Bezrozpuszczalnikowa ekstrakcja stewii za pomocą ultradźwięków

Konwencjonalna ekstrakcja słodkich składników, takich jak stewioglikozydy ze Stevia rebaudiana, wykorzystuje toksyczne rozpuszczalniki. Aby uzyskać zdrowy, wysokiej jakości produkt spożywczy, wymagana jest metoda ekstrakcji bez rozpuszczalników. Technika ekstrakcji ultradźwiękowej pozwala uniknąć stosowania rozpuszczalników, osiągając bardzo wysoką wydajność ekstrakcji w krótkim czasie przetwarzania. W ten sposób ultradźwiękowa ekstrakcja stewii wyróżnia się wyjątkową wydajnością i przyjaznością dla środowiska.

Zdrowe ekstrakty z ekstrakcją ultradźwiękową

Słodziki ze stewii mają być korzystnym dla zdrowia produktem wytwarzanym z liści zioła Stevia rebaudiana Bertoni i są stosowane jako słodzik o zerowej kaloryczności. Słodycz jest powodowana przez glikozydy diterpenowe, które są około 300 razy słodsze niż sacharoza.
Zawartość glikozydów w stewii rebaudiana Bertoni składa się ze stewiozydu (5-10%), rebaudiozydu A (2-4%), rebaudiozydu C (1-2%), dulkozydu A (0,5-1%), rebaudiozydu B, rebaudiozydu D i rebaudiozydu E. W przeciwieństwie do innych glikozydów, rebaudiozyd A charakteryzuje się brakiem goryczy. Dlatego rebaudiana A jest najbardziej ukierunkowanym związkiem z liści stewii. Ekstrakcja ultradźwiękowa wspomaga ekstrakcję stewiozydów i rebaudiozydów o wysokiej czystości. ekstrakcja ultradźwiękowa glikozydów stewiolowych może być łatwo przeprowadzona w wodzie i daje wysoką wydajność przy bardzo wysokiej szybkości ekstrakcji. Stosunkowo niska temperatura ekstrakcji między 60°C a 80°C jest łagodna, aby zapobiec degradacji ekstraktów.

Odkąd stewia została zatwierdzona jako substancja słodząca, popyt na naturalny, bezkaloryczny zamiennik cukru znacznie wzrósł. Aby zapewnić popyt na produkty ze stewii, należy zwiększyć możliwości produkcji komercyjnej. Ultradźwięki to sprawdzona metoda intensyfikacja wydobycia.

Zalety ekstrakcji ultradźwiękowej:

• bez rozpuszczalników, np. w wodzie
• Wyższe zyski
• Wysoka wydajność wydobycia
• oszczędność czasu
• oszczędność kosztów
• Bezpieczny
• przyjazny dla środowiska
• przetwarzanie wsadowe lub inline

Ultradźwiękowa ekstrakcja stewii: Wyniki badań

Carbonell-Capella et al. (2016) porównali różne techniki ekstrakcji stewiozydów i rebaudiozydów. Najwyższy odzysk stewiozydu uzyskano stosując ekstrakcję ultradźwiękową za pomocą UP400S (patrz zdjęcie po lewej) przy użyciu wody jako rozpuszczalnika, będąc 3,5 razy wyższym w porównaniu do tradycyjnej metody dyfuzyjnej i 1,5 razy wyższym niż w przypadku zmielonych próbek stewii. W tym badaniu liście stewii (6 g) zawieszono w wodzie (180 g) w temperaturze 208C w stosunku ciało stałe/ciecz 1:30 (w/w). Ekstrakcję ultradźwiękową przeprowadzono przy użyciu procesor ultradźwiękowy UP400S (Hielscher GmbH, Niemcy)o mocy 400 W i częstotliwości 24 kHz. Do eksperymentów zespół badawczy Carbonell-Capella ustawił amplitudę na 100%, z ciągłym trybem sonikacji. Tytanowa sonotroda H22 o średnicy 22 mm i długości 100 mm została zamontowana w celu sprzężenia fal ultradźwiękowych z próbką. Sondę zanurzono w mieszaninie zawierającej 6 g liści stewii zawieszonych w 180 g wody lub etanolu/wody (50%) w szklanej kolbie z wąską szyjką (pojemność 1000 ml). Próbki były zanurzone w kąpieli chłodzącej, aby uniknąć ogrzewania wywołanego sonikacją, a temperatura była zawsze niższa niż 50ºC). Całkowity wkład energii właściwej (W_spec(w kJ/kg) obliczono, mnożąc moc generatora (400 J/s) (Moc) przez całkowity czas leczenia (s) podzielony przez masę produktu (kg). Energia ultradźwięków wynosiła 178 kJ/kg (dla t_USA = 80 sek.)
(por. Carbonell-Capella et al. 2016)
Sic-Zlabur et al., (2015) zbadali ekstrakcję glikozydów stewiolowych wraz z innymi składnikami funkcjonalnymi z liści Stewii i doszli do wniosku, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest technologią przyjazną dla środowiska, która może być stosowana do ekstrakcji związków funkcjonalnych z liści Stewii przy znacznie krótszym czasie obróbki i niższym zużyciu energii w porównaniu z konwencjonalną ekstrakcją.

Liu i wsp. (2010) badali ekstrakcję ultradźwiękową węglowodanów ogółem ze Stevia rebaudiana Bertoni. W celu zmaksymalizowania wydajności węglowodanów całkowitych ze Stevia rebaudiana Bertoni, jako próbki wykorzystano stewię typu LUYU-131. Metodologia powierzchni odpowiedzi (RSM) została zastosowana do optymalizacji warunków ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami. Wyniki wskazały, że optymalne warunki ekstrakcji to temperatura ekstrakcji 68°C, moc soniczna 60 W i czas ekstrakcji 32 min. Korzystanie z ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami, the wydajność ekstraktów wzrosła o współczynnik 1,5 przy niższa temperatura ekstrakcji (68°C), a czas ekstrakcji (32 min.) uległ znacznemu skróceniu w porównaniu z ekstrakcją klasyczną. Analiza składników surowych ekstraktów wykazała, że względna ilość rebaudiozydu A wzrosła w ekstraktach wspomaganych ultradźwiękami w porównaniu z ekstraktami uzyskanymi w procesie klasycznym, a ekstrakty wspomagane ultradźwiękami miały lepsza jakość.
Alupului i Lavric (2008) potwierdzają w swoich badaniach wyższą skuteczność ultradźwiękowej ekstrakcji stewii, stwierdzając, że indukowana ultradźwiękami ekstrakcja stewiozydu Stevia rebaudiana skutkuje poprawą wydajności w porównaniu z konwencjonalnym moczeniem o dwieście razy, a także krótszym czasem obróbki. (por. Alupului A., Lavric V., 2008)

Ultradźwiękowa obróbka końcowa stewiozydów

Ultradźwięki to niezawodna metoda mieszania, Mieszanie i homogenizacjaDlatego ultradźwięki są często stosowane podczas formułowania i mieszania produktu końcowego. Gdy ekstrakt ze stewii musi być rozpuszczony w cieczy, ultradźwięki są szybką i skuteczną techniką przygotowania jednorodnej mieszanki – niezależnie od lepkości. Ultradźwiękowy Rozpuszczenie pozwala na przygotowanie wysoce nasyconych, a nawet przesyconych roztworów.

Ultradźwiękowe systemy ekstrakcji

Asortyment produktów firmy Hielscher zapewni Ci ochronę – Niezależnie od tego, czy chcesz wyodrębnić mniejsze i średnie objętości do analizy i badań, czy też wyodrębnić na dużą komercyjną skalę produkcyjną. Nasz asortyment ultrasonografów obejmuje ultradźwiękowe urządzenia laboratoryjne, systemy stacjonarne dla R&D i instalacje pilotażowe, jak również Przemysłowe ultradźwięki o dużej mocy systemy z maksymalnie 16 000 watów na pojedynczą jednostkę, które mogą być łatwo grupowane i kontenerowane. Nasz szeroki wybór ultradźwiękowych Wyposażenie takie jak sonotrody, komory przepływowe, reaktory i boostery pozwala na optymalną konfigurację idealnie dopasowanego systemu do potrzeb naszego klienta.

Inwestycje

Wszystkie urządzenia ultradźwiękowe firmy Hielscher są przeznaczone do 24/7 Oznacza to, że nasz sprzęt pozwala na szybki zwrot z inwestycji (RoI). Alupului et al. (2009) stwierdzili podczas swoich badań, że fakt ekonomicznego uzasadnienia stosowania ultradźwięków o wysokiej intensywności jako względnie niski koszt nie może zostać pominięta. Ponadto, ekstrakcja ultradźwiękowa jest przekonującą techniką ze względu na jej proste wykorzystanie i znaczący Wydajność.