Nxjerrja e vaniljes me ultratinguj – Një metodë jo termike
- Ekstrakti i vaniljes është një solucion shije i nxjerrë nga bishtajat e vaniljes në një tretësirë të etanolit dhe ujit.
- Për të prodhuar vanilinë me cilësi të lartë si përbërës aromë, shije dhe aromë, kërkohet një teknikë efikase, por e butë ekstraktimi për të parandaluar dekompozimin.
- Ekstraktimi me ultratinguj është një metodë e butë ekstraktimi mekanike, e cila jep rendimente të larta të vanilinës në një kohë shumë të shkurtër ekstraktimi.
Ultrasonikë me performancë të lartë për ekstrakte vaniline me cilësi të lartë
Si erëza e dytë më e shtrenjtë pas shafranit, prodhimi i vaniljes kërkon një metodë efikase ekstraktimi, e cila parandalon degradimin e vajrave esencialë të vlefshëm. Nxjerrja me ultratinguj është e njohur dhe e vendosur si një metodë e butë, jo termike, por shumë efikase për lirimin e komponimeve bioaktive nga materiali bimor. Ekstraktimi me ultratinguj bazohet në fenomenin e kavitacionit akustik, i cili është një trajtim thjesht mekanik. Kjo e bën sonikacionin metodën e preferuar për izolimin e komponimeve të ndjeshme bioaktive, siç janë përbërësit e shijeve dhe vajrat esenciale, p.sh. vanilina, polifenolet ose antioksidantët nga botanikët.
Përparësitë e nxjerrjes së vaniljes me ultratinguj
- Rendimenti superior
- Nxjerrja me shpejtësi të lartë – brenda minutave
- Ekstrakte me cilësi të lartë – I butë, jo termik
- Tretës të gjelbër (p.sh. ujë/etanol)
- Me kosto efektive
- Funksionim i lehtë dhe i sigurt
- Kosto të ulëta investimi dhe operacionale
- Operacion 24/7 nën detyrën e rëndë
- Metoda e gjelbër, miqësore me mjedisin
Nxjerrja e vaniljes me ultratinguj – në modalitetin e grumbullimit ose të rrjedhës së vazhdueshme
Grup: Proceset e nxjerrjes tejzanor mund të operohen si procese të thjeshta grupore ose si trajtim inline, ku mediumi ushqehet vazhdimisht përmes një reaktori me rrjedhje tejzanor.
Përpunimi në grup është një procedurë e lehtë, ku nxjerrja kryhet shumë pas short. Hielscher Ultrasonics ofron procesorë tejzanor për tufa të vogla deri në të mëdha, dmth 1L deri në 120L.
Për përpunimin e tufave prej 5 deri në 10L, ne rekomandojmë UP400 St (400W, video më poshtë) me sonotrode S24d22L2D.
Për përpunimin e tufave prej përafërsisht. 120L, ju rekomandojmë UIP2000hdT (2kW, foto kolona e djathtë në krye) me sonotrode RS4d40L4.
Sonicator UIP2000hdT për nxjerrjen botanik në një grumbull 120L
Nxjerrja me ultratinguj e lëndëve botanike me ultratingull UP400St
Për një vëllim prej përafërsisht. 8L/min., ju rekomandojmë UIP4000hdT (4kW, foto djathtas) me sonotrode RS4d40L3 dhe qelizë rrjedhëse me presion FC130L4-3G0
Rast Studimi i Ekstraktimit të vaniljes me ultratinguj
Jadhav etj. (2009) krahasoi nxjerrjen e asistuar me ultratinguj (UAE) dhe nxjerrjen e Soxhlet. Hulumtimi konfirmoi se nxjerrja me ultratinguj intensifikon lirimin e vanilinës në mënyrë të konsiderueshme kur krahasohet me nxjerrjen e Soxhlet. Trajtimi Soxhlet kërkonte temperaturë funksionimi prej 95°C, raport tretës: tretësirë prej 66.67 ml/g dhe një kohë ekstraktimi prej 8 orësh rezultoi në çlirim përafërsisht. vanilinë 180 ppm. Ekstraktimi me ndihmën e ultrazërit (UAE) kërkoi vetëm 1 orë për të lëshuar përafërsisht. 140 ppm vanilinë duke përdorur të njëjtin raport tretës: tretësirë në temperaturën e dhomës.
Rasoamandrary et al. (2013) krahasoi efikasitetin e nxjerrjes së vanilinës duke përdorur një ultrasonikator të tipit sondë 100 W (p.sh. UP100H), një banjë me ultratinguj dhe një banjë me ujë të nxehtë. Studiuesit arritën në përfundimin se ultrasonikatori i tipit të sondës është një mjet i fuqishëm nxjerrjeje për shkak të ultrazërit me intensitet të lartë. Prandaj, ultrasonikatori i tipit të sondës ia kalonte metodave alternative të nxjerrjes duke dhënë rendimente të ngjashme/ose më të larta të vanilinës së nxjerrë në një kohë ekstraktimi dukshëm më të shkurtër dhe më pak konsum të tretësve (dmth. etanolit).
Krahasimi i tre metodave të nxjerrjes – sonda tejzanor, banjë tejzanor, nxjerrje me banjë me ujë të nxehtë – tregoi se nxjerrja e vanilinës ishte më efikase për sonikimin me sondë duke përdorur 40% etanol (v/v) në temperaturën e ambientit 30°C dhe një kohë ekstraktimi prej 1 orë. Nxjerrja me banjë uji kërkonte një përqendrim 50% të etanolit (v/v) në 56°C për 15 orë.
UIP4000hdT – Ekstraktues tejzanor 4 kW për trajtim të vazhdueshëm inline.
Pajisjet tejzanor për nxjerrjen me performancë të lartë
Hielscher Ultrasonics është e specializuar në prodhimin e procesorëve tejzanor me performancë të lartë për prodhimin e ekstrakteve me cilësi të lartë nga botanikët.
Portofoli i gjerë i produkteve të Hielscher varion nga ultrasonikët e vegjël dhe të fuqishëm laboratorikë deri te sistemet e fuqishme me tavolinë dhe plotësisht industriale, të cilat ofrojnë ultratinguj me intensitet të lartë për nxjerrjen dhe izolimin efikas të substancave bioaktive (p.sh. kuercetin, kafeinë, kurkumin, terpenet etj.). Të gjitha pajisjet tejzanor nga 200 W te 16,000 W përmban një ekran me ngjyra për kontrollin dixhital, një kartë SD të integruar për regjistrimin automatik të të dhënave, telekomandë të shfletuesit dhe shumë veçori të tjera miqësore për përdoruesit. Sonotrodet dhe qelizat rrjedhëse (pjesët që janë në kontakt me mediumin) mund të autoklavohen dhe pastrohen lehtë. Të gjithë ultrasonikët tanë janë ndërtuar për funksionim 24/7, kërkojnë mirëmbajtje të ulët dhe janë të lehtë dhe të sigurt për t'u përdorur.
Një ekran dixhital me ngjyra lejon një kontroll të lehtë për përdoruesit të ultrazërit. Sistemet tona janë në gjendje të japin nga amplituda të ulëta deri në shumë të larta. Për nxjerrjen e polifenoleve dhe komponimeve të tjera bioaktive si vanilina, ne ofrojmë sonotrode speciale tejzanor (të njohura edhe si sonda ultrasonike ose brirë) që janë të optimizuara për izolimin e ndjeshëm të substancave aktive me cilësi të lartë. Fortësia e pajisjeve ultrasonike të Hielscher lejon funksionimin 24/7 në punë të rënda dhe në mjedise kërkuese.
Kontrolli i saktë i parametrave të procesit tejzanor siguron riprodhueshmëri dhe standardizimin e procesit.
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 |
|---|---|---|
| 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 |
| na | 10 deri në 100 l/min | UIP16000 |
| na | më të mëdha | grumbull i UIP16000 |
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Procesorë tejzanor me fuqi të lartë nga laboratori në pilot dhe shkallë industriale.
Literatura/Referencat
- Velez Suaza, Katalina (2016): Optimizimi i një qasjeje analitike bazuar në kromatografinë e lëngshme me performancë të lartë për karakterizimin e një ekstrakti natyral vanilje. Thesis, Universitaria Lasallista, 2016.
- Jadhav D. etj. (2009): Nxjerrja e vanilinës nga bishtajat e vaniljes: Një studim krahasues i nxjerrjes konvencionale të soxhletit dhe me ndihmën e ultrazërit. Journal of Food Engineering 93, 2009: 421–426.
- Rasoamandrary N. et al. (2013): Nxjerrja e përmirësuar e vanilinës 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehidi nga fasulet e vaniljes së kuruar duke përdorur nxjerrjen me ndihmën e ultrazërit: Një krahasim i nxjerrjes me ndihmën e ultrazërit dhe të banjës me ujë të nxehtë.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O'Donnell, Brijesh K. Tiwari (2020): Teknologji me ultratinguj për nxjerrjen e molekulave biologjikisht aktive nga burimet bimore, shtazore dhe detare. Tendencat e TrAC në Kiminë Analitike, Vëllimi 122, 2020.
Fakte që ia vlen të dihen
Parimi i punës së nxjerrjes tejzanor
Aplikimi i valëve intensive të ultrazërit në një mjedis të lëngshëm rezulton në kavitacion. Fenomeni i kavitacionit çon në nivel lokal në temperatura ekstreme, presione, shpejtësi ngrohje/ftohje, diferenca të presionit dhe forca të larta prerëse në mjedis. Kur flluskat e kavitacionit shpërthejnë në sipërfaqen e trupave të ngurtë (të tilla si grimcat, qelizat bimore, indet etj.), mikro-jetët dhe përplasjet ndërgrimore gjenerojnë efekte të tilla si lëvrimi i sipërfaqes, erozioni dhe prishja e grimcave. Për më tepër, shpërthimi i flluskave të kavitacionit në media të lëngshme krijon makro-turbulenca dhe mikro-përzierje.
