Воздействие ультразвука на бобовые и семена
Ультразвуковая обработка стала ценной технологией для модификации, кондиционирования и анализа растительных материалов, таких как чечевица и бобовые. Благодаря акустической кавитации и контролируемым механическим силам, ультразвуковая обработка усиливает гидратацию, ускоряет экстракцию, изменяет микроструктуру и улучшает массоперенос. Эти эффекты очень привлекательны для исследований семян, науки о продуктах питания, сельского хозяйства, биопереработки и аналитических исследований.
Ультразвуковая обработка семян и бобовых в любых масштабах
Основным преимуществом мощного ультразвука является возможность точного контроля амплитуды, интенсивности и вводимой энергии, особенно при использовании Hielscher Ultrasonics’ Соникаторы зондового типа. Эти системы – доступны для лабораторных, пилотных и промышленных масштабов – позволяют воспроизводить воспроизводимую, настраиваемую обработку, которая варьируется от бережного протравливания или проращивания семян путем ускоренного увлажнения и активации ферментов до эффективного извлечения питательных веществ.
Сонизация чечевицы с помощью ультразвукового датчика UP400St
Ультразвуковая обработка способствует таким эффектам, как быстрая гидратация семян, сонопорирование клеточных стенок и улучшенный массоперенос, что делает ее эффективным методом для грунтования семян, обработки пищевых продуктов и экстракции. Когда кавитационные пузырьки схлопываются у поверхности семян, они создают микроструи и сдвиговые силы, которые открывают микроканалы в оболочке семян, позволяя воде и растворителям проникать более эффективно.
Ультразвуковая обработка широко используется в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, биотехнологии и производстве ингредиентов на основе растений.
Акустическая кавитация и ее воздействие на бобовые материалы
Сонирование основано на акустической кавитации – быстрое образование и схлопывание микропузырьков в жидкостях. Возникающие при этом микроструи, сдвиговые силы и колебания давления взаимодействуют с тканями чечевицы и бобовых весьма специфическим образом.
Воздействие на семена определяется тремя основными механизмами:
- Ускорение гидратации
Кавитация нарушает пограничный слой между водой и поверхностью семян, усиливая перенос воды в семенную оболочку и котиледоны.
Эффекты включают:
- Более быстрое намокание/гидратация
- Более равномерное набухание
- Улучшенная диффузия воды через семенники
- Сонопорирование и микроструктурные изменения
Механическое напряжение от схлопывающихся кавитационных пузырьков создает нано- и микропоры в оболочке семени и внутренних тканях – Известно как сонопорирование.Последствия:
- Повышенная проницаемость
- Более быстрое выщелачивание или поглощение растворителей
- Повышенная ферментативная доступность
- Улучшенный потенциал прорастания
- Усиление экстракции
Ультразвук способствует высвобождению:- Белки
- полифенолы
- Масла и липиды
- Диетические волокна
- Биологически активные соединения
Это происходит в результате разрушения клеточной стенки, улучшения проникновения растворителя и повышения массопереноса.
Схематическое описание ультразвукового воздействия на семена и механизмов действия.
Исследование и схема: ©Nogueira et al., 2023
Ультразвук для обработки семян и бобовых культур: Ультразвуковая система UIP4000hdT
Влияние амплитуды и интенсивности ультразвука на семена
Амплитуда ультразвука напрямую определяет механическую энергию, передаваемую семенам. Регулировка амплитуды позволяет операторам точно настроить процесс в соответствии с чувствительностью и целью применения. Все ультразвуковые аппараты Hielscher позволяют точно настраивать амплитуду, что делает их универсальными инструментами для грунтования семян, проращивания и извлечения питательных веществ.
Низкие амплитуды - идеальны для грунтования семян & Имбибиция
- Мягкая кавитация
- Повышение гидратации за счет сонопоризации, но без повреждения тканей
- Контролируемое прорастание семян для грунтования
- Активация метаболических путей
- Улучшенная всхожесть и жизнеспособность семян
Прорастание семян – начальная фаза поглощения воды перед прорастанием – можно точно ускорить и оптимизировать с помощью ультразвука:
- Кавитация нарушает поверхностное натяжение
- Вода поступает в микропиле более эффективно
- Барьеры, связанные с дормантией, смягчаются
- Грунтованные семена быстрее прорастают и дают сильные всходы
Средние амплитуды - структурная модификация & Умеренная экстракция
- Повышенная проницаемость клеток
- Частичное разрыхление клеточной стенки
- Ускоренная гидратация для обработки пищевых продуктов
- Повышенная производительность экстракции без полного разрушения тканей
Идеально подходит для:
- Улучшение растворимости белков
- Изменение свойств крахмала
- Подготовка материалов для ферментации
Высокие амплитуды - разрушение клеток & Извлечение
- Интенсивная кавитация и сдвиг
- Полное разрушение конструкции
- Оптимально подходит для выделения белка или экстракции фитохимикатов
- Используется, когда семена не должны оставаться жизнеспособными
Это типичный диапазон для промышленной добычи:
- Масла / Липиды
- Белки и пептиды
- полифенолы
- Функциональные волокна
Звуковые аппараты Hielscher для грунтования, проращивания, увлажнения и экстракции семян
Ультразвуковые аппараты Hielscher предлагают универсальный и научно обоснованный метод модификации чечевицы и бобовых. Мощный ультразвук обеспечивает уникальные преимущества в исследовательском и коммерческом секторах: от ускорения прорастания семян и грунтования до повышения эффективности экстракции и производства ингредиентов в промышленных масштабах.
