Ultrazvukové extrakcie a uchovávanie

Ultrazvuková extrakcia a konzervácia využíva použitie ultrazvuku výkonu na rozpad bunkových štruktúr (lýza). Rozbitie buniek ultrazvukom rersults vo vysoko účinnej extrakcii intracelulárnych zlúčenín, rovnako ako mikrobiálna inaktivácia. Vzhľadom k mnohým výhodám, ultrazvukom je široko používaný na extrakciu a konzerváciu v potravinárskom priemysle. Získajte viac informácií o výhodách ultrazvukovej extrakcie a spracovania potravín!

Výkonový ultrazvuk na extrakciu a konzerváciu potravín a rastlín

Ultrazvuková extrakcia: Ultrazvuková extrakcia je proces, ktorý využíva vysokofrekvenčné zvukové vlny na extrakciu zlúčenín z rôznych materiálov, ako sú rastliny, ovocie a zelenina. Tento proces zahŕňa použitie ultrazvukových vĺn na vytvorenie vysokotlakových bublín v kvapalnom alebo polotuhom materiáli, ktoré sa rýchlo zrútia, vytvárajú intenzívne teplo a tlak, ktorý narúša bunkové steny materiálu a uvoľňuje požadované zlúčeniny.

Pracovný princíp ultrazvukovej extrakcie a konzervácie

Základný princíp ultrazvukovej extrakcie je založený na fenoméne známom ako akustická kavitácia. Keď je kvapalina vystavená ultrazvukovým vlnám vysokej intenzity a nízkej frekvencie (približne 20 kHz), vytvára tlakové vlny, ktoré v kvapaline vytvárajú malé vákuové bubliny. Tieto bubliny rastú vo veľkosti, keď sa zvyšuje intenzita ultrazvuku, a keď dosiahnu určitú veľkosť, náhle a násilne sa zrútia, vytvárajú rázovú vlnu a uvoľňujú energiu vo forme tepla a tlaku.
Tento proces spôsobuje mechanické narušenie bunkových stien a uvoľňuje požadované zlúčeniny z materiálu do kvapalného rozpúšťadla. Uvoľnené zlúčeniny sa potom môžu oddeliť od rozpúšťadla pomocou štandardných separačných techník, ako je filtrácia alebo odstreďovanie.

Žiadosť o informácie





Ultrazvuková dávková extrakcia alkaloidov z rastlinného materiálu pomocou ultrazvukovej sondy UP400St.

ultrasonicator UP400St na efektívnu netepelnú extrakciu rastlinného materiálu.

Ultrazvuková konzervácia: Ultrazvuková konzervácia je založená na rovnakých kavitačných účinkoch ako ultrazvuková extrakcia. Na konzerváciu sa používa výkonový ultrazvuk na predĺženie trvanlivosti potravín podliehajúcich skaze pomocou vysokofrekvenčných zvukových vĺn na inhibíciu rastu mikroorganizmov, ktoré spôsobujú znehodnotenie. Proces zahŕňa vystavenie potravín ultrazvukovým vlnám, ktoré narúšajú bunkové steny baktérií, kvasiniek a plesní, čo vedie k ich zničeniu alebo inhibícii.
Tento proces spôsobuje mechanické narušenie bunkových stien mikroorganizmov, čo vedie k ich deštrukcii alebo inhibícii. Ultrazvukové vlny môžu tiež zvýšiť priepustnosť bunkových membrán, čo umožňuje konzervačným látkam a iným antimikrobiálnym látkam preniknúť a zabiť mikroorganizmy efektívnejšie.
Ultrazvuková konzervácia je uprednostňovaná pred tradičnými konzervačnými metódami, pretože ponúka niekoľko výhod, ako je kratšia doba spracovania, vyššia účinnosť a schopnosť zachovať prirodzené vlastnosti a chute potravín. Používa sa v širokej škále potravinárskych výrobkov, ako sú omáčky, džúsy, mliečne výrobky, vajcia a mäso, aby sa predĺžila ich trvanlivosť a zaistila ich bezpečnosť.

Ultrazvuková extrakcia a konzervačná technika je preferovaná pred tradičnými metódami extrakcie a konzervácie, pretože ponúka niekoľko výhod, ako je rýchlejšia extrakcia, vynikajúca kvalita produktu, vyšší výnos, čisto mechanické netepelné spracovanie a schopnosť extrahovať širší rozsah zlúčenín. Používa sa v širokej škále priemyselných odvetví, ako sú potraviny a nápoje, farmaceutický priemysel a kozmetika.

Ultrazvuková botanická extrakcia poskytuje vyššie výnosy. Homogenizátor Hielscher UIP2000hdT s výkonom 2000 W je dostatočne výkonný na to, aby ľahko extrahoval dávky z 10 litrov na 120 litrov.

Ultrazvuková extrakcia rastlinných látok - 30 litrov / 8 Galónová dávka

Miniatúra videa

Mocný Ultrazvukový kavitácie na Hielscher Cascatrode

Výkonná ultrazvuková kavitácia pri Hielscher UIP1000hdT Cascatrode

Ultrazvuková extrakcia proteínov a enzýmov

Najmä extrakcia enzýmov a proteínov uložených v bunkách a subcelulárnych časticiach je jedinečnou a účinnou aplikáciou ultrazvuku s vysokou intenzitou, pretože extrakcia organických zlúčenín obsiahnutých v tele rastlín a semien rozpúšťadlom sa môže výrazne zlepšiť. Preto má ultrazvuk potenciálny prínos pri extrakcii a izolácii nových potenciálne bioaktívnych zložiek, napr. z nevyužitých prúdov vedľajších produktov vytvorených v súčasných procesoch. Ultrazvuk môže tiež pomôcť zintenzívniť účinky enzýmovej liečby a tým znížiť množstvo potrebného enzýmu alebo zvýšiť výťažok extrahovateľných relevantných zlúčenín.

Ultrazvuková extrakcia lipidov a proteínov

Ultrazvuku je často používaný na zlepšenie extrakcie lipidov a proteínov z rastlinných semien, ako sú sójové bôby (napríklad múka alebo odtučnených sójových bôbov), alebo iných olejnatých semien. V tomto prípade zničenia bunkovej steny uľahčuje lisovanie (za studena alebo za tepla), a tým znižuje zvyškový olej alebo tuk v lisovacom torte.

Vplyv kontinuálnej ultrazvukovej extrakcie na výťažok dispergovaného proteínu preukázal Moulton et al. Sonikácia postupne zvyšovala regeneráciu dispergovaného proteínu, pretože pomer vločiek a rozpúšťadiel sa zmenil z 1:10 na 1:30. Ukázalo sa, že ultrazvuk je schopný peptizovať sójový proteín pri takmer akejkoľvek komerčnej priepustnosti a že požadovaná ultrazvukom energia bola najnižšia, keď sa použili hrubšie kasy.

Ultrazvuková izolácia fenolových zlúčenín a antokyanínov

Enzýmy, ako je napríklad pektinázy, celuláza a hemiceluláza sú široko používané pri spracovaní šťavy, aby sa rozkladať bunkovej steny a zlepšiť šťavu extraktivitu. Narušenie bunkovej steny matrice tiež uvoľňuje zložky, ako sú fenolové zlúčeniny do šťavy. Ultrazvuk zlepšuje proces extrakcie, a preto môže viesť k zvýšeniu fenolové zlúčeniny, alkaloidy a šťavy výnos, obyčajne vľavo v koláči po lisovaní.

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. “liečba US zvýšiť koncentráciu fenolových zlúčenín čučoriedky šťavy o viac ako 15%. […] Vplyv USA (ultrazvuk) bol výraznejší s čiernych ríbezlí, ktoré sú náročnejšie bobule spracovanie šťavy, než čučoriedky kvôli ich vysokému obsahu pektínu a rôzne bunkové steny architektúry. […] Je koncentrácia fenolických zlúčenín v šťave zvýšila o 15-25% pomocou liečby USA (ultrazvuk) po enzýmovej inkubácie.” (porov. Mokkila a kol., 2004)
 

V tejto prezentácii vám predstavíme výrobu rastlinných extraktov. Vysvetľujeme výzvy výroby vysoko kvalitných botanických extraktov a ako vám sonikátor môže pomôcť prekonať tieto výzvy. Táto prezentácia vám ukáže, ako funguje ultrazvuková extrakcia. Dozviete sa, aké výhody môžete očakávať pomocou ultrazvukom pre extrakciu a ako môžete implementovať ultrazvukový extraktor do vašej výroby extraktu.

Ultrazvuková botanická extrakcia - Ako používať ultrazvukom na extrakciu botanických zlúčenín

Miniatúra videa

 

Priemyselný sondový ultrazvukový prístroj UIP6000hdT (6kW, 20kHz) s reaktorom s prietokovými článkami pre kontinuálne ultrazvukové spracovanie kvapalín a pást s vysokou priepustnosťou.

Ultrasonicator UIP6000hdT v priemyselnom zariadení s kontinuálnou ťažbou.

Žiadosť o informácie





Mikrobiálne a enzýmovej Inaktivácia

Mikrobiálne a enzýmovej InaktiváciaMikrobiálna a enzýmová inaktivácia (konzervácia), napr. v ovocných šťavách a omáčkach, je ďalšou aplikáciou ultrazvuku pri spracovaní potravín. V súčasnosti je konzervácia zvýšením teploty na krátke časové obdobia (pasterizácia) stále najbežnejšou metódou spracovania mikrobiálnej alebo enzýmovej inaktivácie, ktorá vedie k dlhšej trvanlivosti (konzervácii). Vzhľadom na vystavenie vysokej teplote konvenčná tepelná pasterizácia často prináša nevýhody pre potravinárske výrobky.
Výroba nových látok z tepelne-katalyzovaných reakcií a modifikácie makromolekúl, rovnako ako deformácia rastlinných a živočíšnych štruktúr môže znížiť do straty kvality. Preto tepelná úprava môže spôsobiť nežiaduce zmeny senzorických vlastností, tj textúra, chuť, farba, vôňa a nutričné ​​vlastnosti, tj. Vitamíny a proteíny. Ultrazvuk je účinný non-tepelnej (minimálne) spracovanie alternatívu.

Na rozdiel od konvenčných tepelných ošetrení, ultrazvuková konzervácia využíva energiu a šmykové sily akustickej kavitácie na inaktiváciu enzýmov. Pri dostatočne nízkych hladinách ultrazvukom sa v bunkách môžu vyskytnúť štrukturálne a metabolické zmeny bez ich zničenia. Aktivita peroxidázy, ktorá sa nachádza vo väčšine surového a neblanšírovaného ovocia a zeleniny a môže byť obzvlášť spojená s vývojom nepríjemných aróm a hnednúcich pigmentov, môže byť podstatne znížená použitím ultrazvuku. Tepelne rezistentné enzýmy, ako je lipáza a proteáza, ktoré odolávajú ošetreniu ultravysokou teplotou a ktoré môžu znížiť kvalitu a trvanlivosť tepelne ošetreného mlieka a iných mliečnych výrobkov, môžu byť účinnejšie inaktivované súčasnou aplikáciou ultrazvuku, tepla a tlaku (MTS).

Ultrazvuk preukázal svoj potenciál pri ničení patogénov prenášaných potravinami, ako sú E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, cysty Cryptosporidium a poliovírus.

Vzťahuje sa na: konzervovanie džemu, marmelády alebo polevy, ovocných štiav a omáčok, mäsových výrobkov, mliečnych výrobkov a zmrzliny.
 

Hielscher ultrasonicators môžu homogenizovať a pasterizovať tekuté vaječné výrobky (celé vajcia, vaječné bielky, žĺtky), aby sa zabezpečila bezpečnosť potravín a mechanická stabilita. Hielscher ultrazvukové homogenizátory poskytujú intenzívnu kavitáciu a vysoké šmykové sily na zabíjanie mikróbov. Ultrazvuková pasterizácia je veľmi efektívna a efektívna alternatíva pasterizácie pri nízkych teplotách. Tekuté vajcia pasterizované ultrazvukom vykazujú menšiu denaturáciu bielkovín, nižšiu stratu chuti, zlepšenú homogenitu a výrazne vyššiu energetickú účinnosť.

Homogenizácia a pasterizácia tekutých vajec pomocou výkonového ultrazvuku s ultrasonicator UP400ST

Miniatúra videa

 

Synergia ultrazvuku sa teplota a tlak

Ultrazvuku je často účinnejšie v kombinácii s inými anti-mikrobiálne metód, ako je:

  • termo-ultrazvuku, tj. tepelné a ultrazvukové
  • mano-ultrazvuku, tj. tlak a ultrazvuk
  • mano-thermo-ultrazvuku, tj tlaku, tepla a ultrazvuk

Kombinovaná aplikácia ultrazvuku s teplom a / alebo tlakom sa odporúča pre Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae a Aeromonas hydrophila.

Ultrazvuk vs iné techniky konzervácie potravín

Na rozdiel od iných tepelných a netepelných procesov, ako je vysokotlaková homogenizácia, tepelná pasterizácia, vysoký hydrostatický tlak (HP), stlačený oxid uhličitý (cCO2) a superkritický oxid uhličitý (ScCO2), vysoké impulzy elektrického poľa (HELP) alebo mikrovlnná rúra, ultrazvuk sa dá ľahko testovať v laboratóriu alebo stolnom meradle – generovanie reprodukovateľných výsledkov pre škálovanie. Intenzitu a kavitačné charakteristiky možno ľahko prispôsobiť konkrétnemu procesu extrakcie s cieľom zamerať sa na konkrétne ciele. Amplitúda a tlak sa môžu meniť v širokom rozsahu, napr. na identifikáciu energeticky najúčinnejšieho nastavenia odsávania.

Ďalšie výhody spojené s použitím ultrazvukovej extrakcie sondy sú jednoduchá manipulácia s extraktom, rýchle vykonanie, žiadne zvyšky, vysoký výnos, ekologický, zvýšená kvalita a prevencia degradácie extraktu.
(porov. Chemat a kol., 2011)

Výhody ultrazvukového spracovania potravín
 

  • Úplnejšia extrakcia
  • Netepelná konzervácia
  • Vyššie výnosy
  • Vysoká hladina živín, prvotriedna kvalita potravín
  • rýchly proces
  • Studený / netepelný proces
  • Jednoduché a bezpečné ovládanie
  • nízka údržba
Ultrazvukové sondy sú vysoko účinné pre netepelnú extrakciu medicinálnych húb, ako je Chaga. Toto video demonštruje rýchlu plnospektrálnu extrakciu z chaga pomocou ultrasonicator UP100H.

Extrakcia húb - extrakcia húb Cold Chaga pomocou ultrazvuku

Miniatúra videa

Vysokovýkonné ultrasonicators pre extrakciu a preseraváciu

Hielscher Ultrasonics navrhuje, vyrába a distribuuje vysoko výkonné ultrasonicators pre efektívnu extrakciu a konzerváciu. Použitie ultrazvukového zariadenia Hielscher na extrakciu a konzerváciu potravín je výkonná technológia spracovania, ktorá môže byť nielen aplikovaná bezpečne a šetrne k životnému prostrediu, ale aj efektívne a ekonomicky. Homogenizujúci a konzervačný účinok sa dá ľahko použiť na akýkoľvek tekutý alebo pastovitý potravinársky výrobok vrátane ovocných štiav a pyré (napr. Pomaranč, jablko, grapefruit, mango, hrozno, slivka), ako aj na zeleninové omáčky a polievky (napr. Paradajková omáčka alebo špargľová polievka), mliečne výrobky, vajcia a mäso.
Naše portfólio ultrazvukových homogenizátorov a extraktorov siaha od ručných, prenosných zariadení až po plne priemyselné výrobné systémy pre inline spracovanie veľkých objemov v komerčnom meradle.

Dizajn, výroba a poradenstvo – Kvalita vyrobená v Nemecku

Hielscher ultrasonicators sú známe svojimi najvyššími štandardmi kvality a dizajnu. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú hladkú integráciu našich ultrazvukových prístrojov do priemyselných zariadení. Drsné podmienky a náročné prostredia ľahko zvládajú ultrazvukové prístroje Hielscher.

Hielscher Ultrasonics je spoločnosť certifikovaná podľa ISO a kladie osobitný dôraz na vysoko výkonné ultrazvukové prístroje s najmodernejšou technológiou a užívateľskou prívetivosťou. Samozrejme, Hielscher ultrasonicators sú v súlade s CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.

Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:

Objem šarže prietok Odporúčané Devices
0.5 až 1,5 mL neuv VialTweeter
1 až 500mL 10 až 200mL/min UP100H
10 až 2000mL 20 až 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 až 20L 02 až 4 l / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
15 až 150 l 3 až 15 l/min UIP6000hdT
neuv 10 až 100 l / min UIP16000
neuv väčšia strapec UIP16000

Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!

Požiadajte o ďalšie informácie

Prosím, použite formulár nižšie požiadať o ďalšie informácie o ultrazvukové procesory, aplikácie a ceny. Budeme radi diskutovať o vašom procese s vami a ponúknuť vám Ultrazvukový systém spĺňajúci vaše požiadavky!









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,


Ultrazvukové high-shear homogenizers sa používajú v laboratóriu, bench-top, pilotné a priemyselné spracovanie.

Hielscher Ultrazvukom vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory pre miešanie aplikácií, disperzie, emulgácie a extrakcie na laboratórne, pilotné a priemyselné meradle.



Literatúra/referencie

Fakty stojí za to vedieť

Ultrazvukový bunky Disintegration

Pri intenzívnej ultrazvukom enzýmy alebo proteíny môžu byť uvoľnené z buniek alebo subcelulárnych organel v dôsledku rozpadu buniek. V tomto prípade je zlúčenina, ktorá sa má rozpustiť v rozpúšťadle, uzavretá v nerozpustnej štruktúre. Aby sa dala extrahovať, musí byť bunková membrána zničená. Narušenie buniek je citlivý proces, pretože bunková stena je schopná odolávať vysokému osmotickému tlaku vo vnútri. Je potrebná dobrá kontrola narušenia buniek, aby sa zabránilo neobmedzenému uvoľňovaniu všetkých intracelulárnych produktov vrátane bunkového odpadu a nukleových kyselín alebo denaturácii produktu.
Ultrazvuku slúži ako dobre kontrolovateľné prostriedky pre bunkovú rozpadu. K tomu, mechanické účinky ultrazvuku poskytovať rýchlejšie a komplexnejšie prenikaniu rozpúšťadla do bunkového materiálu a zlepšenie prenosu hmoty. Ultrazvuk dosahuje väčšiu prenikania rozpúšťadla do rastlinných tkanív a zlepšuje prenos hmoty. Ultrazvukové vlny vytvárajúce kavitácii narušujú bunkovej steny a uľahčenie uvoľňovanie zložiek matrice.

Rozpúšťadle zlepšený prenos hmoty podporuje extrakciu

Vo všeobecnosti môže ultrazvuk viesť k permeabilizácii bunkových membrán na ióny a môže výrazne znížiť selektivitu bunkových membrán. Mechanická aktivita ultrazvuku podporuje difúziu rozpúšťadiel do tkaniva. Keďže ultrazvuk mechanicky rozbije bunkovú stenu šmykovými silami kavitácie, uľahčuje prenos z bunky do rozpúšťadla. Zníženie veľkosti častíc ultrazvukovou kavitáciou zvyšuje povrchovú plochu v kontakte medzi pevnou a kvapalnou fázou.

Ultrazvuková lýza a inaktivácia E.coli

Na výrobu malých množstiev rekombinantných proteínov na štúdium a charakterizáciu ich biologických vlastností je E.coli baktériou voľby. Purifikačné štítky, napr. polyhistidínový chvost, beta-galaktozidáza alebo proteíny viažuce maltózu, sa bežne spájajú s rekombinantnými proteínmi, aby boli oddeliteľné od bunkových extraktov s čistotou dostatočnou na väčšinu analytických účelov. Ultrazvukom umožňuje maximalizovať uvoľňovanie proteínov, najmä ak je produkčný výnos nízky a zachovať štruktúru a aktivitu rekombinantného proteínu.

Ultrazvuková oxidácia

Pri kontrolovaných intenzitách môže aplikácia ultrazvuku na biotransformáciu a fermentáciu viesť k zvýšenému biologickému spracovaniu v dôsledku indukovaných biologických účinkov a v dôsledku uľahčeného prenosu bunkovej hmoty. Vplyv kontrolovanej aplikácie ultrazvuku (20 kHz) na oxidáciu cholesterolu na cholestenón pokojovými bunkami Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (predtým Nocardia erythropolis) skúmal Bar (1987).
Tento systém je typický pre mikrobiálne transformácie sterolov a steroidov v tom, že substrát a produkty sú vo vode nerozpustné pevné látky. Preto je tento systém pomerne jedinečný v tom, že bunky aj pevné látky môžu byť vystavené účinku ultrazvuku. Pri dostatočne nízkej ultrazvukovej intenzite, ktorá zachovala štrukturálnu integritu buniek a udržala ich metabolickú aktivitu, Bar pozoroval významné zvýšenie kinetických rýchlostí biotransformácie v mikrobiálnych kaloch 1,0 a 2,5 g / l cholesterolu, keď bol sonikovaný po dobu 5s každých 10 mn s výkonom 0,2 W / cm². Ultrazvuk nepreukázal žiadny vplyv na enzymatickú oxidáciu cholesterolu (2,5 g / l) oxidázou cholesterolu.


Vysoko výkonné ultrazvukom! Hielscherov sortiment pokrýva celé spektrum od kompaktného laboratórneho ultrasonicatora cez bench-top jednotky až po plne priemyselné ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizers z laboratórium na priemyselnej veľkosti.


Radi prediskutujeme váš proces.

Poďme sa skontaktovať.