Extração ultra-sônica de baunilha – Um método não-térmico
- Extrato de baunilha é uma solução de sabor extraída de vagens de baunilha em uma solução de etanol e água.
- Para produzir vanilina de alta qualidade como aroma, sabor e componente de fragrância, uma técnica de extração eficiente, mas leve, é necessária para evitar a decomposição.
- A extração ultra-sônica é um método de extração mecânica suave, que dá altos rendimentos de vanilina em um tempo de extração muito curto.
Ultrasonics de alta performance para extratos vanillin de alta qualidade
Como o segundo tempero mais caro após o açafrão, a produção de baunilha requer um método de extração eficiente, o que impede a degradação dos valiosos óleos essenciais. A extração ultra-sônica é bem conhecida e estabelecida como um método leve, não-térmico, mas altamente eficiente para liberar compostos bioativos de material vegetal. A extração ultra-sônica é baseada no fenômeno da cavitação acústica, que é um tratamento puramente mecânico. Isto faz sonication o método preferido para o isolamento de compostos bioativos sensíveis, tais como compostos de sabores e óleos essenciais, por exemplo, vanilina, polifenóis, ou antioxidantes de botânicos.
Vantagens da extração ultra-sônica da baunilha
- Rendimento superior
- Extração de alta velocidade – em poucos minutos
- extratos de alta qualidade – Leve, não térmico
- Solventes verdes (por exemplo, água/etanol)
- económicamente viáveis
- operação fácil e segura
- Baixo investimento e custos operacionais
- 24/7 operação pesados-dever
- Verde, eco-friendly método
Extração ultra-sônica de baunilha – no modo de fluxo contínuo ou em lote
Lote: Processos de extração ultra-sônica podem ser operados como processos em lote simples ou como tratamento embutido, onde o meio é continuamente alimentado através de um reator de fluxo Ultrassônico.
Processamento em lote é um procedimento fácil, onde a extração é realizada lote por lote. Hielscher ultrasonics oferece processadores ultra-sônicos para pequenas e grandes lotes, ou seja, 1L a 120L.
Para o processamento de lotes de 5 a 10L, recomendamos o UP400St (400W, vídeo abaixo) com sonotrode S24d22L2D.
Para o processamento de lotes de aprox. 120L, recomendamos o UIP2000hdT (2KW, coluna de pic. Right na parte superior) com sonotrodo RS4d40L4.
Sonicator UIP2000hdT para extração botânica em um lote de 120L
Extração ultrassônica de botânicos com ultra-somsônico UP400St
Para um volume de aprox. 8L/min., recomendamos a UIP4000hdT (4kW, pic. Right) com sonotrodo RS4d40L3 e fluxo pressuririzável-Cell FC130L4-3G0
Estudo de caso de extração ultra-sônica de baunilha
José et al. (2009) compararam a extração assistida por ultrasonicamente (EAU) e a extração de Soxhlet. A pesquisa confirmou que a extração ultra-sônica intensifica a liberação de vanilina significativamente quando comparado com a extração de Soxhlet. O tratamento de Soxhlet exigiu a temperatura de funcionamento de 95 ° c, solvente: a relação do solute de 66.67 ml/g e um tempo da extração de 8hrs conduziram à liberação aproximadamente 180ppm Vanillin. A extração assistida por ultrassom (EAU) exigiu apenas 1hr para liberar cerca de 140ppm de vanilina usando o mesmo solvente: relação de soluto à temperatura ambiente.
Rasoamandrary et al. (2013) compararam a eficiência da extração de vanilina usando um ultrasonicator do tipo sonda 100W (por exemplo, UP100H), um banho Ultrassônico e um banho de água quente. Os pesquisadores concluíram que o ultrasonicator sonda-tipo é uma poderosa ferramenta de extração devido à sua alta intensidade ultra-sônica. Portanto, o ultrasonicator sonda-tipo superou os métodos de extração alternativos, dando rendimentos semelhantes/ou mais elevados de vanilina extraído em um tempo de extração significativamente menor e menos solvente (ou seja, etanol) consumo.
