Hielscher Ultrasonics
Vom fi bucuroși să discutăm despre procesul dvs.
Sună-ne: +49 3328 437-420
Trimiteți-ne un e-mail: info@hielscher.com

Extracția și conservarea cu ultrasunete

Extracția și conservarea cu ultrasunete utilizează ultrasunete de putere pentru dezintegrarea structurilor celulare (liză). Ruperea celulelor cu ultrasunete rersults în extracția extrem de eficientă a compușilor intracelulari, precum și inactivarea microbiană. Datorită numeroaselor avantaje, ultrasonication este utilizat pe scară largă pentru extracție și conservare în industria alimentară. Aflați mai multe despre beneficiile extracției cu ultrasunete și prelucrarea alimentelor!

Ultrasunete de putere pentru extracția și conservarea alimentelor și botanicelor

Extracție cu ultrasunete: Extracția cu ultrasunete este un proces care utilizează unde sonore de înaltă frecvență pentru a extrage compuși dintr-o varietate de materiale, ar fi plantele, fructele și legumele. Procesul implică utilizarea undelor ultrasonice pentru a crea bule de înaltă presiune într-un material lichid sau semi-solid, care se prăbușesc rapid, generând căldură și presiune intensă care perturbă pereții celulari ai materialului și eliberează compușii doriți.

Principiul de lucru al extracției și conservării cu ultrasunete

Principiul de bază din spatele extracției cu ultrasunete se bazează pe fenomenul cunoscut sub numele de cavitație acustică. Atunci când un lichid este expus la unde ultrasonice de intensitate ridicată și frecvență joasă (aproximativ 20 kHz), acesta generează unde de presiune care creează bule mici de vid în lichid. Aceste bule cresc în dimensiune pe măsură ce intensitatea ultrasunetelor crește, iar când ajung la o anumită dimensiune, se prăbușesc brusc și violent, generând o undă de șoc și eliberând energie sub formă de căldură și presiune.
Acest proces provoacă întreruperea mecanică a pereților celulari, eliberând compușii doriți din material în solventul lichid. Compușii eliberați pot fi apoi separați de solvent folosind tehnici standard de separare, cum ar fi filtrarea sau centrifugarea.

Cerere de informații







Extracția lotului cu ultrasunete de alcaloizi din materialul vegetal folosind sonda cu ultrasunete UP400St.

Ultrasonicator UP400St pentru extracția eficientă non-termică a materialului vegetal.

 

Acest videoclip ilustrează efectul sonicării asupra stabilității sucului proaspăt de morcovi organic. Include un videoclip cu interval de timp al depozitului frigorific pentru a demonstra efectul. În producția de sucuri, smoothie-uri, piureuri și sosuri, sonicatoarele Hielscher îmbunătățesc stabilitatea, textura și durata de valabilitate. Sonicarea minimizează deteriorarea microbiană și previne depunerea și separarea, care pot apărea în doar câteva zile. Prelucrarea cu ultrasunete poate fi aplicată pe loturi mari sau în linie, chiar înainte de umplere. Sonicarea este o metodă de prelucrare pur mecanică. Este ideal pentru sucuri organice de fructe și legume, piureuri, smoothie-uri sau sosuri.

Sonicarea sucului de morcovi pentru stabilitate și gust mai bun - Hielscher Sonicator UIP1000hdT

Miniatură video

 
Conservarea cu ultrasunete: Conservarea cu ultrasunete se bazează pe aceleași efecte cavitaționale ca extracția cu ultrasunete. Pentru conservare, se aplică ultrasunete de putere pentru a prelungi termenul de valabilitate al alimentelor perisabile prin utilizarea undelor sonore de înaltă frecvență pentru a inhiba creșterea microorganismelor care provoacă deteriorarea. Procesul implică expunerea alimentelor la unde ultrasonice care perturbă pereții celulari ai bacteriilor, drojdiilor și mucegaiurilor, ducând la distrugerea sau inhibarea acestora.
Acest proces provoacă întreruperea mecanică a pereților celulari ai microorganismelor, ducând la distrugerea sau inhibarea acestora. Undele ultrasonice pot crește, de asemenea, permeabilitatea membranelor celulare, permițând conservanților și altor agenți antimicrobieni să pătrundă și să omoare microorganismele mai eficient.
Conservarea cu ultrasunete este preferată față de metodele tradiționale de conservare, deoarece oferă mai multe avantaje, ar fi timpul de procesare mai scurt, eficiență mai mare și capacitatea de a păstra proprietățile naturale și aromele alimentelor. Este utilizat într-o gamă largă de produse alimentare, cum ar fi sosuri, sucuri, produse lactate, ouă și carne pentru a le prelungi termenul de valabilitate și pentru a le asigura siguranța.

Tehnica de extracție și conservare cu ultrasunete este preferată față de metodele tradiționale de extracție și conservare, deoarece oferă mai multe avantaje, ar fi ratele de extracție mai rapide, calitatea excelentă a produsului, randament mai mare, tratament pur mecanic non-termic și capacitatea de a extrage o gamă mai largă de compuși. Este utilizat într-o gamă largă de industrii, cum ar fi alimente și băuturi, produse farmaceutice și cosmetice.

Extracția botanică cu ultrasunete oferă randamente mai mari. Hielscher UIP2000hdT, 2000 wați omogenizator este suficient de puternic pentru a extrage loturi de la 10 litri la 120 litri cu ușurință.

Extracția cu ultrasunete a plantelor - 30 litri / 8 galoane lot

Miniatură video

Cavitație ultrasonică puternică la Hielscher Cascatrode

Cavitație ultrasonică puternică la Hielscher UIP1000hdT Cascatrode

Extracția cu ultrasunete a proteinelor și enzimelor

În special, extracția enzimelor și proteinelor stocate în celule și particule subcelulare este o aplicație unică și eficientă a ultrasunetelor de înaltă intensitate, deoarece extracția compușilor organici conținute în corpul plantelor și semințelor de către un solvent poate fi îmbunătățită semnificativ. Prin urmare, ultrasunetele au un beneficiu potențial în extracția și izolarea unor noi componente potențial bioactive, de exemplu din fluxurile de produse secundare neutilizate formate în procesele curente. Ecografia poate ajuta, de asemenea, la intensificarea efectelor tratamentului enzimatic și, prin aceasta, la reducerea cantității de enzime necesare sau la creșterea randamentului compușilor relevanți extractibili.

Extracția cu ultrasunete a lipidelor și proteinelor

Ultrasonication este adesea folosit pentru a îmbunătăți extracția lipidelor și proteinelor din semințe de plante, ar fi soia (de exemplu, făină sau boabe de soia degresate) sau alte semințe oleaginoase. În acest caz, distrugerea pereților celulari facilitează presarea (rece sau caldă) și, prin urmare, reduce uleiul rezidual sau grăsimea din tortul de presare.

Influența extracției continue cu ultrasunete la randamentul proteinei dispersate a fost demonstrată de Moulton et al. sonicare a crescut recuperarea proteinei dispersate progresiv ca raportul fulgi/solvent schimbat de la 1:10 la 1:30. Acesta a arătat că ultrasunetele sunt capabile să peptizeze proteine din soia la aproape orice debit comercial și că energia sonicare necesară a fost cea mai mică, atunci când s-au folosit suspensii mai groase.

Izolarea cu ultrasunete a compușilor fenolici și antociani

Enzimele, cum ar fi pectinazele, celulazele și hemicelulazele sunt utilizate pe scară largă în procesarea sucurilor pentru a degrada pereții celulari și pentru a îmbunătăți extractabilitatea sucului. Perturbarea matricei peretelui celular eliberează, de asemenea, componente, cum ar fi compușii fenolici în suc. Ecografia îmbunătățește procesul de extracție și, prin urmare, poate duce la o creștere a compusului fenolic, a alcaloizilor și a sucului, lăsate în mod obișnuit în tortul de presă.

The beneficial effects of ultrasonic treatment on the liberation of phenolic compounds and anthocyanins from grape and berry matrix, in particular from bilberries (Vaccinium myrtillus) and black currants (>Ribes nigrum) into juice, was investigated by VTT Biotechnology, Finland using an ultrasonic processor UIP2000hd after thawing, mashing and enzyme incubation. The disruption of the cell walls by enzymatic treatment (Pectinex BE-3L for bilberries and Biopectinase CCM for black currants) was improved when combined with ultrasound. “Tratamentul din SUA crește concentrația compușilor fenolici ai sucului de afine cu mai mult de 15%. […Influența SUA (ultrasunete) a fost mai semnificativă cu coacăze negre, care sunt fructe de pădure mai provocatoare în procesarea sucului decât afinele datorită conținutului ridicat de pectină și arhitecturii diferite a peretelui celular. […] concentrația compușilor fenolici din suc a crescut cu 15-25% prin utilizarea tratamentului SUA (ultrasunete) după incubarea enzimatică.” (cf. Mokkila et al., 2004)
 

În această prezentare vă prezentăm fabricarea extractelor botanice. Vă explicăm provocările producerii de extracte botanice de înaltă calitate și modul în care un sonicator vă poate ajuta să depășiți aceste provocări. Această prezentare vă va arăta funcționează extracția cu ultrasunete. Veți învăța, ce beneficii vă puteți aștepta folosind un sonicator pentru extracție și cum puteți implementa un extractor cu ultrasunete în producția de extract.

Extracție botanică cu ultrasunete - Cum se utilizează sonicators pentru a extrage compuși botanici

Miniatură video

 

Sondă industrială ultrasonicator UIP6000hdT (6kW, 20kHz) cu reactor cu celule de flux pentru prelucrarea continuă cu ultrasunete a lichidelor și pastelor cu randament ridicat.

Ultrasonicator UIP6000hdT într-o instalație industrială de extracție continuă.

Cerere de informații







Inactivarea microbiană și enzimatică

Inactivarea microbiană și enzimaticăInactivarea microbiană și enzimatică (conservarea), de exemplu în sucurile de fructe și sosuri, este o altă aplicație a ultrasunetelor în procesarea alimentelor. Astăzi, conservarea prin creșterea temperaturii pentru perioade scurte de timp (pasteurizare) este încă cea mai comună metodă de procesare pentru inactivarea microbiană sau enzimatică care duce la o durată de depozitare mai lungă (conservare). Din cauza expunerii la temperaturi ridicate, pasteurizarea termică convențională prezintă adesea dezavantaje pentru produsele alimentare.
Producerea de substanțe noi din reacțiile catalizate termic și modificarea macromoleculelor, precum și deformarea structurilor vegetale și animale pot reduce pierderea calității. Prin urmare, tratamentul termic poate provoca modificări nedorite ale atributelor senzoriale, adică textura, aroma, culoarea, mirosul și calitățile nutriționale, adică vitaminele și proteinele. Ecografia este o alternativă eficientă de procesare non-termică (minimă).

Spre deosebire de tratamentele termice convenționale, conservarea cu ultrasunete utilizează energia și forțele de forfecare ale cavitației acustice pentru a inactiva enzimele. La niveluri suficient de scăzute de sonicare, modificări structurale și metabolice pot apărea în celule fără distrugerea lor. Activitatea peroxidazei, care se găsește în majoritatea fructelor și legumelor crude și neblanșate și poate fi asociată în special cu dezvoltarea de arome și pigmenți de rumenire, poate fi redusă substanțial prin utilizarea ultrasunetelor. Enzimele termorezistente, cum ar fi lipaza și proteaza, care rezistă la tratamentul la temperaturi ultra-înalte și care pot reduce calitatea și durata de conservare a laptelui tratat termic și a altor produse lactate pot fi inactivate mai eficient prin aplicarea simultană a ultrasunetelor, căldurii și presiunii (MTS).

Ecografia și-a demonstrat potențialul în distrugerea agenților patogeni alimentari, cum ar fi E. coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, chisturile Cryptosporidium și poliovirusul.

Se aplică la: conservarea gemului, marmeladei sau toppingurilor, sucurilor și sosurilor de fructe, produselor din carne, lactatelor și înghețatei.
 

Hielscher ultrasonicators poate omogeniza și pasteuriza produse lichide ouă (ouă întregi, albușuri de ou, gălbenușuri) pentru a asigura siguranța alimentară și stabilitatea mecanică. Hielscher omogenizatoare cu ultrasunete oferă cavitație intensă și forțe mari de forfecare pentru a ucide microbii. Pasteurizarea cu ultrasunete este o alternativă foarte eficientă și eficientă de pasteurizare la temperaturi scăzute. Oul lichid pasteurizat prin ultrasonication arată mai puțină denaturare a proteinelor, pierderi mai mici de aromă, omogenitate îmbunătățită și eficiență energetică semnificativ mai mare.

Omogenizarea și pasteurizarea ouălor lichide Aplicarea ultrasunetelor de putere cu Ultrasonicator UP400ST

Miniatură video

 

Sinergiile ultrasunetelor cu temperatura și presiunea

Ultrasonication este adesea mai eficient atunci când este combinat cu alte metode antimicrobiene, cum ar fi:

  • termo-sonicare, adică căldură și ultrasunete
  • Mano-sonicare, adică presiune și ultrasunete
  • Mano-termo-sonicare, adică presiune, căldură și ultrasunete

Aplicarea combinată a ultrasunetelor cu căldură și / sau presiune este recomandată pentru Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae și Aeromonas hydrophila.

