Förbättrad produktion av insektsprotein med ultraljud

Insekter är en hållbar och lättodlad källa till högkvalitativa proteiner och lipider för näringsändamål. För att separera proteiner och lipider från insekterna används ultraljudsextraktion som en mycket effektiv och tillförlitlig teknik. Ultraljudsbehandling har visat sig ge höga extraktionsgrader, höga protein- och lipidutbyten samt snabb bearbetning av insektsingredienser av förstklassig kvalitet.

Varför extrahera insektsproteiner med kraftultraljud?

Insektsproteinextrakt anses vanligtvis vara av högre kvalitet än insektsmjöl eftersom det innehåller en högre andel protein och en lägre andel andra oönskade material såsom kitin och fetter.
Insektsmjöl framställs vanligtvis genom att hela insekter mals till ett pulver, som kan innehålla en betydande mängd osmältbara material såsom kitin, exoskelett och andra komponenter utan näringsvärde. Insektsproteinextrakt framställs däremot vanligtvis genom att proteinet extraheras ur insekterna, vilket ger en renare och mer koncentrerad proteinprodukt. Ultraljudsextraktion har visat sig vara en mycket effektiv produktionsteknik för högkvalitativt insektsprotein.
Den högre proteinkoncentrationen i insektsproteinextrakt innebär att det kan ge mer protein per gram än insektsmjöl, vilket gör det till en effektivare proteinkälla. Dessutom kan avlägsnandet av komponenter utan näringsvärde göra insektsproteinextrakt mer lättsmält och kan minska risken för matsmältningsbesvär hos djur och människor som konsumerar det.
Vidare kan insektsproteinextrakt ha en mildare smak och lukt än insektsmjöl, vilket gör det mer tilltalande för konsumenter. Det har också ett mer mångsidigt användningsområde, eftersom det kan användas som ingrediens i ett brett utbud av livsmedels- och foderprodukter.
 

Ultraljudsextraktion av insektsproteiner

Ultraljudsextraktion kan enkelt integreras i den vanliga bearbetningen av insektsmjöl och gör det möjligt att höja slutproduktens kvalitet. Insektsprotein som extraheras med ultraljud har högre kvalitet än insektsmjöl och erbjuder högre näringsvärden, förbättrad smak och bättre funktionella egenskaper.

Allmänt protokoll för extraktion av insektsprotein med en ultraljudsapparat av sondtyp

allmänt protokoll för extraktion av proteiner av livsmedelskvalitet ur soldatflugelarver med en ultraljudssond:
Material och utrustning:

• Soldatflugelarver eller andra insektsarter såsom mjölmasklarver (Tenebrio molitor), vuxna syrsor (Gryllus bimaculatus) och silkesfjärilspuppor (Bombyx mori) – tidigare uppfödda och skördade
• Ultraljudsapparat av sondtyp
• Mixer eller matberedare
• Destillerat vatten som innehåller 9,46 mM askorbinsyra eller annat valfritt lösningsmedel
• Centrifug
• Glas- eller plastbehållare
• Filterpapper eller nätfilter

