Extrakcia stévie bez rozpúšťadiel pomocou ultrazvuku

Konvenčná extrakcia sladkých zložiek, ako sú stevoglykozidy zo Stevia rebaudiana, používa toxické rozpúšťadlá. Na získanie zdravého a kvalitného potravinárskeho produktu je potrebná metóda extrakcie bez rozpúšťadiel. Ultrazvuková extrakčná technika zabraňuje použitiu rozpúšťadiel, čím sa dosiahne veľmi vysoká výťažnosť extrakcie v krátkom čase spracovania. Ultrazvuková extrakcia stévie tak vyniká vynikajúcou účinnosťou a šetrnosťou k životnému prostrediu.

Zdravé extrakty s ultrazvukovou extrakciou

Sladidlá stévie majú byť zdraviu prospešným produktom vyrobeným z listov byliny Stevia rebaudiana Bertoni a používajú sa ako sladidlo s nulovým obsahom kalórií. Sladkosť je spôsobená diterpénovými glykozidmi, ktoré sú cca. 300-krát sladšie ako sacharóza.
Obsah glykozidov v stévii rebaudiana Bertoni sa skladá zo steviozidu (5–10%), rebaudiozidu A (2–4%), rebaudiozidu C (1–2%), dulkozidu A (0,5–1%), rebaudiozidu B, rebaudiozidu D a rebaudiozidu E. Na rozdiel od ostatných glykozidov sa rebaudiana A vyznačuje svojou nehorkosťou. Preto je rebaudiana A najcielenejšou zlúčeninou z listov stévie. Ultrazvuková extrakcia pomáha pri extrakcii steviozidov a rebaudiozidov vysokej čistoty. ultrazvuková extrakcia steviolových glykozidov sa dá ľahko vykonávať vo vode a poskytuje vysoké výťažky pri veľmi vysokej rýchlosti extrakcie. Relatívne nízka teplota odsávania medzi 60 °C a 80 °C je šetrný, aby sa zabránilo degradácii extraktov.

Keďže stévia je schválená ako sladidlo, dopyt po prírodnej náhrade cukru bez kalórií sa výrazne zvýšil. Na zabezpečenie požadovaných produktov zo stévie je potrebné rozšíriť kapacity komerčnej výroby. Ultrazvuk je osvedčenou metódou pre Intenzifikácia extrakcie.

Výhody ultrazvukovej extrakcie:

• bez rozpúšťadiel, napr. vo vode
• vyššie výnosy
• vysoké rýchlosti extrakcie
• Úspora času
• úspora nákladov
• Bezpečný
• šetrné k životnému prostrediu
• dávkové alebo inline spracovanie

Ultrazvuková extrakcia stévie: Výsledky výskumu

Carbonell-Capella et al. (2016) porovnávali rôzne extrakčné techniky na extrakciu steviozidov a rebaudiozidov. Najvyššia výťažnosť steviozidu bola dosiahnutá použitím ultrazvukovej extrakcie pomocou UP400S (pozri obrázok vľavo) s použitím vody ako rozpúšťadla, ktorá je 3,5-krát vyššia v porovnaní s tradičnou difúznou metódou a 1,5-krát vyššia ako mleté vzorky stévie. V tejto štúdii boli listy stévie (6 g) suspendované vo vode (180 g) pri teplote 208 ° C v pomere pevná látka a kvapalina 1:30 (w/w). Ultrazvuková extrakcia bola vykonaná pomocou ultrazvukový procesor UP400S (Hielscher GmbH, Nemecko), pracujúci na frekvencii 400 W a 24 kHz. Pre experimenty výskumný tím Carbonell-Capella nastavil amplitúdu na 100% s režimom nepretržitej sonikácie. Na spojenie ultrazvukových vĺn do vzorky bola namontovaná titánová sonotróda H22 s priemerom 22 mm a dĺžkou 100 mm. Sonda bola ponorená do zmesi obsahujúcej 6 g listov stévie suspendovaných v 180 g vody alebo etanolu/vody (50 %) v sklenenej banke s úzkym hrdlom (kapacita 1 000 ml). Vzorky boli ponorené do chladiaceho kúpeľa, aby sa zabránilo zahrievaniu vyvolanému sonikáciou a teplota sa udržiavala vždy pod 50 °C). Celkový špecifický energetický príkon (W_Spec, v kJ/kg) sa vypočítal vynásobením výkonu generátora (400 J/s) (výkon) celkovým trvaním ošetrenia (s) vydeleným hmotnosťou produktu (kg). Ultrazvuková energia bola 178 kJ/kg (pre t_NÁS = 80 sekúnd)
(porovnaj Carbonell-Capella a kol. 2016)
Sic-Zlabur a kol., (2015) skúmali extrakciu glykozidov steviolu spolu s ďalšími funkčnými zložkami z listov stévie a dospeli k záveru, že ultrazvuková extrakcia je technológia šetrná k životnému prostrediu, ktorá sa môže použiť na extrakciu funkčných zlúčenín z listov stévie s výrazne kratším časom ošetrenia a nižšou spotrebou energie v porovnaní s konvenčnou extrakciou.

Liu et al. (2010) skúmali ultrazvukovú extrakciu celkových sacharidov zo Stevia rebaudiana Bertoni. Aby sa maximalizoval výťažok celkových sacharidov zo Stevia rebaudiana Bertoni, ako vzorky bola použitá stévia typu LUYU-131. Na optimalizáciu podmienok extrakcie pomocou ultrazvuku bola použitá metodika povrchu odozvy (RSM). Výsledky ukázali, že optimálne podmienky extrakcie boli teplota extrakcie 68 °C, zvukový výkon 60 W a doba extrakcie 32 min. Pomocou ultrazvukom asistovanej extrakcie Výťažok extraktov sa zvýšil o faktor 1,5 pri nižšia teplota odsávania (68 °C) a čas extrakcie (32 min.) sa podstatne skrátil v porovnaní s klasickou extrakciou. Analýza zložiek surových extraktov odhalila, že relatívne množstvo rebaudiozidu A sa zvýšilo v extraktoch s ultrazvukom v porovnaní s extraktmi získanými klasickým procesom a extrakty s ultrazvukom lepšia kvalita.
Alupului a Lavric (2008) vo svojej štúdii potvrdzujú vynikajúcu účinnosť ultrazvukovej extrakcie stévie, pričom uvádzajú, že ultrazvukom indukovaná extrakcia steviozidov Stevia rebaudiana vedie k zvýšeniu produktivity oproti konvenčnému namáčaniu dvestokrát a tiež k kratšiemu času liečby. (porovnaj Alupului A., Lavric V., 2008)

Ultrazvukové dodatočné spracovanie steviozidov

Ultrazvuk je spoľahlivá metóda miešania, Miešanie a Homogenizácii, preto sa pri formulovaní a miešaní konečného produktu často používa ultrazvuk. Keď sa extrakt zo stévie musí rozpustiť v kvapaline, ultrazvuk je rýchla a účinná technika na prípravu homogénnej zmesi – bez ohľadu na viskozitu. Nadzvukový rozpúšťanie umožňuje prípravu vysoko nasýtených a dokonca aj presýtených roztokov.

Ultrazvukové extrakčné systémy

Sortiment výrobkov Hielscher vás pokryje – či už chcete extrahovať menšie a stredne veľké objemy na analýzu a výskum alebo extrahovať vo veľkom komerčnom výrobnom meradle. Náš sortiment ultrazvukových prístrojov zahŕňa Ultrazvukové laboratórne prístroje, Stolové systémy pre R&D a poloprevádzkové zariadenia, ako aj Priemyselný vysokovýkonný ultrazvuk systémy s až 16 000 wattov na jednu jednotku, ktorú je možné ľahko zoskupiť a kontajnerovať. Náš široký výber ultrazvukov Príslušenstvo ako sú Sonotroda, prietokové články, reaktory a zosilňovače, umožňujú optimálnu konfiguráciu dokonale zladeného systému pre potreby našich zákazníkov.

Investícia

Všetky ultrazvukové prístroje Hielscher sú skonštruované pre 24/7 prevádzka, čo znamená, že naše zariadenia umožňujú rýchlu návratnosť investícií (Roi). Alupului a kol. (2009) počas svojho výskumu zistili, že skutočnosť ekonomického opodstatnenia aplikácie ultrazvuku s vysokou intenzitou je relatívne Nízke náklady metóda sa nesmie zanedbávať. Navyše ultrazvuková extrakcia je presvedčivá technika vďaka svojmu jednoduché použitie a významné Účinnosť.