Ultrasonics vs alte tehnici de conservare a alimentelor

Spre deosebire de alte procese termice și non-termice, cum ar fi omogenizarea la presiune înaltă, pasteurizarea termică, presiunea hidrostatică ridicată (HP), dioxidul de carbon comprimat (cCO2) și dioxidul de carbon supercritic (ScCO2), impulsurile de câmp electric ridicat (HELP) sau microundele, ultrasunetele pot fi testate cu ușurință în laborator sau la scară de laborator – generarea de rezultate reproductibile pentru extindere. Intensitatea și caracteristicile de cavitație pot fi ușor adaptate la procesul specific de extracție pentru a viza obiective specifice. Amplitudinea și presiunea pot fi variate într-o gamă largă, de exemplu pentru a identifica cea mai eficientă configurație de extracție din punct de vedere energetic.

Alte avantaje legate de utilizarea extracției de tip sondă cu ultrasunete sunt manipularea ușoară a extractului, execuție rapidă, fără reziduuri, randament ridicat, ecologic, calitate îmbunătățită și prevenirea degradării extractului.
(cf. Chemat et al., 2011)

Avantajele procesării alimentelor cu ultrasunete
 

  • Extracție mai completă
  • Conservare non-termică
  • randamente mai mari
  • Nutrienți înalți, calitate premium a alimentelor
  • proces rapid
  • Proces rece / non-termic
  • ușor și sigur de operat
  • întreținere redusă
Sondele cu ultrasunete sunt extrem de eficiente pentru extracția non-termică a ciupercilor medicinale precum Chaga. Acest videoclip demonstrează extracția rapidă cu spectru complet din chaga folosind ultrasonicator UP100H.

Extracția ciupercilor - Extracția ciupercilor Chaga rece folosind Ultrasonication

Miniatură video

Ultrasonicators de înaltă performanță pentru extracție și preseravation

Hielscher Ultrasonics proiectează, produce și distribuie ultrasonicators de înaltă performanță pentru extracția și conservarea eficientă. Folosind echipamente cu ultrasunete Hielscher pentru extracția și conservarea alimentelor este o tehnologie puternică de prelucrare care nu numai că poate fi aplicată în condiții de siguranță și ecologice, dar, de asemenea, eficient și economic. Efectul de omogenizare și conservare poate fi utilizat cu ușurință pentru orice produs alimentar lichid sau pastă, inclusiv sucuri de fructe și piureuri (de exemplu, portocale, mere, grapefruit, mango, struguri, prune), precum și pentru sosuri de legume și supe (de exemplu, sos de roșii sau supă de sparanghel), lactate, ouă și carne.
Portofoliul nostru de omogenizatoare și extractoare cu ultrasunete variază de la dispozitive portabile, portabile la sisteme de producție complet industriale pentru prelucrarea în linie a volumelor mari la scară comercială.

Proiectare, fabricație și consultanță – Calitate Made in Germany

Hielscher ultrasonicators sunt bine-cunoscute pentru cele mai înalte standarde de calitate și design. Robustețea și funcționarea ușoară permit integrarea fără probleme a ultrasonicators noastre în instalații industriale. Condiții dure și medii solicitante sunt ușor de manipulat de ultrasonicators Hielscher.

Hielscher Ultrasonics este o companie certificată ISO și pune un accent deosebit pe ultrasonicators de înaltă performanță cu tehnologie de ultimă oră și ușurință în utilizare. Desigur, ultrasonicators Hielscher sunt conforme CE și îndeplinesc cerințele UL, CSA și RoHs.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre:

Volumul lotului Debitul Dispozitive recomandate
00,5 până la 1,5 ml n.a. VialTweeter
1 până la 500 ml 10 până la 200 ml/min UP100H
10 până la 2000 ml 20 până la 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 până la 20L 00.2 până la 4L / min UIP2000hdT
10 până la 100L 2 până la 10L / min UIP4000hdT
15 până la 150L 3 până la 15L / min UIP6000hdT
n.a. 10 până la 100L / min UIP16000
n.a. mai mare grup de UIP16000

Contactează-ne! / Întreabă-ne!

Solicitați mai multe informații

Vă rugăm să utilizați formularul de mai jos pentru a solicita informații suplimentare despre procesoare cu ultrasunete, aplicații și preț. Vom fi bucuroși să discutăm procesul cu dvs. și să vă oferim un sistem cu ultrasunete care să îndeplinească cerințele dumneavoastră!









Vă rugăm să rețineți Politica de confidențialitate.




Omogenizatoare cu ultrasunete de forfecare mare sunt utilizate în laborator, banc-top, pilot și prelucrare industrială.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru aplicații de amestecare, dispersie, emulsionare și extracție pe laborator, pilot și scară industrială.



Literatură / Referințe

Fapte care merită știute

Dezintegrarea celulelor cu ultrasunete

Sub sonicare intensă, enzimele sau proteinele pot fi eliberate din celule sau organite subcelulare ca urmare a dezintegrării celulare. În acest caz, compusul care urmează să fie dizolvat într-un solvent este închis într-o structură insolubilă. Pentru ao extrage, membrana celulară trebuie distrusă. Perturbarea celulară este un proces sensibil, deoarece capacitatea peretelui celular de a rezista la o presiune osmotică ridicată în interior. Este necesar un control bun al perturbării celulare, pentru a evita eliberarea nestingherită a tuturor produselor intracelulare, inclusiv resturile celulare și acizii nucleici sau denaturarea produsului.
Ultrasonication servește ca un mijloc bine controlabil pentru dezintegrarea celulelor. Pentru aceasta, efectele mecanice ale ultrasunetelor asigură o penetrare mai rapidă și mai completă a solventului în materialele celulare și îmbunătățesc transferul de masă. Ecografia realizează o penetrare mai mare a unui solvent într-un țesut vegetal și îmbunătățește transferul de masă. Undele ultrasonice generatoare de cavitație perturbă pereții celulari și facilitează eliberarea componentelor matricei.

Ultrasonically îmbunătățit transferul de masă promovează extracția

În general, ultrasunetele pot duce la o permeabilizare a membranelor celulare la ioni și pot reduce semnificativ selectivitatea membranelor celulare. Activitatea mecanică a ultrasunetelor susține difuzia solvenților în țesut. Deoarece ultrasunetele sparg mecanic peretele celular prin forțele de forfecare a cavitației, facilitează transferul din celulă în solvent. Reducerea dimensiunii particulelor prin cavitație cu ultrasunete crește suprafața în contact între faza solidă și lichidă.

Liza cu ultrasunete și inactivarea E. coli

Pentru a produce cantități mici de proteine recombinante pentru studiul și caracterizarea proprietăților lor biologice, E. coli este bacteria de alegere. Etichetele de purificare, de exemplu coada de polihistidină, beta-galactozidaza sau proteinele care leagă maltoza, sunt în mod obișnuit legate de proteinele recombinante pentru a le face separabile de extractele celulare cu o puritate suficientă pentru majoritatea scopurilor analitice. Ultrasonication permite maximizarea eliberării proteinelor, în special atunci când randamentul producției este scăzut și pentru a păstra structura și activitatea proteinei recombinante.

Oxidare cu ultrasunete

La intensități controlate, aplicarea ultrasunetelor la biotransformare și fermentare poate duce la o bioprocesare îmbunătățită, datorită efectelor biologice induse și datorită transferului de masă celular facilitat. Influența aplicării controlate a ultrasunetelor (20kHz) asupra oxidării colesterolului la colestenon de către celulele de repaus ale Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (fostă Nocardia erythropolis) a fost investigată de Bar (1987).
Acest sistem este tipic transformărilor microbiene ale sterolilor și steroizilor prin faptul că substratul și produsele sunt solide insolubile în apă. Prin urmare, acest sistem este destul de unic prin faptul că atât celulele, cât și solidele pot fi supuse efectului ultrasunetelor. La o intensitate ultrasonică suficient de scăzută, care a păstrat integritatea structurală a celulelor și și-a menținut activitatea metabolică, Bar a observat o îmbunătățire semnificativă a ratelor cinetice ale biotransformării în suspensiile microbiene de 1,0 și 2,5 g / L colesterol atunci când sonicated pentru 5s fiecare 10mn cu o putere de ieșire de 0,2W / cm². Ecografia nu a arătat niciun efect asupra oxidării enzimatice a colesterolului (2,5 g / l) de către oxidaza colesterolului.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la Laborator spre dimensiunea industrială.

Vom fi bucuroși să discutăm despre procesul dvs.

Let's get in contact.