Hielscher Ultrasonics
Radi prediskutujeme váš proces.
Zavolajte nám: +49 3328 437-420
Napíšte nám: info@hielscher.com

Ultrazvuková extrakcia vanilky – Netepelná metóda

  • Vanilkový extrakt je aromatický roztok extrahovaný z vanilkových luskov v roztoku etanolu a vody.
  • Na výrobu vysokokvalitného vanilínu ako arómy, chuti a vonnej zložky je potrebná účinná, ale mierna extrakčná technika, aby sa zabránilo rozkladu.
  • Ultrazvuková extrakcia je mierna mechanická extrakčná metóda, ktorá poskytuje vysoké výťažky vanilínu vo veľmi krátkom čase extrakcie.

Vysokovýkonné ultrazvuky pre vysokokvalitné vanilínové extrakty

Ako druhé najdrahšie korenie po šafrane si výroba vanilky vyžaduje účinnú metódu extrakcie, ktorá zabraňuje degradácii cenných éterických olejov. Ultrazvuková extrakcia je dobre známa a zavedená ako mierna, netepelná, ale vysoko účinná metóda na uvoľňovanie bioaktívnych zlúčenín z rastlinného materiálu. Ultrazvuková extrakcia je založená na fenoméne akustickej kavitácie, čo je čisto mechanické ošetrenie. Vďaka tomu je sonikácia preferovanou metódou izolácie citlivých bioaktívnych zlúčenín, ako sú aromatické zlúčeniny a éterické oleje, napr. vanilín, polyfenoly alebo antioxidanty z rastlinných látok.

Výhody ultrazvukovej extrakcie vanilky

  • Vynikajúci výnos
  • Vysokorýchlostné odsávanie – v priebehu niekoľkých minút
  • Vysoko kvalitné extrakty – Mierne, netepelné
  • Zelené rozpúšťadlá (napr. voda/etanol)
  • Nákladovo efektívne
  • Jednoduchá a bezpečná obsluha
  • Nízke investičné a prevádzkové náklady
  • Prevádzka 24/7 v náročných podmienkach
  • Zelená, ekologická metóda

Ultrazvuková extrakcia vanilky – v dávkovom alebo kontinuálnom režime

Dávka: Ultrazvukové extrakčné procesy môžu byť prevádzkované ako jednoduché dávkové procesy alebo ako inline úprava, kde je médium nepretržite privádzané cez ultrazvukový prietokový reaktor.
Dávkové spracovanie je jednoduchý postup, pri ktorom sa extrakcia vykonáva partia po šarži. Spoločnosť Hielscher Ultrasonics ponúka ultrazvukové procesory pre malé až veľké dávky, t. j. 1L až 120L.
Na spracovanie dávok od 5 do 10 l odporúčame UP400St (400 W, video nižšie) so sonotródom S24d22L2D.

Caution: Video "duration" is missing

Ultrazvukový homogenizátor UP400St na miešanú dávkovú extrakciu rastlín

Ultrazvuková extrakcia rastlinných látok - 8 litrová dávka - UP400St

Miniatúra videa

Na spracovanie dávok s objemom cca 120 l odporúčame UIP2000hdT (2kW, obr. pravý stĺpik hore) so sonotrode RS4d40L4.

2kW dávková sonikácia na extrakciu bylinných extraktov

Sonicator UIP2000hdT na botanickú extrakciu v dávke 120 l

Žiadosť o informácie







UP400St miešané 8L odsávacie zariadenie

Ultrazvuková extrakcia rastlinných látok pomocou ultrazvuku UP400St

Prietok: Pre väčšie objemy a komerčnú extrakciu v plnom rozsahu sa nepretržitý prúd kvapaliny privádza cez ultrazvukový reaktor, kde je rozpúšťadlo/botanická suspenzia intenzívne sonikovaný.
Pre objem cca 8 l/min odporúčame UIP4000hdT (4 kW, obr. vpravo) so sonotródou RS4d40L3 a tlakovým prietokovým článkom FC130L4-3G0

