Ultrasone vanille-extractie – een niet-thermische methode

• Vanille-extract is een oplossing van smaakstoffen die uit vanillepeulen worden geëxtraheerd in een oplossing van ethanol en water.
• Om hoogwaardige vanilline als aroma-, smaak- en geurcomponent te produceren, is een efficiënte maar milde extractietechniek nodig om ontleding te voorkomen.
• Ultrasone extractie is een milde mechanische extractiemethode die in een zeer korte extractietijd hoge opbrengsten aan vanilline oplevert.

Ultrasone technologie met hoge prestaties voor hoogwaardige vanilline-extracten

Omdat vanille na saffraan de op één na duurste specerij is, vereist de productie ervan een efficiënte extractiemethode die de afbraak van de waardevolle etherische oliën voorkomt. Ultrasone extractie is een bekende en gevestigde methode om bioactieve verbindingen uit plantaardig materiaal vrij te maken: mild, niet-thermisch en toch zeer efficiënt. Ultrasone extractie is gebaseerd op het verschijnsel akoestische cavitatie, een zuiver mechanische behandeling. Dit maakt sonicatie tot de voorkeursmethode voor het isoleren van gevoelige bioactieve verbindingen zoals smaakstoffen en etherische oliën, bijvoorbeeld vanilline, polyfenolen of antioxidanten uit plantaardig materiaal.

Ultrasone vanille-extractie – batchgewijs of met continue doorstroming

Batch: Ultrasone extractieprocessen kunnen worden uitgevoerd als eenvoudige batchprocessen of als inlinebehandeling, waarbij het medium continu door een ultrasone doorstroomreactor wordt geleid.
Batchverwerking is een eenvoudige procedure waarbij de extractie batch voor batch wordt uitgevoerd. Hielscher Ultrasonics biedt ultrasone processoren voor kleine tot grote batches, d.w.z. van 1L tot 120L.
Voor het verwerken van batches van 5 tot 10L adviseren wij de UP400ST (400W, video hieronder) met sonotrode S24d22L2D.

Ultrasone homogenisator UP400St voor de extractie van plantaardig materiaal in geroerde batches

Voor het verwerken van batches van ca. 120L adviseren wij de UIP2000hdT (2kW, afbeelding bovenaan in de rechterkolom) met sonotrode RS4d40L4.

Doorstroming: Voor grotere volumes en commerciële extractie op volledige schaal wordt een continue vloeistofstroom door een ultrasone reactor geleid, waar de suspensie van oplosmiddel en plantaardig materiaal intensief wordt gesoniceerd.
Voor een volume van ca. 8L/min. adviseren wij de UIP4000hdT (4kW, afbeelding rechts) met sonotrode RS4d40L3 en doorstroomcel FC130L4-3G0 die onder druk kan worden gezet

Casestudy van ultrasone vanille-extractie

Jadhav et al. (2009) vergeleken ultrasoon ondersteunde extractie (UAE) met Soxhlet-extractie. Het onderzoek bevestigde dat ultrasone extractie de afgifte van vanilline aanzienlijk versterkt ten opzichte van Soxhlet-extractie. De Soxhlet-behandeling vereiste een bedrijfstemperatuur van 95°C, een verhouding oplosmiddel:opgeloste stof van 66,67ml/g en een extractietijd van 8 uur, wat resulteerde in de afgifte van ca. 180ppm vanilline. Ultrasoon ondersteunde extractie (UAE) vereiste slechts 1 uur om ca. 140ppm vanilline vrij te maken, met dezelfde verhouding oplosmiddel:opgeloste stof bij kamertemperatuur.
Rasoamandrary et al. (2013) vergeleken de efficiëntie van vanilline-extractie met een sonicator van 100W met sonde (bijv. UP100H), een ultrasoonbad en een warmwaterbad. De onderzoekers concludeerden dat de sonicator met sonde een krachtig extractie-instrument is dankzij zijn ultrasone golven met hoge intensiteit. Daardoor presteerde de sonicator met sonde beter dan de alternatieve extractiemethoden: hij leverde vergelijkbare en/of hogere opbrengsten aan geëxtraheerde vanilline in een aanzienlijk kortere extractietijd en met een lager verbruik van oplosmiddel (d.w.z. ethanol).
De vergelijking van de drie extractiemethoden – extractie met een ultrasone sonde, een ultrasoonbad en een warmwaterbad – liet zien dat vanilline-extractie het efficiëntst was bij sonicatie met een sonde, met 40% ethanol (v/v), een omgevingstemperatuur van 30°C en een extractietijd van 1 uur. De extractie in een waterbad vereiste een ethanolconcentratie van 50% (v/v) bij 56°C gedurende 15 uur.

 

In deze presentatie laten we u kennismaken met de productie van plantaardige extracten. We leggen uit welke uitdagingen er zijn bij het produceren van hoogwaardige plantaardige extracten en hoe een sonicator u kan helpen deze te overwinnen. Deze presentatie laat zien hoe ultrasone extractie werkt. U leert welke voordelen een sonicator bij extractie biedt en hoe u een ultrasone extractor in uw extractproductie kunt integreren.

 

Ultrasone apparatuur voor zeer efficiënte extractie

Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de productie van ultrasone processoren met hoge prestaties voor de productie van hoogwaardige extracten uit plantaardig materiaal.
Het brede productassortiment van Hielscher loopt uiteen van kleine, krachtige laboratoriumsonicatoren tot robuuste tafelmodellen en volledig industriële systemen, die ultrasone golven met hoge intensiteit leveren voor de efficiënte extractie en isolatie van bioactieve stoffen (bijv. quercetine, cafeïne, curcumine, terpenen enz.). Alle ultrasone apparaten van 200W tot 16.000W beschikken over een kleurendisplay voor digitale bediening, een geïntegreerde SD-kaart voor automatische gegevensregistratie, afstandsbediening via een browser en nog veel meer gebruiksvriendelijke functies. De sonotrodes en doorstroomcellen (de onderdelen die in contact staan met het medium) kunnen worden geautoclaveerd en zijn eenvoudig te reinigen. Al onze sonicatoren zijn gebouwd voor 24/7-bedrijf, vereisen weinig onderhoud en zijn eenvoudig en veilig te bedienen.
Een digitaal kleurendisplay maakt een gebruiksvriendelijke bediening van de sonicator mogelijk. Onze systemen kunnen lage tot zeer hoge amplitudes leveren. Voor de extractie van polyfenolen en andere bioactieve verbindingen zoals vanilline bieden wij speciale ultrasone sonotrodes (ook bekend als ultrasone sondes of hoorns) die zijn geoptimaliseerd voor de milde isolatie van hoogwaardige werkzame stoffen. Dankzij de robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher is 24/7-bedrijf onder zware belasting en in veeleisende omgevingen mogelijk.
De nauwkeurige regeling van de ultrasone procesparameters waarborgt reproduceerbaarheid en processtandaardisatie.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren: