook nodig om bacteriën te doden. Ten slotte worden de insecten vermalen tot een droog insectenmeel (ook bekend als insectenbloem). Het insectenmeel kan worden gebruikt als voedingsingrediënt of als toevoeging aan diervoeder. Om het insectenmeel te verfijnen en de kwaliteit ervan te verhogen, worden echter de waardevolste bestanddelen, namelijk eiwitten en lipiden, geëxtraheerd. Vooral zuiver insecteneiwit wordt gewaardeerd als een ingrediënt met een hoge voedingswaarde, dat wordt gebruikt in eiwitrepen, eiwitpoeders en als toevoeging aan veel voedingsmiddelen, zoals bakwaren, chips, crackers enz.
 
Gebruik ultrasone extractoren met sonde om hoogwaardig insecteneiwit te produceren!
 
Ultrasone extractie van hoogwaardige eiwitten uit insecten:
Ultrasone extractie wordt gebruikt om eiwitpoeders, hydrolysaten en eiwitisolaten te produceren uit allerlei insectenvormen, waaronder vliegen, wormen, wantsen, krekels en larven. Door hoogwaardige eiwitten uit insectenmeel te extraheren, levert ultrasone behandeling functionele voedingsingrediënten met een superieur voedingsprofiel op.

Voordelen van ultrasone eiwitextractie uit insecten

Ultrasone behandeling wordt veelvuldig toegepast om eiwitten te extraheren en te behandelen uit uiteenlopende bronnen, zoals plantaardige materialen (bijv. soja, rijst, koolzaad, zonnebloem, pompoenpitten enz.), zuivel (bijv. wei-eiwitconcentraat (WPC), wei-eiwit, melkeiwitretentaten, calciumcaseïnaat), algen (bijv. zeewier), vis en zeevruchten (bijv. visbijproducten en afval van vis en zeevruchten) en insecten (bijv. wormen, larven, vliegen, maden, kevers, krekels, kakkerlakken enz.).
Als zeer efficiënte en milieuvriendelijke extractietechnologie heeft ultrasone extractie van insecteneiwit haar plaats gevonden in de productie van insecteneiwitpoeders, hydrolysaten en isolaten. Vanwege de hoge procesbetrouwbaarheid, herhaalbaarheid en lineaire opschaling wordt ultrasone behandeling gebruikt om eiwit uit insecten te extraheren, eiwitstructuren te wijzigen en de fysisch-chemische eigenschappen van eiwit te verbeteren.
Mintha et al. (2020) pasten bijvoorbeeld ultrasone extractie toe op larven van de zwarte soldatenvlieg (H. illucens). Zij melden dat sonicatie de eiwitstructuur verbeterde, de eiwitfunctionaliteit veranderde en daardoor gunstig was voor de productie van eiwit / hydrolysaten van H. illucens. Vooral de zetapotentiaal, dispergeerbaarheid en thiolwaarden werden verhoogd door ultrasone behandeling. Verder namen de troebelheid en de deeltjesgrootte van het eiwit af na sonicatie. Ultrasone behandeling verhoogde de lichtheid (L*) van eiwitisolaten significant met x ¯ 7,46% ten opzichte van de niet-gesoniceerde controle.

Ultrasone apparaten met hoge prestaties voor de verwerking van insecteneiwitten

Ultrasone extractie en homogenisatie vormen een betrouwbare verwerkingstechnologie die de productie van hoogwaardige insecteneiwitten vergemakkelijkt en versnelt. Het portfolio van Hielscher Ultrasonics bestrijkt het volledige assortiment, van compacte ultrasone laboratoriumapparaten tot industriële extractiesystemen. Daardoor kunnen wij bij Hielscher u het meest geschikte ultrasone apparaat voor uw beoogde procescapaciteit aanbieden. Onze medewerkers met jarenlange ervaring begeleiden u van haalbaarheidstests en procesoptimalisatie tot de installatie van uw ultrasone systeem op het uiteindelijke productieniveau.
Dankzij de geringe benodigde vloeroppervlakte van onze ultrasone extractoren en de veelzijdige installatiemogelijkheden passen ze zelfs in kleine faciliteiten voor de verwerking van insecteneiwitten. Ultrasone processoren worden wereldwijd geïnstalleerd in productiefaciliteiten voor voedingsmiddelen en voedingssupplementen, en voor de productie van huisdiervoer en veevoer. Bovendien zijn ultrasone mengers met hoge afschuiving ideaal om insecteneiwitten te verwerken in voedingsmiddelen voor mensen, in huisdiervoer voor gezelschapsdieren en in veevoer voor landbouwhuisdieren.

Hielscher Ultrasonics – Geavanceerde extractieapparatuur

Het productportfolio van Hielscher Ultrasonics omvat het volledige assortiment ultrasone extractoren met hoge prestaties, van kleine tot grote schaal. Aanvullende accessoires maken het eenvoudig om de meest geschikte configuratie van ultrasone apparatuur voor uw insecteneiwitproces samen te stellen. De optimale ultrasone opstelling hangt af van de beoogde capaciteit, het volume, de grondstof, het batch- of inlineproces en de tijdsplanning.

