Ultrasunete Extracția și Conservarea

Extracția și conservarea cu ultrasunete utilizează utilizarea ultrasunetelor de putere pentru dezintegrarea structurilor celulare (liză). Ruperea celulelor cu ultrasonics rersults în extracția extrem de eficientă a compușilor intra-celulari, 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!

Puterea ultrasunetelor pentru extracția și conservarea alimentelor și botanice

extracție cu ultrasunete: Extracția cu ultrasunete este un proces care utilizează undele sonore de înaltă frecvență pentru a extrage compuși dintr-o varietate de materiale, cum 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 prăbușește 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. 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 informatie





Extracția lot cu ultrasunete de alcaloizi din material vegetal folosind sonda cu ultrasunete UP400St.

ultrasonicator UP400St pentru extracția needucătoare eficientă a materialului vegetal.

Conservarea cu ultrasunete: Conservarea cu ultrasunete se bazează pe aceleași efecte cavitaționale ca extracția cu ultrasunete. Pentru conservare, ultrasunetele de putere sunt aplicate pentru a prelungi termenul de valabilitate al alimentelor perisabile prin utilizarea undelor sonore de înaltă frecvență pentru a inhiba creșterea microorganismelor care provoacă alterarea. Procesul implică expunerea alimentelor la unde ultrasonice care perturbă pereții celulari ai bacteriilor, drojdiilor și mucegaiurilor, ceea ce duce la distrugerea sau inhibarea lor.
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 ucidă microorganismele mai eficient.
Conservarea cu ultrasunete este de preferat față de metodele tradiționale de conservare, deoarece oferă mai multe avantaje, cum ar fi timpul de procesare mai scurt, eficiența 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 de preferat față de metodele tradiționale de extracție și conservare, deoarece oferă mai multe avantaje, cum ar fi rate de extracție mai rapide, o calitate excelentă a produsului, randament mai mare, tratament non-termic pur mecanic și capacitatea de a extrage o gamă mai largă de compuși. Este utilizat într-o gamă largă de industrii, cum ar fi produsele alimentare și băuturile, produsele farmaceutice și cosmeticele.

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 Botanicals - 30 litri / 8 Galon Lot

Miniatură video

Puternic cu ultrasunete Cavitatie la Hielscher cascatrode

Cavitație cu ultrasunete puternic la Hielscher UIP1000hdT Cascatrode

Extracția proteinelor și enzimelor cu ultrasunete

În special extracția enzimelor și proteinelor stocate în celule și particule subcelulare este o aplicație unică și eficientă a ultrasunetelor de mare 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 componentelor noi potențial bioactive, de exemplu din fluxurile de produse secundare neutilizate formate în procesele actuale. Ultrasunetele pot 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 utilizat pentru a îmbunătăți extracția lipidelor și proteinelor din semințe de plante, cum ar fi boabe de soia (de exemplu, făină sau soia degresate) sau alte semințe oleaginoase. În acest caz, distrugerea pereților celulari facilitează presare (rece sau la cald) și reduce astfel uleiul rezidual sau grăsimea din turta de presare.

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

Izolarea cu ultrasunete a compușilor fenolici și antocianine

Enzime, cum ar fi pectinaze, celulaze și hemicelulaze sunt utilizate pe scară largă în procesarea suc, în scopul de a degrada peretii celulelor și de a îmbunătăți extractibilitatea sucul. Perturbarea matricea peretelui celular elibereaza de asemenea componente, cum ar fi compuși fenolici în suc. Ultrasunete îmbunătățește procesul de extracție și, prin urmare, poate duce la o creștere a randamentului compus fenolic, alcaloizi și suc, în mod obișnuit lăsat în tort 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 SUA crește concentrația de compuși fenolici de suc de afine cu mai mult de 15%. […] Influența SUA (ultrasunete) a fost mai semnificativa cu coacăze negre, care sunt boabe mai dificile în procesarea suc decât afinele datorită conținutului lor ridicat de pectină și arhitectură diferită peretelui celular. […] Concentrația compușilor fenolici în suc a crescut cu 15-25% prin utilizarea unui tratament din SUA (ultrasunete) după incubare enzimă.” (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