Fig. 1: Krijimi i flluskave të qëndrueshme dhe kalimtare të kavitacionit.
(a) zhvendosja, (b) kavitacioni kalimtar, (c) kavitacioni i qëndrueshëm, (d) presioni
[përshtatur nga Santos et al. 2009]
Rrezatimi tejzanor i materialit bimor copëton matricën e qelizave bimore dhe rrit hidratimin e tyre. Chemat et al (2015) konkludojnë se nxjerrja me ultratinguj e komponimeve bioaktive nga botanikët është rezultat i mekanizmave të ndryshëm të pavarur ose të kombinuar duke përfshirë fragmentimin, erozionin, kapilaritetin, deteksturimin dhe sonoporimin. Këto efekte prishin murin qelizor, përmirësojnë transferimin e masës duke e shtyrë tretësin në qelizë dhe duke thithur tretësin e ngarkuar me fito-përbërje, dhe sigurojnë lëvizjen e lëngut me mikropërzierje.
Nxjerrja me ultratinguj nga qelizat bimore: seksioni tërthor mikroskopik (TS) tregon mekanizmin e veprimeve gjatë nxjerrjes tejzanor nga qelizat (zmadhimi 2000x) [burimi: Vilkhu et al. 2011]
Nxjerrja me ultratinguj arrin një izolim shumë të shpejtë të përbërjeve - duke tejkaluar metodat konvencionale të nxjerrjes në kohë më të shkurtër procesi, rendiment më të lartë dhe në temperatura më të ulëta. Si një trajtim i butë mekanik, ekstraktimi me ndihmën e ultrazërit shmang degradimin termik të përbërësve bioaktive dhe shkëlqen në krahasim me teknikat e tjera si nxjerrja konvencionale me tretës, hidrodistilimi, ose Soxhlet nxjerrja, të cilat dihet se shkatërrojnë molekulat e ndjeshme ndaj nxehtësisë. Për shkak të këtyre avantazheve, nxjerrja me ultratinguj është teknika e preferuar për çlirimin e komponimeve bioaktive të ndjeshme ndaj temperaturës nga botanikët.
vanilinë
Vanilja është një aromë e çmuar, e cila mund të nxirret nga orkide të gjinisë Vanilje, kryesisht nga specia meksikane, vanilja me gjethe të sheshta (V. planifolia). Komponimet me aromë unike të orkidës së vaniljes gjenden në frutat e saj, që rezulton nga pjalmimi i luleve. Këto bishtaja farash janë afërsisht 1/3 x 6 inç, me një ngjyrë kafe të kuqe në të zezë kur piqen. Brenda këtyre bishtajave është një lëng vajor plot me fara të vogla. Si bishtaja ashtu edhe farat përdoren për prodhimin e vanilinës.
Edhe pse vanilina është përbërësi kryesor i shijes në bimën e vaniljes, ekstrakti i pastër i vaniljes përmban disa qindra përbërës shtesë shije, të cilat kontribuojnë në aromën e saj komplekse dhe të thellë.
Esenca e vaniljes shfaqet në dy forma, përkatësisht esenca e vërtetë e vanilinës nga fara e vaniljes dhe vanilina e sintetizuar në mënyrë industriale. Ekstrakti i vërtetë i farave është një përzierje komplekse e disa qindra përbërjeve të ndryshme. Komponimi kimik vanilinë – 4-Hidroksi-3-metoksibenzaldehid – është kontribuesi kryesor në aromën dhe aromën karakteristike të vaniljes së vërtetë dhe është përbërësi kryesor i shijes së fasuleve të vaniljes së kuruar. Përveç vanilinës, komponimet e tjera kimike si acetaldehidi, acidi acetik, furfurali, acidi heksanoik, 4-hidroksibenzaldehidi, eugenoli, metil cinnamati dhe acidi izobutirik mund të kontribuojnë në aromën komplekse të vaniljes.
Kultivarët e vaniljes
Vanilja Bourbon ose vanilja Bourbon-Madagascar prodhohet nga bimët V. planifolia, të cilat rriten në ishujt e Oqeanit Indian si Madagaskari, Komoret dhe Réunion, të quajtur më parë Île Bourbon. Termi “Vanilje Burbon” përshkruan edhe aromën e veçantë të vaniljes që rrjedh nga V. planifolia.
Vanilja meksikane, e nxjerrë nga vendlindja V. planifolia, prodhohet në sasi shumë më të ulëta. Vanilja meksikane njihet dhe tregtohet si vanilje nga toka e origjinës së saj, pasi bima V. planifolia është vendase në Mesoamerika.
Vanilja Tahitiane vjen nga Polinezia Franceze, e prodhuar nga bima V. tahitiensis. Analiza gjenetike tregon se kjo specie është ndoshta një kultivar nga një hibrid i V. planifolia dhe V. odorata.
Vanilja indiane perëndimore është bërë nga V. pompona, e cila rritet në Karaibe dhe Amerikën Qendrore dhe Jugore.