Ultrasone extractie uit insecten – Batch- en inlineverwerking

Ultrasone apparaten van Hielscher kunnen worden gebruikt voor batchverwerking en continue doorstroomverwerking. Ultrasone batchverwerking is ideaal voor procestests, optimalisatie en productie op kleine tot middelgrote schaal. Voor de productie van grote hoeveelheden insecteneiwitten kan inlineverwerking voordeliger zijn. Hoewel batchverwerking slechts een zeer eenvoudige opstelling vereist, kost deze meer tijd en arbeid. Een continu inline-mengproces vereist een geavanceerde opstelling – bestaande uit een pomp, slangen of leidingen en tanks – maar is efficiënter, sneller en vereist aanzienlijk minder arbeid. Hielscher Ultrasonics heeft de meest geschikte extractieopstelling voor uw extractievolume en procesdoelen.

Ultrasone extractoren voor elke productiecapaciteit

Het productassortiment van Hielscher Ultrasonics bestrijkt het volledige spectrum van ultrasone processoren, van compacte ultrasone laboratoriumapparaten via tafelmodel- en pilotsystemen tot volledig industriële ultrasone processoren met de capaciteit om vrachtwagenladingen per uur te verwerken. Dankzij het volledige productassortiment kunnen wij u de meest geschikte ultrasone extractor aanbieden voor uw grondstof, procescapaciteit en productiedoelen.
Ultrasone tafelmodelsystemen zijn ideaal voor haalbaarheidstests en procesoptimalisatie. Lineaire opschaling op basis van vastgestelde procesparameters maakt het zeer eenvoudig om de verwerkingscapaciteit te vergroten van kleinere partijen tot volledig commerciële productie. Opschaling kan plaatsvinden door een krachtigere ultrasone extractoreenheid te installeren of door meerdere ultrasone apparaten parallel te clusteren. Met de UIP16000 biedt Hielscher de krachtigste ultrasone extractor ter wereld.

Nauwkeurig regelbare amplitudes voor optimale resultaten

Alle ultrasone apparaten van Hielscher zijn nauwkeurig regelbaar en daardoor betrouwbare werkpaarden in de productie. De amplitude is een van de cruciale procesparameters die de efficiëntie en doeltreffendheid van ultrasone extractie van voedingsstoffen uit insecten beïnvloeden.
Insectenmateriaal zoals larven en vliegen vereist mildere sonicatie en lagere amplitude-instellingen, terwijl krekels en insecten met een dik exoskelet sonicatie bij hogere amplitudes vereisen om de beoogde voedingsstoffen vrij te maken. Alle processoren van Hielscher Ultrasonics maken een nauwkeurige instelling van de amplitude mogelijk. Sonotrodes en boosterhoorns zijn accessoires waarmee de amplitude over een nog groter bereik kan worden aangepast. Industriële ultrasone processoren van Hielscher kunnen zeer hoge amplitudes leveren en leveren de vereiste ultrasone intensiteit voor veeleisende toepassingen. Amplitudes tot 200µm kunnen gemakkelijk continu worden toegepast bij 24/7-bedrijf.
Nauwkeurige amplitude-instellingen en de permanente bewaking van de ultrasone procesparameters via slimme software bieden u de mogelijkheid uw zaden te behandelen onder de meest effectieve ultrasone omstandigheden. Optimale sonicatie voor de beste extractieresultaten!
De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt 24/7-bedrijf onder zware belasting en in veeleisende omgevingen mogelijk. Dit maakt de ultrasone apparatuur van Hielscher tot een betrouwbaar hulpmiddel dat aan uw extractievereisten voldoet.

Eenvoudige, risicovrije procestests

Ultrasone processen kunnen volledig lineair worden opgeschaald. Dit betekent dat elk resultaat dat u met een ultrasoon laboratoriumapparaat of tafelmodel hebt behaald, kan worden opgeschaald tot exact dezelfde output met exact dezelfde procesparameters. Dit maakt ultrasone behandeling ideaal voor risicovrije haalbaarheidstests, procesoptimalisatie en de daaropvolgende implementatie in commerciële productie. Neem contact met ons op om te ontdekken hoe sonicatie uw productie van insecteneiwitten kan verhogen!

Hoogste kwaliteit – Ontworpen en geproduceerd in Duitsland

Als familiebedrijf dat eigendom is van en geleid wordt door de familie, geeft Hielscher de hoogste kwaliteitsnormen prioriteit bij zijn ultrasone processoren. Alle ultrasone apparaten worden ontworpen, geproduceerd en grondig getest op ons hoofdkantoor in Teltow bij Berlijn, Duitsland. De robuustheid en betrouwbaarheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maken deze tot een werkpaard in uw productie. 24/7-bedrijf onder volledige belasting en in veeleisende omgevingen is een vanzelfsprekende eigenschap van de mengers met hoge prestaties van Hielscher.

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasone apparaten: