Nxjerrja dhe ruajtja me ultratinguj
Nxjerrja dhe ruajtja me ultratinguj përdor përdorimin e ultrazërit të fuqisë për shpërbërjen e strukturave qelizore (lizë). Thyerja e qelizave me ultratinguj rezulton në nxjerrjen shumë efikase të komponimeve ndërqelizore si dhe në inaktivizimin mikrobik. Për shkak të avantazheve të shumta, ultratingulli përdoret gjerësisht për nxjerrjen dhe ruajtjen në industrinë ushqimore. Mësoni më shumë rreth përfitimeve të nxjerrjes me ultratinguj dhe përpunimit të ushqimit!
Ultratinguj i fuqisë për nxjerrjen dhe ruajtjen e ushqimit dhe botanikës
Nxjerrja me ultratinguj: Nxjerrja me ultratinguj është një proces që përdor valë zanore me frekuencë të lartë për të nxjerrë komponime nga një shumëllojshmëri materialesh si bimët, frutat dhe perimet. Procesi përfshin përdorimin e valëve ultrasonike për të krijuar flluska me presion të lartë në një material të lëngshëm ose gjysmë të ngurtë, të cilat shemben me shpejtësi, duke gjeneruar nxehtësi dhe presion intensiv që prish muret qelizore të materialit dhe lëshon përbërjet e dëshiruara.
Parimi i punës i nxjerrjes dhe ruajtjes me ultratinguj
Parimi bazë pas nxjerrjes me ultratinguj bazohet në fenomenin e njohur si kavitacioni akustik. Kur një lëng ekspozohet ndaj valëve ultrasonike me intensitet të lartë dhe frekuencë të ulët (afërsisht 20 kHz), ai gjeneron valë presioni që krijojnë flluska të vogla vakumi në lëng. Këto flluska rriten në madhësi me rritjen e intensitetit të ultrazërit dhe kur arrijnë një madhësi të caktuar, ato shemben papritur dhe me dhunë, duke gjeneruar një valë goditëse dhe duke lëshuar energji në formën e nxehtësisë dhe presionit.
Ky proces shkakton përçarje mekanike të mureve qelizore, duke çliruar komponimet e dëshiruara nga materiali në tretësin e lëngshëm. Komponimet e çliruara më pas mund të ndahen nga tretësi duke përdorur teknika standarde të ndarjes si filtrimi ose centrifugimi.
Ultrasonikator UP400St për nxjerrjen efikase jo termike të materialit bimor.
Ruajtja me ultratinguj: Ruajtja tejzanor bazohet në të njëjtat efekte kavitacionale si nxjerrja me ultratinguj. Për konservim, ultratingulli i fuqisë aplikohet për të zgjatur jetëgjatësinë e ushqimeve që prishen duke përdorur valë zanore me frekuencë të lartë për të penguar rritjen e mikroorganizmave që shkaktojnë prishje. Procesi përfshin ekspozimin e ushqimit ndaj valëve ultrasonike që prishin muret qelizore të baktereve, majave dhe mykut, duke çuar në shkatërrimin ose frenimin e tyre.
Ky proces shkakton prishje mekanike të mureve qelizore të mikroorganizmave, duke çuar në shkatërrimin ose frenimin e tyre. Valët tejzanor gjithashtu mund të rrisin përshkueshmërinë e membranave qelizore, duke lejuar konservantët dhe agjentët e tjerë antimikrobikë të depërtojnë dhe të vrasin mikroorganizmat në mënyrë më efektive.
Ruajtja me ultratinguj preferohet mbi metodat tradicionale të ruajtjes sepse ofron disa avantazhe si koha më e shkurtër e përpunimit, efikasiteti më i lartë dhe aftësia për të ruajtur vetitë dhe shijet natyrore të ushqimit. Përdoret në një gamë të gjerë produktesh ushqimore si salcat, lëngjet, produktet e qumështit, vezët dhe mishin për të zgjatur jetëgjatësinë e tyre dhe për të garantuar sigurinë e tyre.
Teknika e nxjerrjes dhe ruajtjes me ultratinguj preferohet mbi metodat tradicionale të nxjerrjes dhe ruajtjes, sepse ofron disa avantazhe të tilla si shpejtësia më e shpejtë e nxjerrjes, cilësia e shkëlqyer e produktit, rendimenti më i lartë, trajtimi thjesht mekanik jo termik dhe aftësia për të nxjerrë një gamë më të gjerë përbërësish. Përdoret në një gamë të gjerë industrish si ushqim dhe pije, farmaceutikë dhe kozmetikë.
[/dy_tretat]
Kavitacion i fuqishëm tejzanor në Hielscher UIP1000hdT Cascatrode
Ekstraktimi i proteinave dhe enzimave me ultratinguj
Në veçanti, nxjerrja e enzimave dhe proteinave të ruajtura në qeliza dhe grimcat nënqelizore është një aplikim unik dhe efektiv i ultrazërit me intensitet të lartë, pasi nxjerrja e përbërjeve organike që përmbahen brenda trupit të bimëve dhe farave nga një tretës mund të përmirësohet ndjeshëm. Prandaj, ekografia ka një përfitim të mundshëm në nxjerrjen dhe izolimin e komponentëve të rinj potencialisht bioaktivë, p.sh. nga rrjedhat e nënprodukteve të pashfrytëzuara të formuara në proceset aktuale. Ekografia me ultratinguj mund të ndihmojë gjithashtu në intensifikimin e efekteve të trajtimit me enzimë, dhe me këtë të zvogëlojë sasinë e enzimës së nevojshme ose të rrisë rendimentin e përbërjeve përkatëse të ekstraktueshme.
Nxjerrja me ultratinguj e lipideve dhe proteinave
Ultratingulli përdoret shpesh për të përmirësuar nxjerrjen e lipideve dhe proteinave nga farat e bimëve, të tilla si soja (p.sh. mielli ose kokrrat e sojës së yndyrosur) ose farat e tjera vajore. Në këtë rast, shkatërrimi i mureve të qelizave lehtëson shtypjen (të ftohtë ose të nxehtë) dhe në këtë mënyrë redukton vajin ose yndyrën e mbetur në tortën e presimit.
Ndikimi i nxjerrjes së vazhdueshme tejzanor në rendimentin e proteinës së shpërndarë u demonstrua nga Moulton et al. Sonicizimi rriti rikuperimin e proteinës së shpërndarë në mënyrë progresive ndërsa raporti flake/tretës ndryshoi nga 1:10 në 1:30. Ai tregoi se ultratingulli është i aftë të peptizojë proteinën e sojës në pothuajse çdo xhiro komerciale dhe se energjia e kërkuar e sonikacionit ishte më e ulëta, kur përdoreshin llucë më të trashë.
Izolimi tejzanor i Komponimeve Fenolike dhe Antocianineve
Enzimat, të tilla si pektinazat, celulazat dhe hemicelulatat përdoren gjerësisht në përpunimin e lëngjeve për të degraduar muret qelizore dhe për të përmirësuar ekstraktueshmërinë e lëngut. Ndërprerja e matricës së murit qelizor gjithashtu lëshon përbërës, të tillë si komponimet fenolike në lëng. Ekografia përmirëson procesin e nxjerrjes dhe për këtë arsye mund të çojë në një rritje të përbërjes fenolike, alkaloideve dhe rendimentit të lëngut, që zakonisht lihen në tortën e shtypjes.
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. “Trajtimi në SHBA rrit përqendrimin e komponimeve fenolike të lëngut të boronicës me më shumë se 15%. […] Ndikimi i SHBA-së (ultratingulli) ishte më domethënës me rrush pa fara të zeza, të cilat janë manaferrat më sfiduese në përpunimin e lëngjeve sesa boronicat për shkak të përmbajtjes së lartë të pektinës dhe arkitekturës së ndryshme të mureve qelizore. […] përqendrimi i komponimeve fenolike në lëng u rrit me 15-25% duke përdorur trajtimin US (ultratinguj) pas inkubimit me enzimë.” (krh. Mokkila et al., 2004)
Ultrasonikator UIP6000hdT në një instalim industrial të nxjerrjes së vazhdueshme.
Inaktivizimi i mikrobeve dhe enzimave
Inaktivizimi (ruajtja) mikrobial dhe enzimë, p.sh. në lëngjet e frutave dhe salcat është një tjetër aplikim i ultrazërit në përpunimin e ushqimit. Sot, ruajtja me anë të rritjes së temperaturës për periudha të shkurtra kohore (Pasterizimi) është ende metoda më e zakonshme e përpunimit për inaktivizimin mikrobial ose enzimë që çon në jetëgjatësi më të gjatë (ruajtje). Për shkak të ekspozimit ndaj temperaturës së lartë, pasterizimi termik konvencional vjen shpesh në disavantazhe për produktet ushqimore.