Stegvisa instruktioner för extraktion av insektsprotein

1. Förberedelse av insektslarver:
   • Skörda soldatflugelarverna från uppfödningssystemet.
   • Tvätta larverna noggrant med destillerat vatten för att avlägsna eventuella rester eller föroreningar.
   • Frys larverna vid -20°C eller lägre för att inaktivera enzymer och bevara proteinkvaliteten.
2. Sönderdelning av larver:
   • Tina de frysta larverna och överför dem till en mixer eller matberedare.
   • Tillsätt en lämplig volym destillerat vatten eller buffertlösning för att uppnå önskad proteinkoncentration (t.ex. 10% w/v).
   • Mixa eller bearbeta larverna tills en homogen slurry erhålls.
   • Överför slurryn till en glas- eller plastbehållare.
3. Avfettning (valfritt):
   • Avfettning av insektsmjölet är ett valfritt steg som bidrar till att öka proteinutbytet och proteinkvaliteten. Insektsmjölets fetthalt minskas genom behandling med hexan. Generellt rekommenderas avfettning för de flesta insektsproteinextrakt avsedda för mänsklig konsumtion för att förbättra proteinkvaliteten. Den konventionella avfettningsprocessen med hexan är tidskrävande. Ultraljudsbehandling kan påskynda avfettningen av insektsmjöl avsevärt!
4. Ultraljudsbehandling:
   • Sänk ned ultraljudsapparatens sond, t.ex. UIP2000hdT, i larvslurryn.
   • Ställ in ultraljudsapparatens parametrar, t.ex. 100% amplitud och ultraljudsbehandlingstid, utifrån volymen och larvslurryn.
   • Applicera ultraljudsvågor på larvslurryn och håll samtidigt temperaturen konstant för att undvika denaturering av proteiner.
   • Ultraljudsbehandlingen hjälper till att sönderdela cellerna och frigöra proteinerna från larverna.
   • Övervaka temperaturen under ultraljudsbehandlingen. Hielschers ultraljudsapparater är utrustade med en temperatursensor och temperaturreglering.
5. Centrifugering:
   • Överför den ultraljudsbehandlade larvslurryn till centrifugrör efter ultraljudsbehandlingen.
   • Centrifugera rören vid lämpligt varvtal och under lämplig tid för att separera den proteinhaltiga supernatanten från fasta rester och intakta celler.
   • Samla upp supernatanten, som innehåller de extraherade proteinerna, och överför den till en ren behållare.
   • Upprepa vid behov centrifugeringssteget för att avlägsna eventuella kvarvarande fasta partiklar. Alternativt kan filtrering användas som teknik för proteinseparation.
6. Proteinanalys och förvaring:
   • Utför proteinanalys för att bedöma de extraherade proteinernas kvalitet och sammansättning.
7. Förvaring:
   • Förvara de extraherade proteinerna i lämpliga behållare på en sval, torr och mörk plats.

 
Insekter som livsmedelskälla: Insekter som syrsor, maskar, flugor och larver är rika på proteiner. För att tillgodose den växande efterfrågan på högkvalitativa proteiner har insekter kommit att uppskattas som en hälsosam, hållbar och miljövänlig proteinkälla som används i livsmedel för människor, sällskapsdjursfoder och foder för lantbruksdjur. Insekter är ektoterma (vilket innebär att de är kallblodiga och inte slösar energi på att producera värme för att höja sin kroppstemperatur), de kräver inte mycket utrymme och de kan utfodras med avfall som tillväxtsubstrat. Detta gör insektsproteiner och lipider till en lovande livsmedelskälla som kan bidra till att överbrygga ”proteingapet”, vilket måste överbryggas för att försörja en växande världsbefolkning och tillgodose dess behov av högkvalitativa näringsämnen, särskilt protein.
Insektsuppfödning: Insekter föds upp på insektsfarmer, där de odlas i behållare eller reaktorer. Tack vare att de är snabbväxande organismer kräver de relativt lite skötsel, kan utfodras med organiskt avfall och når snabbt skördestorlek eller mognad. Särskilt fluglarver, mjölmaskar och syrsor är lätta att föda upp. När det gäller effektivitet är den svarta soldatflugans larver kända för sin utmärkta omvandling av organiskt avfall till högkvalitativt protein. Därför är den svarta soldatflugan också känd som ”avfallsomvandlingens drottning” bland insektsuppfödare.
 
Bearbetningssteg för insektsmjöl: När insekterna har nått avsedd storlek eller avsett utvecklingsstadium skördas de. Det innebär att de är redo att bearbetas till livsmedelsingredienser. Före bearbetningen tvättas insekterna i vatten, siktas och förvaras levande vid 4℃ i ungefär ett dygn utan något foder.
Därefter kokas insekterna och torkas sedan med mycket varm luft eller genom uppvärmning i en behållare. Värmebehandling krävs också för att döda bakterier. Slutligen mals insekterna till ett torrt insektsmjöl. Insektsmjölet kan användas som livsmedelsingrediens eller tillsats i djurfoder. För att förädla och höja kvaliteten på insektsmjölet extraheras de mest värdefulla ingredienserna, dvs. proteiner och lipider. Särskilt rent insektsprotein uppskattas som en mycket näringsrik ingrediens som används i proteinbars, proteinpulver och som tillsats i många livsmedel, såsom bakverk, chips, kex osv.
 
Använd ultraljudsextraktorer av sondtyp för att producera högkvalitativt insektsprotein!
 
Ultraljudsextraktion av högkvalitativa proteiner från insekter:
Ultraljudsextraktion används för att producera proteinpulver, hydrolysat och proteinisolat från många former av insekter, inklusive flugor, maskar, småkryp, syrsor och larver. Genom att extrahera högkvalitativa proteiner från insektsmjöl ger ultraljudsbehandling funktionella livsmedelsingredienser med en överlägsen näringsprofil.

Fördelar med ultraljudsextraktion av protein från insekter

Ultraljudsbehandling används i stor utsträckning för att extrahera och behandla proteiner från olika källor såsom växter (t.ex. soja, ris, raps, solros, pumpafrön osv.), mejeriprodukter (t.ex. vassleproteinkoncentrat (WPC), vassleprotein, mjölkproteinretentat, kalciumkaseinat), alger (t.ex. tång), fisk och skaldjur (t.ex. fiskbiprodukter och avfall från fisk och skaldjur) samt insekter (t.ex. maskar, larver, flugor, fluglarver, skalbaggar, syrsor, kackerlackor osv.).
Som en mycket effektiv och miljövänlig extraktionsteknik har ultraljudsextraktion av insektsprotein funnit sin plats i produktionen av insektsproteinpulver, hydrolysat och isolat. Tack vare hög processtillförlitlighet, repeterbarhet och linjär uppskalning används ultraljudsbehandling för att extrahera protein från insekter, modifiera proteinstrukturer och förbättra proteiners fysikalisk-kemiska egenskaper.
Exempelvis tillämpade Mintha et al. (2020) ultraljudsextraktion på larver av svart soldatfluga (H. illucens). De rapporterar att ultraljudsbehandlingen förbättrade proteinstrukturen, förändrade proteinets funktionella egenskaper och därmed var fördelaktig för produktionen av protein / hydrolysat från H. illucens. I synnerhet ökade zetapotentialen, dispergerbarheten och tiolvärdena genom ultraljudsbehandlingen. Dessutom minskade turbiditeten och proteinets partikelstorlek efter ultraljudsbehandlingen. Ultraljudsbehandlingen ökade signifikant ljusheten (L*) hos proteinisolat med x ¯ 7,46% jämfört med den obehandlade kontrollen.

Högpresterande ultraljudsapparater för bearbetning av insektsprotein

Ultraljudsextraktion och homogenisering är en tillförlitlig bearbetningsteknik som underlättar och påskyndar produktionen av högkvalitativa insektsproteiner. Hielscher Ultrasonics sortiment täcker hela spannet från kompakta ultraljudsapparater för laboratorier till industriella extraktionssystem. Därmed kan vi på Hielscher erbjuda dig den ultraljudsapparat som är bäst lämpad för din planerade processkapacitet. Vår personal med mångårig erfarenhet hjälper dig från genomförbarhetstester och processoptimering till installationen av ditt ultraljudssystem i den slutliga produktionsskalan.
Våra ultraljudsextraktorers små ytbehov och flexibla installationsmöjligheter gör att de får plats även i anläggningar med begränsat utrymme för bearbetning av insektsprotein. Ultraljudsprocessorer är installerade över hela världen i anläggningar för produktion av livsmedel och kosttillskott samt för produktion av foder för sällskapsdjur och lantbruksdjur. Dessutom är ultraljudsblandare med hög skjuvning idealiska för att formulera livsmedelsprodukter för människor samt foder för sällskapsdjur och lantbruksdjur med insektsproteiner.

Hielscher Ultrasonics – Avancerad extraktionsutrustning

Hielscher Ultrasonics produktsortiment täcker hela spannet av högpresterande ultraljudsextraktorer från liten till stor skala. Ytterligare tillbehör gör det enkelt att sätta samman den konfiguration av ultraljudsutrustning som är bäst lämpad för din insektsproteinprocess. Den optimala ultraljudskonfigurationen beror på den planerade kapaciteten, volymen, råmaterialet, om processen sker satsvis eller inline samt tidsplanen.

Ultraljudsextraktion från insekter – Satsvis bearbetning och inlinebearbetning

Hielschers ultraljudsapparater kan användas för satsvis bearbetning och kontinuerlig genomflödesbearbetning. Satsvis ultraljudsbearbetning är idealisk för processtester, optimering och produktion i liten till medelstor skala. Vid produktion av stora volymer insektsproteiner kan inlinebearbetning vara mer fördelaktig. Satsvis bearbetning kräver endast en mycket enkel utrustningsuppställning, men är mer tids- och arbetskrävande. En kontinuerlig blandningsprocess inline kräver en avancerad utrustningsuppställning – bestående av en pump, slangar eller rör och tankar – men är effektivare, snabbare och kräver betydligt mindre arbetsinsats. Hielscher Ultrasonics har den extraktionskonfiguration som är bäst lämpad för din extraktionsvolym och dina processmål.