A comparação dos três métodos de extração – ponta de prova ultra-sônica, banho ultra-sônico, extração do banho da água quente – mostrou que a extração do vanilina era o mais eficientemente para a sonda-sonication usando o etanol 40% (v/v) na temperatura ambiental de 30 ° c e um tempo da extração de 1hr. A extração do banho de água exigiu uma concentração do ethanol 50% (v/v) em 56 ° c para 15hrs.
UIP4000hdT – extrator 4kW ultra-sônico para o tratamento inline contínuo.
Equipamento ultra-sônico para a extração do elevado desempenho
Hielscher ultrasonics é especializada na fabricação de processadores ultra-sônicos de alto desempenho para a produção de extratos de alta qualidade de botânicos.
O amplo portfólio de produtos da Hielscher abrange desde pequenos e poderosos ultrasonicators de laboratório até sistemas robustos de bancada e totalmente industriais, que proporcionam ultra-som de alta intensidade para a extração e isolamento eficientes de substâncias bioativas (por exemplo, Quercetina, Cafeína, Curcumina, Terpenos etc.). Todos os dispositivos ultra-sônicos de 200w para 16, 000W apresentam um display colorido para controle digital, um cartão SD integrado para gravação automática de dados, controle remoto do navegador e muito mais recursos de fácil utilização. Os sonotrodes e as células de fluxo (as partes, que estão em contato com o meio) podem ser esterilizados e são fáceis de limpar. Todos os nossos ultrasonicators são construídos para 24/7 operação, exigem baixa manutenção e são fáceis e seguros para operar.
Uma exposição de cor digital permite um controle user-friendly do ultrasonicator. Nossos sistemas são capazes de entregar de baixo até muito altas amplitudes. Para a extração de polifenóis e outros compostos bioativos, como vanilina, oferecemos sonotrodes ultrassônicos especiais (também conhecidos como Sondas Ultrassônicas ou chifres) que são otimizados para o isolamento sensível de substâncias ativas de alta qualidade. A robustez do equipamento ultra-sônico de Hielscher permite a operação 24/7 no serviço pesado e em ambientes de exigência.
O controle preciso dos parâmetros do processo ultra-sônico assegura a reprodutibilidade e a padronização do processo.
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:
| Volume batch | Quociente de vazão | Dispositivos Recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500mL | 10 a 200 mL / min | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 a 20L | 00,2 a 4 L / min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 de 10L / min | UIP4000hdT |
| n / D. | 10 a 100L / min | UIP16000 |
| n / D. | maior | aglomerado de UIP16000 |
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Processadores ultra-sônicos de alta potência do laboratório à escala piloto e industrial.
Literatura / Referências
- Vélez Suaza, Catalina (2016): Optimization of an analytical approach based on high-performance liquid chromatography for the characterization of a natural vanilla extract. Thesis, Universitaria Lasallista, 2016.
- Jose D. et al. (2009): extração de vanilina de vagens de baunilha: estudo comparativo de Soxhlet convencional e extração assistida por ultrassom. Jornal de engenharia de alimentos 93, 2009:421 – 426.
- Rasoamandrary N. et al. (2013): melhoria na extração de vanilina 4-hidroxi-3-metoxibenzaldeído de grãos de baunilha curado usando extração assistida por ultrassom: uma comparação da extração de banho de água quente e assistida por ultrassom.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O'Donnell, Brijesh K. Tiwari (2020): Tecnologia de ultrassom para extração de moléculas biologicamente ativas de fontes vegetais, animais e marinhas. TrAC Tendências em Química Analítica, Volume 122, 2020.
Fatos, vale a pena conhecer
O princípio de funcionamento da extração ultra-sônica
A aplicação de ondas intensas do ultra-som a um meio líquido conduz à cavitação. O fenômeno da cavitação conduz localmente às temperaturas extremas, às pressões, às taxas do aquecimento/refrigerar, aos diferenciais da pressão e às forças de cisalhamento elevadas no meio. Quando as bolhas da cavitação implodir na superfície dos sólidos (tais como partículas, pilhas da planta, tecidos etc.), os micro-jatos e a colisão interparticlular geram efeitos tais como a casca de superfície, a erosão e a avaria da partícula. Além disso, a implosão de bolhas de cavitação em meios líquidos criar macroturbulências e micro-mistura.
Fig. 1: criação de bolhas de cavitação estáveis e transitórias.
(a) deslocamento, (b) cavitação transitória, (c) cavitação estável, (d) pressão
[adaptado de Santos et al. 2009]
O irraditation ultra-sônico do material de planta fragmenta a matriz de pilhas da planta e realça a hidratação do mesmos. Chemat et al (2015) concluem que a extração ultra-sônica de compostos bioativos de plantas vegetais é o resultado de diferentes mecanismos independentes ou combinados, incluindo fragmentação, erosão, capilaridade, detexturação e sonoporação. Estes efeitos perturbar a parede celular, melhorar a transferência de massa, empurrando o solvente para a célula e sucção Phyto-composto carregado solvente para fora, e garantir o movimento líquido por micro-mistura.
Extração ultra-sônica de células vegetais: a seção transversal microscópica (TS) mostra o mecanismo de ações durante a extração ultra-sônica de células (ampliação 2000x) [recurso: Vilkhu et al. 2011]
Extração ultra-sônica atinge um isolamento muito rápido de compostos – superando os métodos convencionais de extração em menor tempo de processo, maior rendimento, e em temperaturas mais baixas. Como um tratamento mecânico suave, a extração assistida por ultrassom evita a degradação térmica de componentes bioativos e se destaca em comparação com outras técnicas, como extração convencional de solventes, hidrodestilaçãoou Soxhlet extração, que são conhecidas por autodestruição moléculas sensíveis ao calor. Devido a estas vantagens, a extração ultra-sônica é a técnica preferida para a liberação de compostos bioativos sensíveis à temperatura dos botânicos.
Vanilina
Baunilha é um sabor valorizado, que pode ser extraído de orquídeas do gênero Baunilha, principalmente da espécie mexicana, baunilha de folhas planas (V. planifolia). Os compostos com sabor único da orquídea de baunilha são encontrados em seu fruto, o que resulta da polinização da flor. Estas sementes são aproximadamente 1/3 x 6 polegadas, com uma cor marrom vermelho para preto quando maduro. Dentro dessas cápsulas há um líquido oleoso cheio de sementes minúsculas. Tanto a vagem quanto as sementes são usadas para a produção de vanillin.
Embora a vanilina seja o composto de sabor primário na planta de baunilha, o extrato de baunilha puro contém várias centenas de compostos de sabor adicionais, que contribuem para o seu sabor complexo e profundo.
Essência de baunilha ocorre em duas formas, ou seja, essência real vanilina do seedpod de baunilha e industrialmente sintetizada vanilina. Extrato de seedpod real é uma mistura complexa de várias centenas de compostos diferentes. O composto químico vanilina – 4-hidroxi-3-metoxibenzaldeído – é o maior contribuinte para o sabor característico e aroma de baunilha real e é o principal componente de sabor de grãos de baunilha curado. Além de vanilina, outros compostos químicos como acetaldeído, ácido acético, furfural, ácido hexanóico, 4-hidroxibenzaldeído, eugenol, cinamato de metilo e ácido isobutírico contribuem para o aroma complexo de baunilha.
Cultivares de baunilha
Baunilha Bourbon ou baunilha Bourbon-Madagascar é produzida a partir de plantas de V. Chlorella, que crescem em ilhas do Oceano Índico, como Madagascar, Comores e reunião, anteriormente chamado de Île Bourbon. O termo “Baunilha do Bourbon” descreve também o característico aroma de baunilha derivado de V. planifolia.
A baunilha mexicana, extraída do nativo V. planifolia, é produzida em quantidades muito mais baixas. A baunilha mexicana é conhecida e comercializada como baunilha da terra de sua origem, já que a planta V. Chlorella é nativa da Mesoamérica.
A baunilha taitiana vem da Polinésia francesa, produzida a partir da planta V. tahitiensis. A análise genética mostra que esta espécie é possivelmente uma cultivar de um híbrido de v. Chlorella e v. odorata.
A baunilha da Índia ocidental é feita a partir de V. pompona, que é cultivada nas Caraíbas e na América Central e do Sul.