Ultrazvukový vanilkovou extrakciou – Netepelná metóda
- Vanilkový extrakt je aromatickým roztokom extrahovaného z vanilkových strukov v roztoku etanolu a vody.
- Na výrobu vysoko kvalitného vanilínu ako vône, chuti a vonnej zložky je potrebná efektívna, ale mierna extrakcia, aby sa zabránilo rozkladu.
- Ultrazvukový extrakcia je mierna mechanická extrakcia metóda, ktorá dáva vysoké výnosy vanilínu vo veľmi krátkom čase extrakcie.
Vysokovýkonné ultrazvukom pre high-kvalitné vanilín výťažky
Ako druhý-najdrahší korenie po šafran, vanilková produkcia vyžaduje efektívnu metódu extrakcie, ktorá zabraňuje degradácii cenných esenciálnych olejov. Ultrazvuková extrakcia je dobre známa a stanovená ako mierna, netepelná, ale vysoko efektívna metóda uvoľňovania bioaktívnych zlúčenín z rastlinného materiálu. Ultrazvuková extrakcia je založená na fenoméne akustickej kavitácie, ktorá je čisto mechanickou liečbou. To robí ultrazvukom preferovanou metódou pre izoláciu citlivých bioaktívnych zlúčenín, ako sú príchute zlúčeniny a éterické oleje, napríklad vanilín, polyfenoly, alebo antioxidanty z rastlinných látok.
Výhody Ultrazvukový vanilkovou extrakciou
- Vynikajúci výnos
- Vysokorýchlostné odsávanie – počas niekoľkých minút
- Vysokokvalitné výťažky – Mierne, netermické
- Zelené rozpúšťadlá (napr. voda/etanol)
- Nákladovo efektívne
- Jednoduchá a bezpečná obsluha
- Nízke investičné a prevádzkové náklady
- 24/7 prevádzka v ťažkých úžitkových
- Zelená, eko-šetrné metódy
Ultrazvukový vanilkovou extrakciou – v režime dávkový alebo nepretržitý prietok
Dávkové: Ultrazvukové extrakčné procesy môžu byť prevádzkované ako jednoduché dávkové procesy alebo ako inline ošetrenie, kde médium je priebežne kŕmené cez Ultrazvukový prietok-cez reaktor.
Dávkové spracovanie je jednoduchý postup, kde sa extrakcia vykonáva veľa po šarži. Hielscher Ultrasonics ponúka ultrazvukové procesory pre malé až veľké šarže, tj 1L na 120L.
Pri spracovaní šarží 5 až 10L odporúčame UP400St (400W, video nižšie) so sonotródou S24d22L2D.
Pri spracovaní dávok cca 120L odporúčame UIP2000hdT (2kW, pic. pravý stĺpec hore) s sonotrode RS4d40L4.
Sonikator UIP2000hdT na botanickú extrakciu v dávke 120 l
Ultrazvuková extrakcia rastlinných látok s ultrasonicator UP400St
Pre objem cca 8L/min., odporúčame UIP4000hdT (4kW, pic. Right) s sonotrode RS4d40L3 a tlakomable flow-Cell FC130L4-3G0
Prípadová štúdia Ultrazvukový vanilkovej extrakcie
Jadhav et al. (2009) v porovnaní Rozpúšťadle-asistovanej extrakcie (SAE) a Soxhlet extrakcie. Výskum potvrdil, že Ultrazvukový extrakcie zintenzívňuje uvoľňovanie vanilínu významne v porovnaní s extrakciou Soxhlet. Liečba liekom Soxhlet vyžaduje prevádzkovú teplotu 95 ° c, rozpúšťadlo: pomer spájania 66.67 ml/g a čas extrakcie 8hrs viedol k uvoľneniu cca 180ppm vanillínu. Ultrazvuk-asistovanej extrakcie (SAE) vyžaduje len 1 hodinu uvoľniť cca 140ppm vanilínu pomocou rovnakého rozpúšťadla: pomer v pomere pri izbovej teplote.
Rasoamandrary et al. (2013) porovnávala účinnosť extrakcie vanilínu pomocou ultrasonicátora s 100W sondou (napr. UP100H), Ultrazvukový kúpeľ a horúci vodný kúpeľ. Vedci dospeli k záveru, že sonda-typ ultrasonicator je mocný nástroj extrakcie vďaka svojej vysokej intenzite ultrazvuku. Preto sonda typu ultrasonicator prekonané alternatívne metódy extrakcie tým, že podobné/alebo vyššie výnosy vanilínu extrahované v podstatne kratšom čase extrakcie a menej rozpúšťadla (tj etanol) spotreba.
Porovnanie troch metód extrakcie – ultrazvuková sonda, Ultrazvukový kúpeľ, ťažba teplej vody kúpeľ – ukázali, že extrakcia vanilínu bola najúčinnejšia pre sonikáciu pomocou 40% etanolu (v/v) pri teplote okolia 30 ° c a čas extrakcie 1hr. Extrakcia vodného kúpeľa vyžaduje 50% etanolu (v/v) pri teplote 56 ° c pri 15hrs.
UIP4000hdT – 4kW Ultrazvukový extraktor pre kontinuálne inline ošetrenie.
Ultrazvukové zariadenia pre vysoko výkonné extrakcie
Hielscher ultrazvukom sa špecializuje na výrobu vysoko výkonné ultrazvukové procesory pre výrobu vysoko kvalitných výťažkov z rastlinných látok.
Hielscher široké produktové portfólio sa pohybuje od malých, výkonných laboratórnych ultrasonicators robustný lavica-top a plne priemyselné systémy, ktoré poskytujú vysokú intenzitu ultrazvuk pre efektívnu ťažbu a izoláciu bioaktívnych látok (napr. Quercetin, Kofeín, kurkumín, terpény atď.). Všetky Ultrazvukové prístroje z 200W na 16, 000W majú farebný displej pre digitálne ovládanie, integrovanú SD kartu pre automatické nahrávanie dát, diaľkové ovládanie prehliadača a mnoho ďalších užívateľsky prívetivé funkcie. Sonotród a prietokové bunky (časti, ktoré sú v kontakte so médiom) môžu byť autoklávového prevzdušneného a ľahko sa čistí. Všetky naše ultrasonicators sú postavené na 24/7 prevádzku, vyžadujú nízku údržbu a sú jednoduché a bezpečné pre prevádzku.
Digitálny farebný displej umožňuje užívateľsky prívetivé ovládanie ultrasonicator. Naše systémy sú schopné dodávať od nízkej až po veľmi vysoké amplitúdy. Pre extrakciu polyfenolov a iných bioaktívnych zlúčenín, ako je vanillin, ponúkame špeciálne ultrazvukové sonotród (tiež známe ako ultrazvukové sondy alebo rohy), ktoré sú optimalizované pre rozumnú izoláciu vysoko kvalitných účinných látok. Robustnosť ultrazvukového zariadenia Hielscher umožňuje 24/7 prevádzku pri ťažkých a náročných prostrediach.
Presná kontrola parametrov ultrazvukového procesu zaisťuje reprodukovateľnosť a štandardizáciu procesov.
Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:
| Objem šarže | prietok | Odporúčané Devices |
|---|---|---|
| 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 |
| neuv | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| neuv | väčšia | strapec UIP16000 |
Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!
Vysoko výkonové ultrazvukové procesory z laboratória do pilotného a priemyselného rozsahu.
Literatúra / Referencie
- Velez Suaza, Catalina (2016): Optimalizácia analytického prístupu založeného na vysokoúčinnej kvapalinovej chromatografii na charakterizáciu prírodného vanilkového extraktu. Diplomová práca, Universitaria Lasallista, 2016.
- Jadhav D. et al. (2009): extrakcia vanilínu z Vanilla strukov: Porovnávacia štúdia konvenčnej Soxhletov a ultrazvukovej asistovanej extrakcie. Časopis Food Engineering 93, 2009:421 – 426.
- Rasoamandrary N. et al. (2013): vylepšená extrakcia vanilínu 4-hydroxy-3-metoxybenzaldehyd z vyliečených bôbov pomocou ultrazvuku-asistovanej extrakcie: porovnanie ultrazvukom-asistovanej a horúcej vodného kúpeľa extrakcie.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O'Donnell, Brijesh K. Tiwari (2020): Ultrazvuková technológia na extrakciu biologicky aktívnych molekúl z rastlinných, živočíšnych a morských zdrojov. Trendy TrAC v analytickej chémii, zväzok 122, 2020.
Fakty stojí za to vedieť
Pracovný princíp Ultrazvukový extrakcie
Použitie intenzívnych ultrazvukových vĺn na kvapalné médium vedie k kavitácii. Fenomén kavitácie vedie lokálne na extrémne teploty, tlaky, vykurovanie/chladenie sadzby, tlakové diferenciály a vysoké šmykovej sily v médiu. Keď Kavitácia bubliny implodovat na povrchu pevných látok (ako sú častice, rastlinné bunky, tkanivá atď), mikro-trysky a interparticlular zrážky generovať účinky, ako je povrchové peeling, erózie a častíc členenie. Okrem toho, imploze kavitácie bubliny v kvapalných médiách vytvoriť makro-turbulencie a mikro-miešanie.
Obr. 1: vytvorenie stabilnej a prechodnej kavitácie bubliny.
a) posunutie, b) prechodná Kavitácia, c) stabilná Kavitácia, d) tlak
[prevzaté z Santos et al. 2009]
Ultrazvukový irraditácia rastlinného materiálu fragmenty matice rastlinných buniek a zvyšuje hydratáciu rovnaké. Chemat et al (2015) k záveru, že Ultrazvukový extrakcia bioaktívnych zlúčenín z rastlinných látok je výsledkom rôznych nezávislých alebo kombinovaných mechanizmov, vrátane fragmentácie, erózie, kapilárnosť, detexturation, a sonopovanosti. Tieto účinky narušiť bunkovej stene, zlepšiť prenos hmoty tým, že tlačí rozpúšťadlo do bunky a sania fyto-zlúčenina naložené rozpúšťadlo von, a zabezpečiť tekutý pohyb mikro-miešanie.
Ultrazvukový extrakcie z rastlinných buniek: mikroskopické priečnej časti (TS) ukazuje mechanizmus činnosti počas extrakcie ultrazvuku z buniek (zväčšenie 2000x) [Zdroj: Vilkhu et al. 2011]
Ultrazvuková extrakcia dosahuje veľmi rýchlu izoláciu zlúčenín – prekonávanie konvenčných metód extrakcie v kratšom procesnej dobe, vyšší výnos a pri nižších teplotách. Ako mierna mechanická liečba, ultrazvuková extrakcia zabraňuje tepelnej degradácii bioaktívnych zložiek a vyniká v porovnaní s inými technikami, ako je konvenčné extrakcia rozpúšťadla, hydrodestilaceAlebo Soxhletov extrakcie, ktoré sú známe, že ničí tepelne citlivé molekuly. Vďaka týmto výhodám je Ultrazvukový extrakcia preferovanou technikou uvoľňovania bioaktívnych zlúčenín citlivých na teplotu z rastlinných látok.
Vanilínu
Vanilka je oceňovaná chuť, ktorá môže byť získaná z orchideí rodu Vanilla, predovšetkým z mexických druhov, ploché-kučernuté vanilky (V. planifolia). Jedinečne ochutené zlúčeniny vanilkovej orchidey sa nachádzajú v jeho ovocí, čo vyplýva z opeľovania kvetu. Tieto semeno struky sú zhruba 1/3 x 6 palcov, s hnedasté červenej až čiernej farbe, keď zrelé. Vnútri týchto strukov je mastná kvapalina plná drobných semien. Ako pod a semená sa používajú na výrobu vanillin.
Hoci vanilínu je primárna aromatického zlúčenina v vanilkovej rastliny, čistý vanilkový extrakt obsahuje niekoľko stoviek ďalších aromatických zlúčenín, ktoré prispievajú k jeho komplexu, hlboká chuť.
Vanilková podstata sa vyskytuje v dvoch formách, konkrétne v skutočnej vanilkovej podstate z vanilkovej seedpod a priemyselne syntetizovaných vanilínu. Real seedpod extrakt je Komplexná zmes niekoľkých stoviek rôznych zlúčenín. Chemická zlúčenina vanilínu – 4-hydroxy-3-metoxybenzaldehyd – je hlavným prispievateľom k charakteristickej chuti a arómu skutočnej vanilky a je hlavnou príchuťou zložky vyliečiť vanilkové fazuľky. Okrem vanillínu môžu iné chemické zlúčeniny, ako je acetaldehyd, kyselina octová, furfural, kyselina hexanoová, 4-hydroxybenzaldehyd, eugenol, metylcinnamát a kyselina izobutyrová prispievať k komplexnej arómu vanilky.
Vanilkové kultivary
Bourbon vanilka alebo Bourbon-Madagaskar vanilka sa vyrába z V. vtáci rastliny, ktoré rastú na ostrovoch Indického oceánu, ako je Madagaskar, komory, a Réunion, predtým pomenovaný Île Bourbon. Termín “Bourbon vanilka” opisuje tiež rozlišovaciu vanilkovou vôňou odvodenou od V. planifolia.
Mexické vanilky, extrahované z pôvodných V. planifolia, sa vyrába v oveľa nižších množstvách. Mexická vanilka je známy a uvádzaný na trh ako vanilka z krajiny svojho pôvodu, pretože v. vtáci rastlina je pôvodom z Mesoamerica.
Tahitian vanilka pochádza z Francúzskej Polynézie, vyrobené z V. tahitiensis závodu. Genetická analýza ukazuje tento druh je možná kultivar z hybridu v. vtáci a V. odorata.
Západná indická vanilka je vyrobená z V. pompona, ktorá sa pestuje v Karibiku a strednej a Južnej Amerike.