Ultraljudsextraktorer för varje produktionskapacitet

Hielscher Ultrasonics produktsortiment täcker hela spektrumet av ultraljudsprocessorer, från kompakta ultraljudsapparater för laboratorier via bänk- och pilotsystem till helt industriella ultraljudsprocessorer med kapacitet att bearbeta lastbilslaster per timme. Det kompletta produktsortimentet gör att vi kan erbjuda dig den ultraljudsextraktor som är bäst lämpad för din råvara, din processkapacitet och dina produktionsmål.
Ultraljudssystem i bänkformat är idealiska för genomförbarhetstester och processoptimering. Linjär uppskalning baserad på fastställda processparametrar gör det mycket enkelt att öka bearbetningskapaciteten från mindre satser till produktion i full kommersiell skala. Uppskalning kan göras antingen genom att installera en kraftfullare ultraljudsextraktor eller genom att koppla samman flera ultraljudsapparater parallellt. Med UIP16000 erbjuder Hielscher världens kraftfullaste ultraljudsextraktor.

Exakt reglerbara amplituder för optimala resultat

Alla Hielschers ultraljudsapparater kan regleras exakt och är därmed pålitliga arbetshästar i produktionen. Amplituden är en av de avgörande processparametrar som påverkar effektiviteten och verkningsgraden vid ultraljudsextraktion av näringsämnen från insekter.
Insektsmaterial som larver och flugor kräver mildare ultraljudsbehandling och lägre amplitudinställningar, medan syrsor och insekter med ett tjockt exoskelett kräver ultraljudsbehandling vid högre amplituder för att frigöra de önskade näringsämnena. Alla processorer från Hielscher Ultrasonics möjliggör exakt inställning av amplituden. Sonotroder och förstärkarhorn är tillbehör som gör det möjligt att ändra amplituden inom ett ännu bredare intervall. Hielschers industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder och den ultraljudsintensitet som krävs för krävande tillämpningar. Amplituder på upp till 200µm kan enkelt upprätthållas kontinuerligt vid drift dygnet runt, alla dagar i veckan.
Exakta amplitudinställningar och ständig övervakning av ultraljudsprocessens parametrar via smart programvara ger dig möjlighet att behandla dina frön under de mest effektiva ultraljudsförhållandena. Optimal ultraljudsbehandling för bästa extraktionsresultat!
Hielschers robusta ultraljudsutrustning möjliggör drift dygnet runt, alla dagar i veckan, vid hög belastning och i krävande miljöer. Detta gör Hielschers ultraljudsutrustning till ett pålitligt arbetsredskap som uppfyller dina extraktionskrav.

Enkel, riskfri processtestning

Ultraljudsprocesser kan skalas upp helt linjärt. Det innebär att varje resultat som du har uppnått med en ultraljudsapparat för laboratoriebruk eller i bänkformat kan skalas upp till exakt samma resultat med exakt samma processparametrar. Detta gör ultraljudsbehandling idealisk för riskfria genomförbarhetstester, processoptimering och efterföljande implementering i kommersiell tillverkning. Kontakta oss för att få veta hur ultraljudsbehandling kan öka din produktion av insektsprotein!

Högsta kvalitet – konstruerade och tillverkade i Tyskland

Som ett familjeägt och familjedrivet företag prioriterar Hielscher de högsta kvalitetsstandarderna för sina ultraljudsprocessorer. Alla ultraljudsapparater konstrueras, tillverkas och testas grundligt vid vårt huvudkontor i Teltow nära Berlin i Tyskland. Hielschers ultraljudsutrustning är robust och tillförlitlig, vilket gör den till en arbetshäst i din produktion. Drift dygnet runt, alla dagar i veckan, under full belastning och i krävande miljöer är en naturlig egenskap hos Hielschers högpresterande blandare.

Tabellen nedan ger en uppfattning om våra ultraljudsapparaters ungefärliga bearbetningskapacitet: