Technologia ultradźwiękowa firmy Hielscher

Ekstrakcja ultradźwiękowych alg dla suplementów żywieniowych

Ekstrakcja ultradźwiękowa jest doskonałą metodą skutecznego i szybkiego niszczenia komórek glonów. Ekstrakcja ultradźwiękowa może uwolnić pełną ilość związków bioaktywnych, co sprawia, że technika ultradźwiękowa jest bardzo skuteczna.

Jak wydobywać białka, lipidy i fenole z alg za pomocą ultrasoników

Gatunki alg i mikroalgali są bogate w związki biologicznie czynne, takie jak białka, lipidy, karotenoidy, pigmenty (np, fitocyaniny, Astaksantyna itp.), fenoliki i polisacharydy. ), fenoliki i polisacharydy. To sprawia, że są one szeroko stosowanym materiałem naturalnym do produkcji ekstraktów do żywności i suplementów diety. Powszechnie stosowanymi gatunkami glonów do produkcji suplementów diety są Arthrospira maxima i (znany również jako spirulina), Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis, i Ulva spp.. Algi są dobrym źródłem wysokiej jakości białek, lipidów, długołańcuchowych PUFA (np. omega-3), polisacharydów (np. alginianu, karagenu, β-glukanów), witamin i antyoksydantów.
Spirulina jest powszechnie dostępnym i powszechnie stosowanym rodzajem glonów, który jest bogaty w wysoko cenione związki bioaktywne, takie jak białka (o zawartości 50-70% suchej masy). Ponieważ Spirulina jest zatwierdzona przez FDA (Food Drug Administration of the United States) jako GRAS (Generally Recognized As Safe), spirulina i ekstrakty spiruliny mogą być stosowane w komercyjnej żywności lub jako suplementy diety.

Zalety Ultradźwiękowego Odciągu Alg

Ekstrakcja ultradźwiękowa wyróżnia alternatywne metody ekstrakcji w różnych miejscach, takie jak wysoka wydajność, niezawodność, bezpieczeństwo, prostota i przyjazność dla środowiska.

Pełna wydajność ekstrakcji

Wysokowydajne ultrasonografy rozbijają otwarte komórki glonów i rozbijają je tak, że materiał wewnątrzkomórkowy zostaje uwolniony. Ekstrakcja ultradźwiękowa uwalnia w ten sposób pełne spektrum związków bioaktywnych, takich jak fykobiliproteiny, karotenoidy i lipidy oraz fenole.
Fykobiliproteiny można rozróżnić na trzy główne grupy, a mianowicie chloro-fitocyaniny, alfa-fitocyaniny i fitoerytyryny. C-Phycocyanina jest naturalnym niebieskim pigmentem, który jest szeroko stosowany w żywności i produktach farmaceutycznych. Ekstrakcja ultradźwiękowa uwalnia pełne spektrum białek.

Hielscher Ultrasonics' SonoStation jest łatwym w użyciu ultradźwiękowego setup na skalę produkcyjną. (Kliknij, aby powiększyć!)

SonoStation – system ultradźwiękowy z ultradźwiękami 2x 2kW, zbiornikiem z mieszadłem i pompą – jest przyjaznym dla użytkownika systemem ekstrakcji.

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Wysoka wydajność ekstrakcji

Duangsee et al. (2009) przetestowali dwie różne metody ekstrakcji (ultradźwiękową ekstrakcję rozpuszczalnikową i ekstrakcję poprzez wielokrotne zamrażanie i rozmrażanie) bioaktywnych związków z biomasy Arthospira i stwierdzili, że ultradźwiękowa ekstrakcja rozpuszczalnikowa daje wyższą wydajność ekstrakcji (22,1%) niż zamrażanie i rozmrażanie (15,6%). Porównanie rozerwania komórek pomiędzy soniką a wielokrotnym zamrażaniem i rozmrażaniem pokazuje, że sonikacja jest bardziej efektywna. Kawitacja ultradźwiękowa powoduje gwałtowne i skuteczne rozerwanie komórek glonów, co powoduje większe ich rozerwanie w porównaniu z komórkami spiruliny leczonymi poprzez wielokrotne zamrażanie i rozmrażanie.
Sonikacja była skuteczniejsza w rozbijaniu koperty komórkowej w porównaniu do wielokrotnego zamrażania i rozmrażania. Wydajność ekstrakcji fitocyjanów wykazała, że temperatura przetwarzania wpływa na wydajność ekstrakcji.

Szybki proces ekstrakcji

Wysokowydajne systemy ultradźwiękowe mogą za pomocą wysokiej amplitudy aplikować wysoką moc ultradźwiękową na zawieszenie glonów. Dzięki temu ekstrakcja ultradźwiękowa jest bardzo szybką metodą obróbki.

kontrola temperatury

Ultrasonizacja jest nietermiczną, czysto mechaniczną techniką ekstrakcji. Temperatura ekstrakcji może być precyzyjnie regulowana za pomocą podłączanego czujnika temperatury, który jest podłączony do cyfrowego ultrasonografu firmy Hielscher. Oprogramowanie cyfrowych ultrasonografów firmy Hielscher pozwala na ustawienie limitów temperatury, dzięki czemu homogenizator ultradźwiękowy zatrzymuje się po osiągnięciu limitu temperatury. Precyzyjna regulacja temperatury pozwala na zapobieganie degradacji termicznej materiałów wrażliwych na ciepło, takich jak fikobiliproteiny, witaminy, polifenole, polisacharydy, lipidy i inne związki bioaktywne.

Kompatybilny z różnymi rozpuszczalnikami

Ultrasonizacja jest kompatybilna z prawie każdym rozpuszczalnikiem. Ekstrakcja ultradźwiękowa w połączeniu z zielonymi rozpuszczalnikami, takimi jak woda lub etanol, daje czyste ekstrakty. Ekstrakty ultradźwiękowe mogą być bezpiecznie włączone do żywności, ponieważ rozpuszczalniki do ekstrakcji etanolu i wody posiadają status GRAS (Generally Recognized As Safe).

Powtarzalność i standaryzacja procesu

Ultradźwięki cyfrowe firmy Hielscher są wyposażone w inteligentne oprogramowanie i rozbudowane ustawienia idealnych parametrów ekstrakcji. Oprogramowanie protokołuje wszystkie parametry procesu ultradźwiękowego (np. amplitudę, moc netto, moc całkowitą, temperaturę, ciśnienie, czas, datę) i zapisuje dane sonacji do pliku CSV na wbudowanej karcie SD. Pozwala to na standaryzację procesu ekstrakcji i dokładne monitorowanie dźwięku i jakości danych wyjściowych. Funkcje te pomagają w spełnieniu wymagań stadardyzacji procesu, a także Dobrych Praktyk Wytwarzania (GMP), które są bardzo ważne podczas produkcji ekstraktów dla suplementów, żywności lub produktów farmaceutycznych.

Ultrasoniczny protokół ekstrakcji fikocyniny

Mazumder i wsp. (2017) badali optymalne parametry przetwarzania dla ultradźwiękowej ekstrakcji fitocyjanów i fenoliki z Arthospira platensis. Maksymalną wydajność fitocyjanów (29,9 mg/g) i fenoliki ogółem (2,4 mg/g) uzyskano przy 40% stężeniu etanolu, w temperaturze ekstrakcji 34,9°C za pomocą ultrasonografu UP50H (50 watów, 30kHz) o amplitudzie 95% przez czas ekstrakcji 104,7 sek.

Vernès et al. (2019) użyli a UIP1000hdT (1000 W, 20 kHz) ultrasonograf do ekstrakcji białek z spiruliny. Ultradźwiękownica została wyposażona w sondę BS2d34 i ultradźwiękowy reaktor przepływowy (dokładny zestaw do ekstrakcji ultradźwiękowej z komorą przepływową i pompą Seepex, patrz zdjęcie poniżej).

Zestaw do ekstrakcji ultradźwiękowej z UIP1000hdT do ekstrakcji glonów

UIP1000hdT – Zestaw do manotermosonizacji (MTS) i ekstrakcji białka z spiruliny w skali laboratoryjnej
źródło: Vernes et al. 2019

Wyniki badań wskazują, że warunki ekstrakcji ultradźwiękowej zoptymalizowane pod kątem wydajności białka obejmują nieznacznie podwyższoną temperaturę i ciśnienie (tzw. manotermosonication MTS). MTS sprzyja przenoszeniu masy i umożliwia uzyskanie o 229% więcej białka (28,42 ± 1,15 g/100 g suchej masy) niż w konwencjonalnym procesie bez ultradźwięków (8,63 ± 1,15 g/100 g suchej masy).
Przy 28,42 g białka otrzymanego na 100 g suchej biomasy spiruliny w ekstrakcie, w ciągłym procesie sonikacji osiągnięto wskaźnik odzysku białka na poziomie 50% w ciągu zaledwie 6 minut. Obrazowanie mikroskopowe wykazuje, że kawitacja akustyczna wpływa na włókna spiruliny poprzez różne mechanizmy, takie jak fragmentacja, sonoporekcja, detekcja. Te różne efekty sprawiają, że ekstrakcja, uwalnianie i rozpuszczanie związków bioaktywnych spiruliny jest łatwiejsze i bardziej efektywne, co skutkuje wysoką wydajnością białka o wysokiej jakości.
Jeśli chodzi o jakość białek ekstrahowanych ultradźwiękami, to aminokwasy nie uległy degradacji w wyniku leczenia ultradźwiękami, lecz są obecne w większej ilości w przypadku sonikacji w porównaniu z ekstrakcją konwencjonalną.
Porównując manotermosonizację i ekstrakcję ultradźwiękową bez podwyższonego ciśnienia i temperatury, różnica w wydajności i skuteczności ekstrakcji jest minimalna. Dlatego też samo badanie ultradźwiękowe jest uważane za najbardziej ekonomiczną i najłatwiejszą technikę produkcji wysokiej jakości ekstraktu bogatego w białko spiruliny. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest zieloną, przyjazną dla środowiska techniką ekstrakcji nadającą się do ekstrakcji białka z spiruliny w skali laboratoryjnej, którą można łatwo skalować do skali pilotowej i przemysłowej. (por. Vernès i in. 2019)

UP400St ekstrakcja ultradźwiękowa w serii 8L

UP400St do ultradźwiękowej ekstrakcji glonów w partii 8L

Wysokowydajne wyciągi ultradźwiękowe

Wszystkie wyniki ekstrakcji osiągnięte na małą skalę, mogą być liniowo skalowane do większych zdolności produkcyjnych. Hielscher Ultrasonics posiada w swojej ofercie szeroką gamę produktów, od laboratoryjnych po przemysłowe systemy ekstrakcyjne, które są najbardziej odpowiednie dla przewidywanej wydajności procesu. Nasi długoletni doświadczeni pracownicy pomogą Państwu począwszy od testów wykonalności i optymalizacji procesu aż do instalacji systemu ultradźwiękowego na końcowym poziomie produkcji.

Hielscher Ultrasonics – Wyrafinowane urządzenia ekstrakcyjne

Portfolio produktów firmy Hielscher Ultrasonics obejmuje pełną gamę wysokowydajnych ekstraktorów ultradźwiękowych od małej do dużej skali. Dodatkowe akcesoria pozwalają na łatwy montaż najbardziej odpowiedniej konfiguracji urządzenia ultradźwiękowego dla Państwa procesu. Optymalna konfiguracja urządzenia ultradźwiękowego zależy od przewidywanej wydajności, objętości, surowca, procesu wsadowego lub inline oraz czasu. Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 w ciężkich warunkach i w wymagających środowiskach.

Wybieraj spośród różnych akcesoriów, takich jak:

  • sonotrody o różnych rozmiarach, średnicach i kształtach
  • sonotrody o wysokiej amplitudzie 200µm i większej
  • reaktory z ogniwami przepływowymi o różnych pojemnościach i geometriach
  • liczne rogi wzmacniające, które zwiększają lub zmniejszają zyski
  • kompletne zestawy soniczne, takie jak SonoStation, które obejmują ekstraktor ultradźwiękowy, zbiornik, mieszadło i pompę
  • wtykane czujniki temperatury
  • wtykane czujniki ciśnienia

Nasz dobrze wyszkolony, doświadczony personel skonsultuje się z Tobą i poleci Ci najbardziej odpowiedni system ultradźwiękowy dla Twoich wymagań procesu ekstrakcji!

Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
1 do 500mL 10-200mL/min UP100H
10 do 2000mL 20-400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10-100L 2 do 10L/min UIP4000hdT
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Prosimy o skorzystanie z poniższego formularza w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat procesorów ultradźwiękowych, zastosowań i ceny. Chętnie omówimy z Państwem proces i zaproponujemy Państwu system ultradźwiękowy spełniający Państwa wymagania!









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do dyspersji, emulsyfikacji i ekstrakcji komórkowej.

Wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do pilotażowy i Przemysł skala.

Literatura / materiały źródłowe



Fakty Warto wiedzieć

Spirulina

Spirulina, która jest bakterią prokariotyczną, jest bogata w pigmenty, takie jak karotenoidy, chlorofil i fitocyanina. Karotenoidy (np. β-karoten, barwnik o barwie pomarańczowo-żółtej), chlorofil i fitocyjanina występują w ilości odpowiednio 0,4, 1,0 i 14% suchej masy. Fykocyjanina to niebiesko-zielone białko, tzw. biliproteina, które znajduje się w lamelach fotosyntetycznych w błonie cytoplazmatycznej cyjanobakterii.
Jest on stosowany jako dodatek do żywności i barwnik żywności, suplement diety oraz do celów immunodiagnostycznych.