Prodhimi i substancave të reja nga reaksionet e katalizuara nga nxehtësia dhe modifikimi i makromolekulave, si dhe deformimi i strukturave bimore dhe shtazore mund të zvogëlojë humbjen e cilësisë. Prandaj, trajtimi termik mund të shkaktojë ndryshime të padëshirueshme të atributeve shqisore, p.sh. teksturës, aromës, ngjyrës, erës dhe cilësive ushqyese, p.sh. vitaminave dhe proteinave. Ultratingulli është një alternativë efikase për përpunimin jo termik (minimal).
Në ndryshim nga trajtimet konvencionale të nxehtësisë, ruajtja me ultratinguj përdor energjinë dhe forcat prerëse të kavitacionit akustik për të çaktivizuar enzimat. Në nivele mjaft të ulëta të sonikacionit, ndryshimet strukturore dhe metabolike mund të ndodhin në qeliza pa shkatërrimin e tyre. Aktiviteti i Peroksidazës, i cili gjendet në shumicën e frutave dhe perimeve të papërpunuara dhe të pazbardhura dhe që mund të lidhet veçanërisht me zhvillimin e shijeve dhe pigmenteve që nxihen, mund të reduktohet ndjeshëm me përdorimin e ultrazërit. Enzimat termorezistente, të tilla si lipaza dhe proteaza që i rezistojnë trajtimit me temperaturë ultra të lartë dhe që mund të zvogëlojnë cilësinë dhe jetëgjatësinë e qumështit të trajtuar me nxehtësi dhe produkteve të tjera të qumështit, mund të çaktivizohen në mënyrë më efektive me aplikimin e njëkohshëm të ultrazërit, nxehtësisë dhe presionit. (MTS).
Ultratingulli ka demonstruar potencialin e tij në shkatërrimin e patogjenëve që vijnë nga ushqimi, si E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, cistet Cryptosporidium dhe Poliovirus.
Zbatohet për: ruajtjen e reçelit, marmelatës ose mbushjeve, lëngjeve dhe salcave të frutave, produkteve të mishit, bulmetit dhe akullores.
Sinergjitë e ultrazërit me temperaturën dhe presionin
Ultratingulli është shpesh më efektiv kur kombinohet me metoda të tjera anti-mikrobiale, të tilla si:
- termo-sonikimi, dmth nxehtësia dhe ultratingulli
- mano-sonikimi, pra presioni dhe ekografia
- mano-termo-sonikimi, pra presioni, nxehtësia dhe ultratingulli
Aplikimi i kombinuar i ultrazërit me nxehtësi dhe/ose presion rekomandohet për Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae dhe Aeromonas hydrophila.
Teknikat me ultratinguj kundrejt teknikave të tjera të ruajtjes së ushqimit
Ndryshe nga proceset e tjera termike dhe jotermike, të tilla si homogjenizimi me presion të lartë, pasterizimi i nxehtësisë, presioni i lartë hidrostatik (HP), dioksidi i karbonit i ngjeshur (cCO2) dhe dioksidi i karbonit superkritik (ScCO2), impulset e fushës elektrike të lartë (HELP) ose mikrovalë, ekografia mund të testohet lehtësisht në laborator ose në shkallë të lartë – gjenerimi i rezultateve të riprodhueshme për rritjen e shkallës. Intensiteti dhe karakteristikat e kavitacionit mund të përshtaten lehtësisht me procesin specifik të nxjerrjes për të synuar objektiva specifikë. Amplituda dhe presioni mund të ndryshojnë në një gamë të gjerë, p.sh. për të identifikuar strukturën e nxjerrjes më efikase në energji.
Përparësi të tjera të lidhura me përdorimin e nxjerrjes së tipit të sondave tejzanor janë trajtimi i lehtë i ekstraktit, ekzekutimi i shpejtë, pa mbetje, rendimenti i lartë, ekologjikisht miqësor, cilësi e përmirësuar dhe parandalimi i degradimit të ekstraktit.
