การสกัดและเก็บรักษาด้วยอัลตราโซนิกใช้อัลตราซาวนด์พลังงานสําหรับการสลายตัวของโครงสร้างเซลล์ (lysis) ทําลายเซลล์ด้วย ultrasonics rersults ในการสกัดที่มีประสิทธิภาพสูงของสารประกอบภายในเซลล์เช่นเดียวกับการยับยั้งการทํางานของจุลินทรีย์ เนื่องจากข้อดีหลายประการ ultrasonication ใช้กันอย่างแพร่หลายสําหรับการสกัดและถนอมอาหารในอุตสาหกรรมอาหาร เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับประโยชน์ของการสกัดด้วยอัลตราโซนิกและการแปรรูปอาหาร!

อัลตราซาวนด์พลังงานสําหรับการสกัดและถนอมอาหารและพฤกษศาสตร์

สกัดอัลตราโซนิก: การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการที่ใช้คลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อสกัดสารประกอบจากวัสดุต่างๆเช่นพืชผลไม้และผัก กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพื่อสร้างฟองอากาศแรงดันสูงในวัสดุของเหลวหรือกึ่งของแข็งซึ่งยุบตัวลงอย่างรวดเร็วสร้างความร้อนและความดันที่รุนแรงซึ่งขัดขวางผนังเซลล์ของวัสดุและปล่อยสารประกอบที่ต้องการ

หลักการทํางานของการสกัดและเก็บรักษาอัลตราโซนิก

หลักการพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังการสกัดด้วยอัลตราโซนิกขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ที่เรียกว่าโพรงอากาศอะคูสติก เมื่อของเหลวสัมผัสกับคลื่นอัลตราโซนิกที่มีความเข้มสูงและความถี่ต่ํา (ประมาณ 20 kHz) มันจะสร้างคลื่นความดันที่สร้างฟองสูญญากาศขนาดเล็กในของเหลว ฟองอากาศเหล่านี้มีขนาดโตขึ้นเมื่อความเข้มของอัลตร้าซาวด์เพิ่มขึ้นและเมื่อถึงขนาดที่กําหนดพวกมันจะยุบตัวลงอย่างกะทันหันและรุนแรงสร้างคลื่นกระแทกและปล่อยพลังงานในรูปแบบของความร้อนและความดัน
กระบวนการนี้ทําให้เกิดการหยุดชะงักทางกลของผนังเซลล์ปล่อยสารประกอบที่ต้องการจากวัสดุลงในตัวทําละลายเหลว สารประกอบที่ปล่อยออกมาสามารถแยกออกจากตัวทําละลายโดยใช้เทคนิคการแยกมาตรฐานเช่นการกรองหรือการปั่นเหวี่ยง

การเก็บรักษาอัลตราโซนิก: การเก็บรักษาอัลตราโซนิกขึ้นอยู่กับผล cavitational เช่นเดียวกับการสกัดอัลตราโซนิก สําหรับการเก็บรักษาอัลตราซาวนด์พลังงานถูกนําไปใช้เพื่อยืดอายุการเก็บรักษาของอาหารที่เน่าเสียง่ายโดยใช้คลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่ทําให้เกิดการเน่าเสีย กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการเปิดเผยอาหารต่อคลื่นอัลตราโซนิกที่ขัดขวางผนังเซลล์ของแบคทีเรียยีสต์และเชื้อราซึ่งนําไปสู่การทําลายหรือการยับยั้ง
กระบวนการนี้ทําให้เกิดการหยุดชะงักทางกลของผนังเซลล์ของจุลินทรีย์ซึ่งนําไปสู่การทําลายหรือการยับยั้ง คลื่นอัลตราโซนิกยังสามารถเพิ่มการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ทําให้สารกันบูดและสารต้านจุลชีพอื่น ๆ สามารถแทรกซึมและฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
การเก็บรักษาอัลตราโซนิกเป็นที่ต้องการมากกว่าวิธีการถนอมอาหารแบบดั้งเดิมเนื่องจากมีข้อดีหลายประการเช่นเวลาในการประมวลผลที่สั้นลงประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและความสามารถในการรักษาคุณสมบัติตามธรรมชาติและรสชาติของอาหาร มันถูกใช้ในผลิตภัณฑ์อาหารที่หลากหลายเช่นซอสน้ําผลไม้ผลิตภัณฑ์นมไข่และเนื้อสัตว์เพื่อยืดอายุการเก็บรักษาและมั่นใจในความปลอดภัย

เทคนิคการสกัดและการเก็บรักษาอัลตราโซนิกเป็นที่ต้องการมากกว่าวิธีการสกัดและการเก็บรักษาแบบดั้งเดิมเนื่องจากมีข้อดีหลายประการเช่นอัตราการสกัดที่เร็วขึ้นคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ยอดเยี่ยมผลผลิตที่สูงขึ้นการบําบัดแบบไม่ใช้ความร้อนเชิงกลอย่างหมดจดและความสามารถในการสกัดสารประกอบที่หลากหลายขึ้น มันถูกใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลายเช่นอาหารและเครื่องดื่มยาและเครื่องสําอาง

การสกัดโปรตีนอัลตราโซนิกและเอนไซม์

โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสกัดเอนไซม์และโปรตีนที่เก็บไว้ในเซลล์และอนุภาคย่อยเป็นแอปพลิเคชั่นที่เป็นเอกลักษณ์และมีประสิทธิภาพของอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเนื่องจากการสกัดสารประกอบอินทรีย์ที่มีอยู่ในร่างกายของพืชและเมล็ดโดยตัวทําละลายสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสําคัญ ดังนั้นอัลตราซาวนด์จึงมีประโยชน์ในการสกัดและแยกส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพใหม่ ๆ เช่นจากกระแสผลพลอยได้ที่ไม่ได้ใช้ประโยชน์ที่เกิดขึ้นในกระบวนการปัจจุบัน อัลตร้าซาวด์ยังสามารถช่วยเพิ่มผลกระทบของการรักษาด้วยเอนไซม์และด้วยเหตุนี้จึงลดปริมาณเอนไซม์ที่จําเป็นหรือเพิ่มผลผลิตของสารประกอบที่เกี่ยวข้องที่สกัดได้

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกของไขมันและโปรตีน

Ultrasonication มักจะถูกใช้ในการปรับปรุงการสกัดไขมันและโปรตีนจากเมล็ดพืชเช่นถั่วเหลือง (เช่นแป้งหรือถั่วเหลืองพร่องไขมัน) หรือเมล็ดพืชน้ำมันอื่น ๆ ในกรณีนี้การทำลายของผนังเซลล์ที่อำนวยความสะดวกในการกด (ร้อนหรือเย็น) และจึงลดเหลือน้ำมันหรือไขมันในเค้กกด

อิทธิพลของการสกัดด้วยอัลตราโซนิกอย่างต่อเนื่องต่อผลผลิตของโปรตีนที่กระจายตัวนั้นแสดงให้เห็นโดย Moulton et al โซนิคเพิ่มการฟื้นตัวของโปรตีนที่กระจายตัวอย่างต่อเนื่องเนื่องจากอัตราส่วนเกล็ด / ตัวทําละลายเปลี่ยนจาก 1:10 เป็น 1:30 มันแสดงให้เห็นว่าอัลตราซาวนด์มีความสามารถในการเปปไทซ์โปรตีนถั่วเหลืองที่เกือบทุกปริมาณงานเชิงพาณิชย์และพลังงาน sonication ที่ต้องการนั้นต่ําที่สุดเมื่อใช้สารละลายที่หนากว่า

การแยกอัลตราโซนิกของสารประกอบฟีนอลิกและแอนโทไซยานิน

เอนไซม์เช่นเพคติเนส, เซลลูและ hemicellulases ใช้กันอย่างแพร่หลายในการประมวลผลน้ำผลไม้เพื่อลดผนังเซลล์และปรับปรุงสกัดน้ำผลไม้ หยุดชะงักของเมทริกซ์ผนังเซลล์ยังออกส่วนประกอบเช่นสารประกอบฟีนอลลงไปในน้ำผลไม้ อัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มกระบวนการสกัดและดังนั้นจึงสามารถนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของสารประกอบฟีนอลลคาลอยด์และผลผลิตน้ำออกจากกันทั่วไปในเค้กกด

