Oplosmiddelvrije Stevia-extractie met ultrageluid

Bij de conventionele extractie van de zoete componenten zoals stevioglycosiden uit Stevia rebaudiana worden giftige oplosmiddelen gebruikt. Om een gezond voedingsproduct van hoge kwaliteit te verkrijgen, is een extractiemethode zonder oplosmiddelen nodig. De ultrasone extractietechniek vermijdt het gebruik van oplosmiddelen en bereikt een zeer hoog extractierendement in een korte verwerkingstijd. Daarbij blinkt ultrasone stevia-extractie uit door uitstekende efficiëntie en milieuvriendelijkheid.

Gezonde extracten met ultrasone extractie

Stevia zoetstoffen worden verondersteld een product te zijn dat goed is voor de gezondheid, gemaakt van de bladeren van het kruid Stevia rebaudiana Bertoni en worden gebruikt als een calorievrije zoetstof. De zoetheid wordt veroorzaakt door diterpenische glycosiden die ongeveer 300 keer zo zoet zijn als sucrose.
Het glycosidegehalte van stevia rebaudiana Bertoni bestaat uit stevioside (5-10%), rebaudioside A (2-4%), rebaudioside C (1-2%), dulcoside A (0,5-1%), rebaudioside B, rebaudioside D en rebaudioside E. In tegenstelling tot de andere glycosiden wordt rebaudiana A gekenmerkt door zijn niet-bittere smaak. Daarom is rebaudiana A de meest doelgerichte verbinding uit de steviabladeren. Ultrasone extractie helpt bij de extractie van steviosiden en rebaudiosiden met een hoge zuiverheid. ultrasone extractie van steviolglycosiden kan gemakkelijk worden uitgevoerd in water en geeft hoge opbrengsten bij een zeer hoge extractiesnelheid. De relatief lage extractietemperatuur tussen 60°C en 80°C is zacht, zodat afbraak van de extracten wordt voorkomen.

Sinds stevia is goedgekeurd als zoetstof, is de vraag naar de natuurlijke, calorievrije suikervervanger aanzienlijk gestegen. Om de gevraagde stevia-producten te kunnen leveren, moet de commerciële productiecapaciteit worden uitgebreid. Ultrageluid is een beproefde methode voor extractie intensivering.

Voordelen van ultrasone extractie:

• oplosmiddelvrij, bijvoorbeeld in water
• hogere opbrengsten
• hoge extractiesnelheden
• tijdsbesparing
• kostenbesparend
• Veilig
• milieuvriendelijk
• batchverwerking of inline verwerking

Ultrasone Stevia-extractie: Onderzoeksresultaten

Carbonell-Capella et al. (2016) vergeleken verschillende extractietechnieken voor de extractie van steviosiden en rebaudiosiden. De hoogste terugwinning van stevioside werd verkregen door ultrasone extractie met de UP400S (zie afbeelding links) met water als oplosmiddel, 3,5 keer hoger in vergelijking met de traditionele diffusiemethode, en 1,5 keer hoger in vergelijking met gemalen Steviamonsters. In dit onderzoek werden stevia bladeren (6 g) gesuspendeerd in water (180 g) bij 208C in een vast/vloeibaar verhouding van 1:30 (m/m). Ultrasone extractie werd uitgevoerd met een ultrasone processor UP400S (Hielscher GmbH, Duitsland)die werkt op 400 W en een frequentie van 24 kHz. Voor de experimenten stelde het onderzoeksteam van Carbonell-Capella de amplitude in op 100%, met een continue sonicatiemodus. Een titanium sonotrode H22 met een diameter van 22 mm en een lengte van 100 mm werd gemonteerd om de ultrageluidsgolven in het monster te koppelen. De sonde werd ondergedompeld in een mengsel van 6 g Stevia-bladeren gesuspendeerd in 180 g water of ethanol/water (50%) in een glazen kolf met smalle hals (inhoud 1000 ml). De monsters werden ondergedompeld in een koelbad om verhitting door sonicatie te voorkomen en de temperatuur werd altijd lager dan 50ºC gehouden.) De totale specifieke energie-input (W_Specin kJ/kg) werd berekend door het generatorvermogen (400 J/s) (Vermogen) te vermenigvuldigen met de totale behandelingsduur (sec) gedeeld door de productmassa (kg). De ultrasone energie was 178 kJ/kg (voor t_US = 80 sec.)
(vgl. Carbonell-Capella et al. 2016)
Sic-Zlabur et al., (2015) onderzochten de extractie van steviolglycosiden samen met andere functionele ingrediënten uit Steviabladeren en concludeerden dat ultrasone extractie een milieuvriendelijke technologie is die kan worden gebruikt voor de extractie van functionele verbindingen uit Steviabladeren met een aanzienlijk kortere behandelingstijd en lager energieverbruik in vergelijking met conventionele extractie.

Liu et al. (2010) onderzochten de ultrasone extractie van totaal koolhydraten uit Stevia rebaudiana Bertoni. Om de opbrengst van totale koolhydraten uit Stevia rebaudiana Bertoni te maximaliseren, werd stevia van het type LUYU-131 gebruikt als monsters. De response surface methodology (RSM) werd gebruikt om de ultrasone extractiecondities te optimaliseren. De resultaten gaven aan dat de optimale extractiecondities een extractietemperatuur van 68°C, een sonisch vermogen van 60 W en een extractietijd van 32 minuten waren. Met behulp van de ultrasone extractie werd de de opbrengst van extracten nam toe met een factor 1,5 bij de lagere extractietemperatuur (68°C) en de extractietijd (32 min.) aanzienlijk verkort vergeleken met die van klassieke extractie. Uit de componentenanalyse van ruwe extracten bleek dat de relatieve hoeveelheid rebaudioside A toenam in de ultrasoon geassisteerde extracten in vergelijking met extracten verkregen door middel van het klassieke proces, en de ultrasoon geassisteerde extracten hadden betere kwaliteit.
Alupului en Lavric (2008) bevestigen in hun studie de superieure efficiëntie van ultrasone stevia-extractie door te stellen dat ultrasone stevioside-extractie van Stevia rebaudiana resulteert in een tweehonderd keer hogere productiviteit dan conventioneel weken en ook een kortere behandelingstijd. (cf. Alupului A., Lavric V., 2008)

Ultrasone nabewerking van steviosiden

Ultrasoon geluid is een betrouwbare methode om te mengen, mengen en HomogeniserenDaarom wordt ultrasoon vaak gebruikt tijdens het formuleren en samenstellen van het eindproduct. Wanneer het stevia-extract moet worden opgelost in een vloeistof, is ultrasoon een snelle en efficiënte techniek om een homogeen mengsel te bereiden. – ongeacht de viscositeit. Ultrasoon oplossend maakt het mogelijk om sterk verzadigde en zelfs oververzadigde oplossingen te bereiden.

Ultrasone afzuigsystemen

Met Hielscher's productassortiment zit je goed – Of u nu kleinere en middelgrote volumes wilt extraheren voor analyse en onderzoek of wilt extraheren op grote commerciële productieschaal. Ons assortiment ultrasone apparaten omvat ultrasone laboratoriumapparaten, tafelmodellen voor R&D- en proeffabrieken en industriële ultrasoon met hoog vermogen systemen met tot 16.000 watt per enkele unit, die gemakkelijk geclusterd en in containers geplaatst kan worden. Onze brede selectie van ultrasone Accessoires zoals sonotrode, flowcellen, reactoren en boosters zorgt voor de optimale configuratie van het perfect passende systeem voor de behoeften van onze klant.

Investering

Alle Hielscher ultrasone apparaten zijn gebouwd voor 24/7 werking, wat betekent dat onze apparatuur een snelle Return on Investment (RoI). Alupului et al. (2009) ontdekten tijdens hun onderzoek dat het feit van de economische rechtvaardiging van de toepassing van ultrageluid met hoge intensiteit als een relatief goedkope methode niet worden verwaarloosd. Verder, ultrasone extractie is een overtuigende techniek vanwege de eenvoudig gebruik en aanzienlijk Efficiëntie.