(krh. Chemat et al., 2011)
- Nxjerrja më e plotë
- Ruajtja jo termike
- rendimente më të larta
- Ushqyes të lartë, cilësi premium ushqimi
- proces i shpejtë
- Procesi i ftohtë / jo termik
- e lehtë dhe e sigurt për t'u përdorur
- mirëmbajtje e ulët
Ultrasonikë me performancë të lartë për nxjerrjen dhe ruajtjen
Hielscher Ultrasonics projekton, prodhon dhe shpërndan ultrasonikë me performancë të lartë për nxjerrje dhe ruajtje efikase. Përdorimi i pajisjeve tejzanor Hielscher për nxjerrjen dhe ruajtjen e ushqimit është një teknologji e fuqishme përpunimi që jo vetëm që mund të zbatohet në mënyrë të sigurt dhe miqësore me mjedisin, por edhe në mënyrë efikase dhe ekonomike. Efekti homogjenizues dhe ruajtës mund të përdoret lehtësisht për çdo produkt ushqimor të lëngshëm ose të ngjashëm me pastë, duke përfshirë lëngjet e frutave dhe puretë (p.sh. portokalli, mollë, grejpfrut, mango, rrush, kumbulla) si dhe për salcat dhe supat me perime (p.sh. salca e domates ose supë me asparagus), bulmet, vezë dhe mish.
Portofoli ynë i homogjenizuesve dhe ekstraktuesve tejzanor varion nga pajisjet portative të dorës deri te sistemet e prodhimit plotësisht industrial për përpunimin inline të vëllimeve të mëdha në shkallë komerciale.
Dizajn, Prodhim dhe Konsulencë – Cilësi e prodhuar në Gjermani
Ultrasonikët Hielscher janë të njohur për cilësinë e tyre më të lartë dhe standardet e dizajnit. Qëndrueshmëria dhe funksionimi i lehtë lejojnë integrimin e qetë të ultrasonikëve tanë në objektet industriale. Kushtet e vështira dhe mjediset kërkuese trajtohen lehtësisht nga ultrasonikët Hielscher.
Hielscher Ultrasonics është një kompani e certifikuar ISO dhe i kushton theks të veçantë ultratingujve me performancë të lartë që paraqesin teknologjinë më të fundit dhe lehtësinë ndaj përdorimit. Sigurisht, ultrasonikët Hielscher janë në përputhje me CE dhe plotësojnë kërkesat e UL, CSA dhe RoHs.
Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë:
| Vëllimi i grupit | Shkalla e rrjedhjes | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 0.5 deri në 1.5mL | na | VialTweeter | 1 deri në 500 ml | 10 deri në 200 ml/min | UP100H |
| 10 deri në 2000 ml | 20 deri në 400 ml/min | UP200Ht, UP400 St |
| 0.1 deri në 20L | 0.2 deri në 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100 litra | 2 deri në 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 deri në 150 litra | 3 deri në 15 l/min | UIP6000hdT |
| na | 10 deri në 100 l/min | UIP16000 |
| na | më të mëdha | grumbull i UIP16000 |
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë për përzierjen e aplikimeve, shpërndarjen, emulsifikimin dhe nxjerrjen në shkallë laboratorike, pilot dhe industriale.
Literatura / Referencat
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Farid Chemat, Zill-e-Huma, Muhammed Kamran Khan (2011): Applications of ultrasound in food technology: Processing, preservation and extraction. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 18, Issue 4, 2011. 813-835.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Casiraghi A., Gentile A., Selmin F., Gennari C.G.M., Casagni E., Roda G., Pallotti G., Rovellini P., Minghetti P. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Cannabinoids from Cannabis Sativa for Medicinal Purpose. Pharmaceutics. 14(12), 2022.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Allinger, H. (1975): American Laboratory, 7 (10), 75 (1975). Bar, R. (1987): Ultrasound Enhanced Bioprocesses, in: Biotechnology and Engineering, Vol. 32, Pp. 655-663 (1987).
- El’piner, I.E. (1964): Ultrasound: Physical, Chemical, and Biological Effects (Consultants Bureau, New York, 1964), 53-78.
- Kim, S.M. und Zayas, J.F. (1989): Processing parameter of chymosin extraction by ultrasound; in J. Food Sci. 54: 700.
- Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K (2004): Combining power ultrasound with enzymes in berry juice processing, at: 2nd Int. Conf. Biocatalysis of Food and Drinks, 19-22.9.2004, Stuttgart, Germany.
- Moulton, K.J., Wang, L.C. (1982): A Pilot-Plant Study of Continuous Ultrasonic Extraction of Soybean Protein, in: Journal of Food Science, Volume 47, 1982.
- Mummery, C.L. (1978): The effect of ultrasound on fibroblasts in vitro, in: Ph.D. Thesis, University of London, London, England, 1978.
Fakte që ia vlen të dihen
Shpërbërja e qelizave tejzanor
Nën sonikacion intensiv, enzimat ose proteinat mund të çlirohen nga qelizat ose organelet nënqelizore si rezultat i shpërbërjes së qelizave. Në këtë rast, përbërja që do të shpërndahet në një tretës mbyllet në një strukturë të patretshme. Për ta nxjerrë atë, membrana qelizore duhet të shkatërrohet. Ndërprerja e qelizave është një proces i ndjeshëm, sepse aftësia e murit qelizor për të përballuar presionin e lartë osmotik brenda. Kërkohet një kontroll i mirë i përçarjes qelizore, për të shmangur një çlirim të papenguar të të gjitha produkteve ndërqelizore, duke përfshirë mbetjet qelizore dhe acidet nukleike, ose denatyrimin e produktit.
Ultratingulli shërben si një mjet i mirë-kontrollueshëm për shpërbërjen e qelizave. Për këtë, efektet mekanike të ultrazërit sigurojnë depërtim më të shpejtë dhe më të plotë të tretësit në materialet qelizore dhe përmirësojnë transferimin e masës. Ultratingulli arrin një depërtim më të madh të një tretësi në një ind bimor dhe përmirëson transferimin e masës. Valët tejzanor që gjenerojnë kavitacion prishin muret qelizore dhe lehtësojnë lirimin e përbërësve të matricës.
Transferimi masiv i përmirësuar në mënyrë tejzanor promovon nxjerrjen
Në përgjithësi, ultratingulli mund të çojë në një përshkueshmëri të membranave qelizore ndaj joneve dhe mund të zvogëlojë ndjeshëm selektivitetin e membranave qelizore. Aktiviteti mekanik i ultrazërit mbështet difuzionin e tretësve në inde. Ndërsa ultratingulli thyen murin qelizor në mënyrë mekanike nga forcat e prerjes së kavitacionit, ai lehtëson transferimin nga qeliza në tretës. Zvogëlimi i madhësisë së grimcave nga kavitacioni tejzanor rrit sipërfaqen në kontakt midis fazës së ngurtë dhe të lëngshme.
Liza me ultratinguj dhe inaktivizimi i E.coli
Për të prodhuar sasi të vogla të proteinave rekombinante për studimin dhe karakterizimin e vetive të tyre biologjike, E.coli është bakteri i zgjedhur. Etiketat e pastrimit, p.sh. bishti i polihistidinës, beta-galaktozidaza ose proteinat lidhëse të maltozës, zakonisht bashkohen me proteinat rikombinante për t'i bërë ato të ndashme nga ekstraktet qelizore me një pastërti të mjaftueshme për shumicën e qëllimeve analitike. Ultratingulli lejon të maksimizohet çlirimi i proteinave, veçanërisht kur rendimenti i prodhimit është i ulët dhe të ruhet struktura dhe aktiviteti i proteinës rekombinante.
Oksidimi me ultratinguj
Në intensitete të kontrolluara, aplikimi i ultrazërit në biotransformim dhe fermentim mund të rezultojë në një biopërpunim të përmirësuar, për shkak të efekteve biologjike të induktuara dhe për shkak të lehtësimit të transferimit të masës qelizore. Ndikimi i aplikimit të kontrolluar të ultrazërit (20 kHz) në oksidimin e kolesterolit në kolesterol nga qelizat e pushimit të Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (ish Nocardia erythropolis) është hetuar nga Bar (1987).
Ky sistem është tipik i transformimeve mikrobike të steroleve dhe steroideve në atë që substrati dhe produktet janë lëndë të ngurta të patretshme në ujë. Prandaj, ky sistem është mjaft unik në atë që si qelizat ashtu edhe trupat e ngurtë mund t'i nënshtrohen efektit të ultrazërit. Me një intensitet mjaft të ulët tejzanor, i cili ruante integritetin strukturor të qelizave dhe ruante aktivitetin e tyre metabolik, Bar vuri re një rritje të konsiderueshme në shkallët kinetike të biotransformimit në slurat mikrobiale prej 1.0 dhe 2.5 g/L kolesterol kur sonikohej për 5 sekonda çdo 10 milion me një fuqi dalëse prej 0,2 W/cm². Ekografia nuk tregoi asnjë efekt në oksidimin enzimatik të kolesterolit (2.5 g/L) nga oksidaza e kolesterolit.
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë nga laboratori te madhësia industriale.