 

Ultrasonicator industrial de tip sondă 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 informatie





Microbiene și inactivare enzimatică

Microbiene și inactivare enzimaticăInactivarea microbiană și enzimatică (conservare), de exemplu în sucurile și sosurile de fructe este o altă aplicație a ultrasunetelor în prelucrarea 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 un termen de valabilitate mai lung (conservare). Din cauza expunerii la temperaturi ridicate, pasteurizarea termică convențională vine adesea dezavantaje pentru produsele alimentare.
Producerea de substanțe noi din reacțiile catalizate de căldură și modificarea macromoleculelor precum deformarea structurilor vegetale și animale pot reduce într-o pierdere de calitate. De aceea, tratamentul termic poate provoca modificări nedorite ale atributelor senzoriale, adică textură, aromă, culoare, miros, și calitățile nutriționale, adică vitamine și proteine. Ultrasunete este un non-termic (minimal) alternative eficiente de procesare.

Spre deosebire de tratamentele termice convenționale, conservarea cu ultrasunete utilizează forțele de energie și 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 neînchise 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 protează, care rezistă la tratamentul la temperaturi ultra-înalte și care pot reduce calitatea și termenul de valabilitate al laptelui tratat termic și al altor produse din jurnal, pot fi inactivate mai eficient prin aplicarea simultană a ultrasunetelor, căldurii și presiunii (MTS).

Ecografia și-a demonstrat potențialul în distrugerea agenților patogeni purtători de alimente, cum ar fi E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, Chisturi cryptosporidium și Poliovirus.

Se aplică la: conservarea gemului, marmeladei sau topping-urilor, sucurilor și sosurilor de fructe, produselor din carne, produselor lactate și înghețatei.
 

Hielscher ultrasonicators poate omogeniza și pasteuriza produse din ouă lichide (ouă întregi, albușuri de ou, gălbenușuri) pentru a asigura siguranța alimentară și stabilitatea mecanică. Hielscher omogenizatoare cu ultrasunete livra cavitație intensă și forțe de forfecare ridicate pentru a ucide microbii. Pasteurizarea cu ultrasunete este o alternativă foarte eficientă și eficientă de pasteurizare la temperaturi scăzute. Ou lichid pasteurizat prin ultrasonication arată denaturarea proteinelor mai puțin, pierderea aromei mai mici, omogenitate îmbunătățită și eficiență energetică semnificativ mai mare.

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

Miniatură video

 

Sinergiile de ultrasunete, cu temperatură și presiune

Ultrasonication este adesea mai eficient atunci când sunt combinate cu alte metode anti-microbiene, cum ar fi:

  • termo-sonicare, adică de căldură și ultrasunete
  • mano-sonicare, adică presiune și cu ultrasunete
  • mano-termo-sonicare, presiune adică, 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 de înaltă presiune, pasteurizarea termică, presiunea hidrostatică ridicată (HP), dioxidul de carbon comprimat (cCO2) și dioxidul de carbon supercritic (ScCO2), impulsurile de câmp electric ridicat (HELP) sau cuptorul cu microunde, ultrasunetele pot fi testate cu ușurință în laborator sau la scară superioară – generarea de rezultate reproductibile pentru extindere. Intensitatea și caracteristicile 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 de extracție de tip sondă cu ultrasunete sunt manipularea ușoară a extractului, execuție rapidă, fără reziduuri, randament ridicat, eco-friendly, calitate îmbunătățită și prevenirea degradării extractului.
(cf. Chemat et al., 2011)

Avantajele prelucrării alimentelor cu ultrasunete
 

  • extracție mai completă
  • Conservarea non-termică
  • randamente mai mari
  • Nutrienți ridicati, calitate premium a alimentelor
  • proces rapid
  • Proces rece / non-termic
  • Ușor și sigur de operat
  • întreținere redusă
Sonde cu ultrasunete sunt extrem de eficiente pentru extracția non-termică a ciupercilor medicinale, cum ar fi Chaga. Acest videoclip demonstrează extracția rapidă cu spectru complet din chaga folosind ultrasonicator UP100H.

Extracția ciupercilor - Extracția ciupercilor Chaga la rece folosind Ultrasonication

Miniatură video

Ultrasonicators de înaltă performanță pentru extracție și preseravation

Hielscher Ultrasonics proiectează, produce și distribuie ultrasonicators de înaltă performanță pentru extracție eficientă și conservare. Utilizarea echipamentului cu ultrasunete Hielscher pentru extracția și conservarea alimentelor este o tehnologie puternică de prelucrare care poate fi aplicată nu numai 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 asemănător pastei, inclusiv sucuri de fructe și piureuri (de exemplu, portocale, mere, grapefruit, mango, struguri, prune), precum și pentru sosuri și supe de legume (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, Productie si Consultanta – Calitate fabricată în Germania

Ultrasonicators Hielscher 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 manevrat de ultrasonicators Hielscher.

Hielscher Ultrasonics este o companie certificată ISO și a pus un accent special pe ultrasonicators de înaltă performanță featuring tehnologie de ultimă oră și ușurința în utilizare. Desigur, ultrasonicators Hielscher sunt conforme cu CE și îndeplinesc cerințele ul, CSA și RoHs.

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

volum lot Debit Aparate recomandate
0.5 1,5ml N / A. VialTweeter
1 la 500mL 10 până la 200 ml / min UP100H
10 la 2000ml 20 până la 400ml / min Uf200 ः t. UP400St
0.1 la 20L 0.2 4L / min UIP2000hdT
10 100L 2 până la 10L / min UIP4000hdT
De la 15 la 150L De la 3 la 15L/min UIP6000hdT
N / A. 10 la 100L / min UIP16000
N / A. mai mare grup de UIP16000

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

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









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


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

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.



Literatură / Referințe

Ce trebuie să știți

Cu ultrasunete Cell Dezintegrare

Sub enzime sonicare intense sau proteine 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 să fie distrusă. Întreruperea 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 o eliberare nestingherită a tuturor produselor intracelulare, inclusiv resturile celulare și acizii nucleici, sau denaturarea produsului.
Ultrasonication servește ca un mijloc bine controlabile pentru dezintegrarea celulei. Pentru aceasta, efectele mecanice ale ultrasunete asigura penetrare mai rapidă și mai completă a solventului în materiale celulare și pentru a îmbunătăți transferul de masă. Ultrasunete atinge o penetrare a unui solvent într-un țesut de plantă și îmbunătățește transferul de masă. Undele ultrasonice generatoare de cavitație perturba peretii celulelor și de a facilita eliberarea componentelor matricei.

Ultrasonically îmbunătățită 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 difuzarea solvenților în țesut. Pe măsură ce ultrasunetele sparg mecanic peretele celular prin forțele de forfecare cavitație, facilitează transferul din celulă în solvent. Reducerea dimensiunii particulelor prin cavitația cu ultrasunete crește suprafața în contact între faza solidă și cea 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 aleasă. Etichetele de purificare, de exemplu coada polihistidinei, beta-galactozidaza sau proteinele de legare a maltozei, sunt de obicei unite la proteinele recombinante pentru a le face separabile de extractele celulare cu o puritate suficientă pentru majoritatea scopurilor analitice. Ultrasonication permite de a maximiza eliberarea de proteine, 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 colestone de către celulele de odihnă ale Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (anterior 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 cu ultrasunete suficient de scăzută, care a păstrat integritatea structurală a celulelor și a menținut activitatea lor metabolică, Bar a observat o îmbunătățire semnificativă a ratelor cinetice ale biotransformării în dejecțiile microbiene de 1,0 și 2,5 g / L colesterol atunci când sonicated pentru 5s fiecare 10mn cu o putere de 0,2W / cm². Ecografia nu a arătat nici un efect asupra oxidării enzimatice a colesterolului (2,5g/L) de către colesterol oxidază.


Ultrasunete de înaltă performanță! Gama de produse Hielscher acoperă întregul spectru de la ultrasonicator de laborator compact peste unități de banc-top la sisteme cu ultrasunete complet industriale.

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


Vom fi bucuroși să discutăm despre procesul dvs.

Să intrăm în contact.