Prípadová štúdia ultrazvukovej extrakcie vanilky

Jadhav et al. (2009) porovnávali ultrazvukom asistovanú extrakciu (SAE) a Soxhletovu extrakciu. Výskum potvrdil, že ultrazvuková extrakcia výrazne zintenzívňuje uvoľňovanie vanilínu v porovnaní so Soxhletovou extrakciou. Soxhletovo ošetrenie vyžadovalo prevádzkovú teplotu 95 °C, pomer rozpúšťadla: rozpustená látka 66,67 ml/g a čas extrakcie 8 hodín viedol k uvoľneniu približne 180 ppm vanilínu. Ultrazvukom asistovaná extrakcia (SAE) vyžadovala iba 1 hodinu na uvoľnenie cca. 140 ppm vanilínu s použitím rovnakého pomeru rozpúšťadlo a rozpustená látka pri izbovej teplote.
Rasoamandrary et al. (2013) porovnali účinnosť extrakcie vanilínu pomocou 100W ultrazvukového zariadenia typu sondy (napr. UP100H), ultrazvukový kúpeľ a kúpeľ s horúcou vodou. Vedci dospeli k záveru, že ultrazvukový prístroj sondového typu je výkonným extrakčným nástrojom vďaka svojej vysokej intenzite ultrazvuku. Preto ultrazvukový prístroj sondového typu prekonal alternatívne extrakčné metódy tým, že poskytoval podobné/alebo vyššie výťažky vanilínu extrahovaného pri výrazne kratšom čase extrakcie a nižšej spotrebe rozpúšťadla (t. j. etanolu).
Porovnanie troch metód extrakcie – ultrazvuková sonda, ultrazvukový kúpeľ, extrakcia v horúcom vodnom kúpeli – ukázalo, že extrakcia vanilínu bola najúčinnejšia na sondovú sonikáciu pomocou 40% etanolu (v/v) pri teplote okolia 30 °C a čase extrakcie 1 hodinu. Extrakcia vo vodnom kúpeli si vyžadovala 50% koncentráciu etanolu (v/v) pri 56 °C počas 15 hodín.

UIP4000hdT 4kW výkonný ultrazvukový procesor na odsávanie

UIP4000hdT – 4kW ultrazvukový extraktor pre kontinuálnu inline úpravu.

 

V tejto prezentácii vám predstavíme výrobu botanických extraktov. Vysvetľujeme výzvy pri výrobe vysokokvalitných rastlinných extraktov a ako vám sonikátor môže pomôcť prekonať tieto výzvy. Táto prezentácia vám ukáže, ako funguje ultrazvuková extrakcia. Dozviete sa, aké výhody môžete očakávať pri použití sonikátora na extrakciu a ako môžete implementovať ultrazvukový extraktor do výroby extraktu.

Ultrazvuková botanická extrakcia - Ako používať sonikátory na extrakciu botanických zlúčenín

Miniatúra videa

 

Ultrazvukové zariadenie na vysokovýkonnú extrakciu

Spoločnosť Hielscher Ultrasonics sa špecializuje na výrobu vysokovýkonných ultrazvukových procesorov na výrobu vysokokvalitných extraktov z rastlín.
Hielscher’s broad product portfolio ranges from small, powerful lab ultrasonicators to robust bench-top and fully industrial systems, which deliver high intensity ultrasound for the efficient extraction and isolation of bioactive substances (e.g. Quercetin, kofeín, Kurkumín, Terpény atď.). Všetky ultrazvukové prístroje od 200 W do 16 000 W sú vybavené farebným displejom pre digitálne ovládanie, integrovanou SD kartou pre automatické zaznamenávanie údajov, diaľkovým ovládaním prehliadača a mnohými ďalšími užívateľsky prívetivými funkciami. Sonotródy a prietokové bunky (časti, ktoré sú v kontakte s médiom) sa dajú autoklávovať a ľahko sa čistia. Všetky naše ultrazvukové prístroje sú skonštruované pre prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni, vyžadujú nízku údržbu a ich obsluha je jednoduchá a bezpečná.
Colored touch display of the new hdT series of Hielscher's industrial ultrasonicatorsA digital colour display allows for a user-friendly control of the ultrasonicator. Our systems are capable to deliver from low up to very high amplitudes. For the extraction of polyphenols and other bioactive compounds such as vanillin, we offer special ultrasonic sonotrodes (also known as ultrasonic probes or horns) that are optimized for the sensible isolation of high-quality active substances. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Presná kontrola parametrov ultrazvukového procesu zaisťuje reprodukovateľnosť a štandardizáciu procesu.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:

Objem dávky Prietok Odporúčané zariadenia
1 až 500 ml 10 až 200 ml/min UP100H
10 až 2000 ml 20 až 400 ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 až 20 l 00,2 až 4 l/min UIP2000hdT
10 až 100 l 2 až 10 l/min UIP4000hdT
N.A. 10 až 100 l/min UIP16000
N.A. väčší Zhluk UIP16000

Kontaktujte nás!? Opýtajte sa nás!

Požiadajte o ďalšie informácie

Ak chcete požiadať o ďalšie informácie o ultrazvukovej homogenizácii, použite nižšie uvedený formulár. Radi vám ponúkneme ultrazvukový systém spĺňajúci vaše požiadavky.









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov.




Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové prístroje pre sonochemické aplikácie.

Vysokovýkonné ultrazvukové procesory od laboratórneho až po pilotné a priemyselné meradlo.



Literatúra/Referencie

Fakty, ktoré stoja za to vedieť

Princíp činnosti ultrazvukovej extrakcie

Aplikácia intenzívnych ultrazvukových vĺn na kvapalné médium má za následok kavitáciu. Fenomén kavitácie vedie lokálne k extrémnym teplotám, tlakom, rýchlosti ohrevu/chladenia, tlakovým rozdielom a vysokým šmykovým silám v médiu. Keď kavitačné bubliny implodujú na povrchu pevných látok (ako sú častice, rastlinné bunky, tkanivá atď.), mikroprúdy a interpartikulárna kolízia vytvárajú efekty, ako je povrchové odlupovanie, erózia a rozpad častíc. Okrem toho implózia kavitačných bublín v kvapalných médiách vytvára makroturbulencie a mikromiešanie.

Kavitačné bubliny možno rozlíšiť na stabilné a prechodné bubliny. (Kliknite pre zväčšenie!)

Obr. 1: Tvorba stabilných a prechodných kavitačných bublín.a) posun, b) prechodná kavitácia, c) stabilná kavitácia, d) tlak[upravené podľa Santos et al. 2009]

Ultrazvuková iraditácia rastlinného materiálu fragmentuje matricu rastlinných buniek a zvyšuje ich hydratáciu. Chemat a kol. (2015) dospeli k záveru, že ultrazvuková extrakcia bioaktívnych zlúčenín z rastlín je výsledkom rôznych nezávislých alebo kombinovaných mechanizmov vrátane fragmentácie, erózie, kapilarity, detexturácie a sonoporácie. Tieto účinky narúšajú bunkovú stenu, zlepšujú prenos hmoty tlačením rozpúšťadla do bunky a odsávaním rozpúšťadla zaťaženého fytozlúčeninami a zabezpečujú pohyb kvapaliny mikromiešaním.

Ultrazvukové disruptory sa používajú na extrakciu z fyto zdrojov (napr. rastliny, riasy, huby)

Ultrazvuková extrakcia z rastlinných buniek: mikroskopický priečny rez (TS) ukazuje mechanizmus účinku počas ultrazvukovej extrakcie z buniek (zväčšenie 2000x) [zdroj: Vilkhu et al. 2011]

Ultrazvuková extrakcia dosahuje veľmi rýchlu izoláciu zlúčenín – prekonáva konvenčné extrakčné metódy v kratšom procesnom čase, vyššom výťažku a pri nižších teplotách. Ako mierne mechanické ošetrenie ultrazvukom asistovaná extrakcia zabraňuje tepelnej degradácii bioaktívnych zložiek a vyniká v porovnaní s inými technikami, ako je konvenčná extrakcia rozpúšťadlom, hydrodestiláciaalebo Soxhletov extrakcia, o ktorej je známe, že ničí molekuly citlivé na teplo. Vďaka týmto výhodám je ultrazvuková extrakcia preferovanou technikou na uvoľňovanie bioaktívnych zlúčenín citlivých na teplotu z rastlín.

vanilín

Vanilka je cenená príchuť, ktorú je možné extrahovať z orchideí rodu Vanilla, predovšetkým z mexického druhu, vanilky plocholistej (V. planifolia). Jedinečne ochutené zlúčeniny vanilkovej orchidey sa nachádzajú v jej plodoch, ktoré sú výsledkom opelenia kvetu. Tieto semenné struky majú zhruba 1/3 x 6 palcov, po dozretí majú hnedočervenú až čiernu farbu. Vo vnútri týchto toboliek je olejovitá tekutina plná drobných semienok. Na výrobu vanilínu sa používa struk aj semená.
Hoci vanilín je primárnou chuťovou zlúčeninou vo vanilkovej rastline, čistý vanilkový extrakt obsahuje niekoľko stoviek ďalších chuťových zlúčenín, ktoré prispievajú k jeho komplexnej a hlbokej chuti.
Vanilková esencia sa vyskytuje v dvoch formách, a to v skutočnej vanilínovej esencii z vanilkového semienka a priemyselne syntetizovanom vanilíne. Extrakt zo skutočných semien je komplexná zmes niekoľkých stoviek rôznych zlúčenín. Chemická zlúčenina vanilín – 4-hydroxy-3-metoxybenzaldehyd – is the major contributor to the characteristic flavor and aroma of real vanilla and is the main flavor component of cured vanilla beans. Besides vanillin, may other chemical compounds such as acetaldehyde, acetic acid, furfural, hexanoic acid, 4-hydroxybenzaldehyde, eugenol, methyl cinnamate, and isobutyric acid contribute to vanilla’s complex aroma.

Vanilkové kultivary

Bourbonská vanilka alebo bourbonsko-madagaskarská vanilka sa vyrába z rastlín V. planifolia, ktoré rastú na ostrovoch v Indickom oceáne, ako sú Madagaskar, Komory a Réunion, predtým nazývané Île Bourbon. Termín “Bourbon vanilka” opisuje aj výraznú vanilkovú arómu odvodenú od V. planifolia.
Mexická vanilka, extrahovaná z pôvodnej V. planifolia, sa vyrába v oveľa menšom množstve. Mexická vanilka je známa a predávaná ako vanilka z krajiny svojho pôvodu, pretože rastlina V. planifolia pochádza z Mezoameriky.
Tahitská vanilka pochádza z Francúzskej Polynézie, vyrába sa z rastliny V. tahitiensis. Genetická analýza ukazuje, že tento druh je pravdepodobne kultivarom z hybridu V. planifolia a V. odorata.
Západoindická vanilka sa vyrába z V. pompona, ktorá sa pestuje v Karibiku a Strednej a Južnej Amerike.

Radi prediskutujeme váš proces.

Let's get in contact.