С Hielscher Ultrasonics’ точно управляемые гидролокаторы зондового типа – доступны в лабораторных и полностью промышленных масштабах – Пользователи могут точно настроить условия обработки для мягкого физиологического воздействия или интенсивного механического разрушения, что делает ультразвук краеугольной технологией для исследований растений нового поколения, обработки пищевых ингредиентов и устойчивой биопереработки.
В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:
| Объем партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| 0от 0,5 до 1,5 мл | н.а. | VialTweeter |
| от 1 до 500 мл | От 10 до 200 мл/мин | УП100Ч |
| от 10 до 2000 мл | от 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
| 0.1 до 20 л | 0от 0,2 до 4 л/мин | УИП2000HDT |
| От 10 до 100 л | От 2 до 10 л/мин | УИП4000HDT |
| От 15 до 150 л | От 3 до 15 л/мин | УИП6000HDT |
| н.а. | От 10 до 100 л/мин | УИП16000HDT |
| н.а. | больше | Кластер УИП16000HDT |
Проектирование, производство и консалтинг – Качество «Сделано в Германии»
Ультразвуковые аппараты Hielscher хорошо известны своими высочайшими стандартами качества и дизайна. Надежность и простота в эксплуатации позволяют без проблем интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные объекты. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с суровыми условиями и требовательными условиями окружающей среды.
Hielscher Ultrasonics является компанией, сертифицированной по стандарту ISO, и уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, отличающимся самыми современными технологиями и удобством в использовании. Конечно, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и соответствуют требованиям UL, CSA и RoHs.
Ультразвуковое проращивание семян: улучшенное проращивание, более быстрое прорастание
Литература / Литература
- Kiliçli, Mahmut; Toker, Omersaid (2022): Some physicochemical and technological properties of cooking water of pulses as a canned industry waste: effect of ultrasound treatment during soaking. International Journal of Food Engineering 2022.
- Ranjbari, A.; Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Effect of ultrasonic pre-treatment on water absorption characteristics of chickpeas (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
- Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): The Effect of Botanical Extracts Obtained through Ultrasound-Assisted Extraction on White Head Cabbage (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.) Seedlings Grown under Controlled Conditions. Sustainability 2020, 12, 1871.
- Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Application of Ultrasonic Waves as a Priming Technique for Accelerating and Enhancing the Germination of Barley Seed: Optimization of Method by the Taguchi Approach. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14-21.
- Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Effect of ultrasonic pre-treatment on water absorption characteristics of chickpeas (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153-159.
Часто задаваемые вопросы
Являются ли бобовые и масличные семенами?
Бобовые и бобовые - это семена, но эти термины обозначают разные категории. Бобовые - это ботаническая категория, к которой относятся все растения семейства Fabaceae, образующие стручки, содержащие семена, включая сою, арахис, свежий горох, стручковую фасоль, клевер и многие кормовые культуры. Бобовые - это сельскохозяйственная и пищевая категория, к которой относятся сухие съедобные семена ряда видов бобовых, собираемых исключительно ради семян, таких как чечевица, сухие бобы, нут и сухой горох.
В чем разница между бобовыми и бобовыми?
Бобовые относятся к растениям семейства Fabaceae, которые производят стручки, а бобовые - это сухие съедобные семена некоторых бобовых культур, таких как чечевица, нут и сухие бобы.
Что такое проращивание?
Прорастание - это процесс прорастания, при котором семя поглощает воду, активирует метаболические пути и начинает развивать корень и побег.
Что такое проращивание с помощью ультразвука?
Ультразвуковое проращивание - это использование контролируемой ультразвуковой кавитации для ускорения гидратации семян, повышения проницаемости мембран и стимулирования биохимической активности, что приводит к более быстрому и равномерному прорастанию.
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы от лаборатория Кому промышленного размера.