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. “การรักษาสหรัฐเพิ่มความเข้มข้นของสารประกอบฟีนอลของน้ำบิลเบอรี่โดยกว่า 15% […] อิทธิพลของสหรัฐ (อัลตราซาวนด์) อย่างมีนัยสำคัญมากขึ้นกับลูกเกดสีดำซึ่งมีผลเบอร์รี่ที่ท้าทายมากขึ้นในการประมวลผลน้ำผลไม้กว่า bilberries เนื่องจากเนื้อหาสูงของพวกเขาเพคตินและสถาปัตยกรรมของผนังเซลล์ที่แตกต่างกัน […] ความเข้มข้นของสารประกอบฟีนอลในน้ำผลไม้เพิ่มขึ้น 15-25% โดยใช้ (อัลตราซาวนด์) รักษาสหรัฐหลังจากบ่มเอนไซม์” (cf. Mokkila et al., 2004)

จุลินทรีย์และเอนไซม์พลัง

การยับยั้งการทํางานของจุลินทรีย์และเอนไซม์ (การเก็บรักษา) เช่น ในน้ําผลไม้และซอสเป็นอีกหนึ่งการประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์ในการแปรรูปอาหาร วันนี้การเก็บรักษาโดยการยกระดับอุณหภูมิในช่วงเวลาสั้น ๆ (การพาสเจอร์ไรซ์) ยังคงเป็นวิธีการแปรรูปที่พบบ่อยที่สุดสําหรับการยับยั้งการทํางานของจุลินทรีย์หรือเอนไซม์ที่นําไปสู่อายุการเก็บรักษาที่ยาวนานขึ้น (การเก็บรักษา) เนื่องจากการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงการพาสเจอร์ไรซ์ด้วยความร้อนแบบเดิมมักมีข้อเสียสําหรับผลิตภัณฑ์อาหาร
การผลิตสารใหม่จากปฏิกิริยาความร้อนเร่งปฏิกิริยาและการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลเช่นเดียวกับความผิดปกติของพืชและสัตว์เค้าอาจจะช่วยลดการสูญเสียคุณภาพ ดังนั้นการรักษาความร้อนอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ไม่พึงประสงค์ของคุณลักษณะทางประสาทสัมผัสพื้นผิวเช่นรสชาติสีกลิ่นและคุณภาพทางโภชนาการเช่นวิตามินและโปรตีน อัลตราซาวนด์เป็นไม่ใช่ความร้อน (น้อย) ทางเลือกในการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพ

ในทางตรงกันข้ามกับการรักษาความร้อนทั่วไปการเก็บรักษาอัลตราโซนิกใช้พลังงานและแรงเฉือนของโพรงอากาศอะคูสติกเพื่อยับยั้งเอนไซม์ ในระดับต่ําพอของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง sonication และการเผาผลาญสามารถเกิดขึ้นได้ในเซลล์โดยไม่ต้องทําลาย กิจกรรมของ Peroxidase ซึ่งพบได้ในผักและผลไม้ดิบและไม่ผ่านการหมักส่วนใหญ่และสามารถเกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการพัฒนาของรสชาติและเม็ดสีสีน้ําตาลสามารถลดลงได้อย่างมากโดยการใช้อัลตราซาวนด์ เอนไซม์ทนความร้อนเช่นไลเปสและโปรตีเอสที่ทนต่อการรักษาที่อุณหภูมิสูงเป็นพิเศษและสามารถลดคุณภาพและอายุการเก็บรักษาของนมที่ผ่านการอบด้วยความร้อนและผลิตภัณฑ์ไดอารี่อื่น ๆ สามารถถูกปิดใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยการใช้อัลตราซาวนด์ความร้อนและความดัน (MTS) พร้อมกัน

อัลตร้าซาวด์ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการทําลายเชื้อโรคที่เกิดจากอาหารเช่น E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, Cryptosporidium cysts และ Poliovirus

ใช้ได้กับ: การเก็บรักษาแยมแยมผิวส้มหรือท็อปปิ้งน้ําผลไม้และซอสผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์ผลิตภัณฑ์นมและไอศกรีม
 

การทำงานร่วมกันของอัลตราซาวด์กับอุณหภูมิและความดัน

Ultrasonication มักจะมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อรวมกับวิธีการป้องกันจุลินทรีย์อื่น ๆ เช่น:

• เทอร์โม sonication นั่นคือความร้อนและอัลตราซาวนด์
• โณ-sonication ความดันเช่นและอัลตราซาวนด์
• Mano-Thermo-sonication ความดันเช่นความร้อนและอัลตราซาวนด์

แนะนําให้ใช้อัลตราซาวนด์ร่วมกับความร้อนและ / หรือความดันสําหรับ Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae และ Aeromonas hydrophila

Ultrasonics เทียบกับเทคนิคการถนอมอาหารอื่น ๆ

ซึ่งแตกต่างจากกระบวนการทางความร้อนและไม่ใช่ความร้อนอื่น ๆ เช่นการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันแรงดันสูงการพาสเจอร์ไรซ์ด้วยความร้อนความดันอุทกสถิตสูง (HP) คาร์บอนไดออกไซด์อัด (cCO2) และคาร์บอนไดออกไซด์ยิ่งยวด (ScCO2) พัลส์สนามไฟฟ้าสูง (HELP) หรือไมโครเวฟอัลตราซาวนด์สามารถทดสอบได้ง่ายในห้องปฏิบัติการหรือเครื่องชั่งแบบตั้งโต๊ะ – สร้างผลลัพธ์ที่ทําซ้ําได้สําหรับการขยายขนาด ความเข้มและลักษณะการเกิดโพรงอากาศสามารถปรับให้เข้ากับกระบวนการสกัดเฉพาะเพื่อกําหนดเป้าหมายวัตถุประสงค์เฉพาะได้อย่างง่ายดาย แอมพลิจูดและความดันสามารถเปลี่ยนแปลงได้หลากหลาย เช่น เพื่อระบุการตั้งค่าการสกัดที่ประหยัดพลังงานที่สุด

ข้อดีอื่น ๆ ที่เชื่อมโยงกับการใช้การสกัดแบบโพรบอัลตราโซนิกคือการจัดการสารสกัดที่ง่ายการดําเนินการอย่างรวดเร็วไม่มีสารตกค้างผลผลิตสูงเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมคุณภาพที่เพิ่มขึ้นและการป้องกันการย่อยสลายของสารสกัด
(cf. Chemat et al., 2011)

Ultrasonicators ประสิทธิภาพสูงสําหรับการสกัดและ Preseravation

Hielscher Ultrasonics ออกแบบผลิตและจัดจําหน่ายเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการสกัดและการเก็บรักษาที่มีประสิทธิภาพ การใช้อุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher สําหรับการสกัดและการถนอมอาหารเป็นเทคโนโลยีการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพซึ่งไม่เพียง แต่สามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม แต่ยังมีประสิทธิภาพและประหยัด ผลการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันและการเก็บรักษาสามารถใช้กับผลิตภัณฑ์อาหารที่เป็นของเหลวหรือคล้ายแป้งรวมถึงน้ําผลไม้และน้ําซุปข้น (เช่นส้มแอปเปิ้ลเกรปฟรุตมะม่วงองุ่นพลัม) รวมถึงซอสผักและซุป (เช่นซอสมะเขือเทศหรือซุปหน่อไม้ฝรั่ง) นมไข่และเนื้อสัตว์
พอร์ตโฟลิโอของเราของ homogenizers อัลตราโซนิกและเครื่องสกัดมีตั้งแต่มือถืออุปกรณ์พกพาไปจนถึงระบบการผลิตทางอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบสําหรับการประมวลผลแบบอินไลน์ของปริมาณมากในเชิงพาณิชย์

ออกแบบ ผลิต และให้คําปรึกษา – คุณภาพผลิตในประเทศเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและใช้งานง่ายช่วยให้การรวมเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น สภาพที่หยาบกร้านและสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการได้รับการจัดการอย่างง่ายดายโดยเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher

Hielscher Ultrasonics เป็น บริษัท ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO และให้ความสําคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีเทคโนโลยีล้ําสมัยและใช้งานง่าย แน่นอนเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกําหนดของ UL, CSA และ RoHs

ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา: