Hielscher Echografietechniek

Ultrasone vanille extractie – Een niet-thermische methode

  • Vanille-extract is een aroma-oplossing extracten van vanillestokjes in een oplossing van ethanol en water.
  • Om vanilline van hoge kwaliteit te produceren als aroma, smaak en geurcomponent, is een efficiënte, maar milde extractietechniek nodig om afbraak te voorkomen.
  • Ultrasone extractie is een milde mechanische extractiemethode, die een hoge opbrengst van vanilline in een zeer korte extractietijd geeft.

Hoogwaardige ultrasone prestaties voor hoogwaardige vanille-extracten

Als op één na duurste specerij na saffraan vereist de vanilleproductie een efficiënte extractiemethode, die de afbraak van de waardevolle etherische oliën voorkomt. Ultrasone extractie is bekend en bekend als een milde, niet-thermische, maar zeer efficiënte methode om bio-actieve verbindingen vrij te maken uit plantaardig materiaal. Ultrasone extractie is gebaseerd op het fenomeen van akoestische cavitatie, een zuiver mechanische behandeling. Hierdoor is sonificatie de geprefereerde methode voor het isoleren van gevoelige bioactieve stoffen zoals smaakstoffen en etherische oliën, zoals vanilline, polyfenolen of antioxidanten uit plantaardige producten.

Voordelen van ultrasone vanille extractie

  • Superieure opbrengst
  • Snelle afzuiging – binnen enkele minuten
  • Hoge kwaliteit extracten – Mild, niet-thermisch
  • Groene oplosmiddelen (bijv. water/ethanol)
  • kostenefficient
  • Gemakkelijke en veilige bediening
  • Lage investerings- en operationele kosten
  • 24/7 werking onder zware omstandigheden
  • Groene, milieuvriendelijke methode

Ultrasone vanille extractie – in de modus Batch of Continue Stroming

UP400St bewogen 8L afzuiginstallatie met 8L afzuiginstallatieBatch: Ultrasone extractieprocessen kunnen worden uitgevoerd als eenvoudige batchprocessen of als inline behandeling, waarbij het medium continu door een ultrasone doorstroomreactor wordt gevoed.
Batchverwerking is een eenvoudige procedure, waarbij de extractie per partij wordt uitgevoerd. Hielscher Ultrasonics biedt ultrasone processoren voor kleine tot grote series, d.w.z. 1L tot 120L.
Voor de verwerking van batches van 5 tot 10L raden wij u aan om de UP400St (400W, foto links) met sonotrode S24d22L2D.
Voor de verwerking van batches van ca. 120L adviseren wij de UIP2000hdT (2kW, foto rechter kolom bovenaan) met sonotrode RS4d40L4.

2kW batch-sonication opstelling voor de extractie van kruidenextracten

120L Ultrasone Batch Extractie van botanicals met UIP2000hdT en roerwerk

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Doorstroming: Voor grotere volumes en volledige commerciële extractie wordt een continue vloeistofstroom gevoed door een ultrasone reactor, waar de solvent/botanische slurry intensief wordt gesonifieerd.
Voor een volume van ca. 8L/min. adviseren wij de UIP4000hdT (4kW, foto rechts) met sonotrode RS4d40L3 en drukregelbare flow-cel FC130L4-3G0

Casestudie van ultrasone vanille-extractie

Jadhav et al. (2009) vergeleken ultrasonisch geassisteerde extractie (VAE) en Soxhletextractie. Het onderzoek bevestigde dat ultrasone extractie het vrijkomen van vanilline aanzienlijk versterkt in vergelijking met Soxhletextractie. De Soxhlet-behandeling vereiste een bedrijfstemperatuur van 95°C, een solvent:solut-verhouding van 66,67ml/g en een extractietijd van 8 uur resulteerde in het vrijkomen van ca. 180ppm vanilline. Echografie-ondersteunde extractie (VAE) heeft slechts 1 uur nodig om ca. 140ppm vanilline vrij te maken met dezelfde verhouding oplosmiddel/oplosmiddel bij kamertemperatuur.
Rasoamandrary et al. (2013) vergeleken de efficiëntie van vanilline extractie met behulp van een 100W sonde-type ultrasoonapparaat (bijv. UP100H), een ultrasoon bad en een warmwaterbad. De onderzoekers concludeerden dat de sonde-ultrageluidgever een krachtig extractiemiddel is vanwege zijn hoge intensiteit ultrasoon. Daarom presteerde de sonde ultrasone ultrasoonmachine beter dan de alternatieve extractiemethoden door een vergelijkbaar en/of hoger rendement van de geëxtraheerde vanilline te geven in een aanzienlijk kortere extractietijd en een lager oplosmiddelverbruik (d.w.z. ethanol).
De vergelijking van de drie extractiemethoden – ultrasone sonde, ultrasoon bad, warmwaterbad-extractie, enz. – toonde aan dat vanilline extractie het meest efficiënt was voor sonde-sonicatie met 40% ethanol (v/v) bij een omgevingstemperatuur van 30°C en een extractietijd van 1 uur. Voor de extractie van het waterbad was een ethanolconcentratie van 50% (v/v) bij 56°C gedurende 15 uur nodig.

UIP4000hdT 4kW krachtige ultrasoonprocessor voor extractie

UIP4000hdT – 4kW ultrasone extractor voor continue inline behandeling.

Ultrasone apparatuur voor hoogwaardige extractie van ultrasoon materiaal

Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de productie van hoogwaardige ultrasone processoren voor de productie van hoogwaardige extracten uit plantaardige producten.
Hielscher's brede productportfolio reikt van kleine, krachtige labo-ultrageluiden tot robuuste bench-top en volledig industriële systemen, die een hoge intensiteit ultrasoon geluid leveren voor de efficiënte extractie en isolatie van bio-actieve stoffen (bijv. quercetine, cafeïne, curcumine, terpenen enz.). Alle ultrasone apparaten van 200W naar 16,000W zijn voorzien van een gekleurd display voor digitale controle, een geïntegreerde SD-kaart voor automatische gegevensregistratie, browserafstandsbediening en nog veel meer gebruiksvriendelijke functies. De sonotrodes en flowcellen (de onderdelen die in contact komen met het medium) kunnen worden geautoclaveerd en zijn eenvoudig te reinigen. Al onze ultrasoonapparaten zijn gebouwd voor 24/7 gebruik, vereisen weinig onderhoud en zijn eenvoudig en veilig te bedienen.
Colored touch display of the new hdT series of Hielscher's industrial ultrasonicatorsEen digitaal kleurendisplay maakt een gebruikersvriendelijke bediening van de ultrasooninstallatie mogelijk. Onze systemen zijn in staat om van lage tot zeer hoge amplitudes te leveren. Voor de extractie van polyfenolen en andere bioactieve stoffen zoals vanilline bieden wij speciale ultrasone sonotrodes (ook bekend als ultrasone sondes of hoorns) die geoptimaliseerd zijn voor een zinvolle isolatie van hoogwaardige actieve stoffen. De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt 24 uur per dag, 7 dagen per week, 24 uur per dag, 7 dagen per week en in veeleisende omgevingen mogelijk.
De nauwkeurige controle van de ultrasone procesparameters zorgt voor reproduceerbaarheid en processtandaardisatie.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:

batch Volume Stroomsnelheid Aanbevolen apparaten
1 tot 500 ml 10 tot 200 ml / min UP100H
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L / min UIP2000hdT
10 tot 100L 2 tot 10 l / min UIP4000hdT
na 10 tot 100 l / min UIP16000
na grotere cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag ons!

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier als u aanvullende informatie wilt over ultrasone homogenisatie. We zullen u graag een ultrasoon systeem aanbieden dat aan uw eisen voldoet.









Let op onze Privacybeleid.


Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasoonapparatuur voor sonochemische toepassingen.

Krachtige ultrasone processoren van laboratorium tot piloot en industriële schaal.

Literatuur / Referenties

  • Jadhav D. et al. (2009): Extractie van vanilline uit vanillestokjes: Een vergelijkende studie van conventionele soxhlet- en echo-ondersteunde extractie. Journal of Food Engineering 93, 2009: 421–426.
  • Rasoamandrary N. et al. (2013): Verbeterde extractie van vanilline 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyde uit genezen vanillebonen met behulp van echo-geassocieerde extractie: Een vergelijking van echo-geassocieerde en warmwaterbad-extractie.


Feiten die de moeite waard zijn om te weten

Het werkingsprincipe van ultrasone extractie

De toepassing van intense ultrasone golven op een vloeibaar medium resulteert in cavitatie. Het fenomeen cavitatie leidt plaatselijk tot extreme temperaturen, drukken, verwarmings-/koelsnelheden, drukverschillen en hoge schuifkrachten in het medium. Wanneer cavitatiebellen op het oppervlak van vaste stoffen (zoals deeltjes, plantencellen, weefsels, enz.) imploderen, veroorzaken microjets en interparticulaire botsingen effecten zoals oppervlakte peeling, erosie en deeltjesafbraak. Daarnaast zorgt de implosie van cavitatiebellen in vloeibare media voor macro-turbulenties en micro-menging.

Cavitatiebelletjes kunnen worden onderscheiden in een stabiele en voorbijgaande bellen. (Klik om te vergroten!)

Fig. 1: Creatie van stabiele en voorbijgaande cavitatiebellen.
a) verplaatsing, b) transiënte cavitatie, c) stabiele cavitatie, d) druk, d) druk
[aangepast van Santos et al. 2009]...

Ultrasone irraditie van plantaardig materiaal fragmenteert de matrix van plantencellen en verbetert de hydratatie ervan. Chemat e.a. (2015) concluderen dat ultrasone extractie van bioactieve stoffen uit plantaardige producten het resultaat is van verschillende onafhankelijke of gecombineerde mechanismen zoals fragmentatie, erosie, capillariteit, detexturatie en sonoporation. Deze effecten verstoren de celwand, verbeteren de massatransfer door het oplosmiddel in de cel te duwen en het met fyto-samenstelling geladen oplosmiddel eruit te zuigen, en zorgen voor vloeibare beweging door micro-menging.

Ultrasone verstoorders worden gebruikt voor extracties uit fytobronnen (bv. planten, algen, schimmels).

Ultrasone extractie uit plantencellen: de microscopische dwarsdoorsnede (TS) toont het werkingsmechanisme bij ultrasone extractie uit cellen (vergroting 2000x) [bron: Vilkhu et al. 2011].

Ultrasone extractie zorgt voor een zeer snelle isolatie van verbindingen - en overtreft de conventionele extractiemethoden in een kortere procestijd, een hoger rendement en bij lagere temperaturen. Als milde mechanische behandeling vermijdt ultrasound-ondersteunde extractie de thermische degradatie van bioactieve componenten en blinkt het uit in vergelijking met andere technieken zoals conventionele solventextractie, hydrodistillatieof Soxhlet extractie, waarvan bekend is dat ze warmtegevoelige moleculen vernietigen. Vanwege deze voordelen is ultrasone extractie de voorkeurstechniek voor het vrijkomen van temperatuurgevoelige bioactieve stoffen uit plantaardige producten.

Vanilline

Vanille is een gewaardeerde smaak, die kan worden geëxtraheerd uit orchideeën van het geslacht Vanille, voornamelijk van de Mexicaanse soort, de platbladige vanille (V. planifolia). De unieke smaakstoffen van de vanille-orchidee zitten in de vrucht, die het resultaat is van de bestuiving van de bloem. Deze zaaddozen zijn ongeveer 1/3 x 6 inch, met een bruinrode tot zwarte kleur als ze rijp zijn. In deze peulen zit een vette vloeistof vol met kleine zaadjes. Zowel de peul als de zaden worden gebruikt voor de productie van vanilline.
Hoewel vanilline de belangrijkste smaakstof in de vanilleplant is, bevat zuiver vanille-extract enkele honderden extra smaakstoffen, die bijdragen aan de complexe, diepe smaak.
Vanille-essentie komt voor in twee vormen, namelijk echte vanille-essentie uit de vanillezaaddoos en industrieel gesynthetiseerde vanilline. Echt zaaddodextract is een complex mengsel van honderden verschillende verbindingen. De chemische verbinding vanilline – 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde – is de belangrijkste bijdrage aan de karakteristieke smaak en het aroma van echte vanille en is de belangrijkste smaakcomponent van genezen vanillebonen. Naast vanilline, kunnen andere chemische verbindingen zoals aceetaldehyde, azijnzuur, furfural, hexaanzuur, 4-hydroxybenzaldehyde, eugenol, methylcinnamaat en isoboterzuur bijdragen aan het complexe aroma van vanille.

Vanille Cultivars

Bourbon vanille of Bourbon-Madagascar vanille wordt geproduceerd uit V. planifolia planten, die groeien op eilanden in de Indische Oceaan, zoals Madagaskar, de Comoren en Réunion, voorheen het Île Bourbon genoemd. De term “Bourbon vanille” beschrijft ook het kenmerkende vanille-aroma van V. planifolia.
Mexicaanse vanille, gewonnen uit de inheemse V. planifolia, wordt in veel kleinere hoeveelheden geproduceerd. Mexicaanse vanille is bekend en wordt als vanille op de markt gebracht uit het land van herkomst, aangezien de V. planifolia plant inheems is in Meso-Amerika.
Tahitiaanse vanille komt uit Frans-Polynesië, geproduceerd uit de V. tahitiensis fabriek. Uit genetische analyse blijkt dat deze soort mogelijk een cultivar is uit een hybride van V. planifolia en V. odorata.
West-Indische vanille wordt gemaakt van V. pompona, die in het Caribisch gebied en Midden- en Zuid-Amerika wordt geteeld.