การสกัดหญ้าหวานโดยไม่ใช้ตัวทำละลายด้วยอัลตราซาวนด์

การสกัดสารให้ความหวาน เช่น สตีวิโอไกลโคไซด์ จาก Stevia rebaudiana ด้วยวิธีดั้งเดิมใช้ตัวทำละลายที่เป็นพิษ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์อาหารคุณภาพสูงที่ดีต่อสุขภาพ จำเป็นต้องใช้วิธีสกัดที่ไม่ใช้ตัวทำละลาย เทคนิคการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์หลีกเลี่ยงการใช้ตัวทำละลาย โดยให้ผลได้การสกัดสูงมากภายในระยะเวลาแปรรูปสั้น ดังนั้น การสกัดหญ้าหวานด้วยอัลตราซาวนด์จึงโดดเด่นด้วยประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมและความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

สารสกัดที่ดีต่อสุขภาพด้วยการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์

สารให้ความหวานจากหญ้าหวานเป็นผลิตภัณฑ์ที่เชื่อกันว่ามีประโยชน์ต่อสุขภาพ ผลิตจากใบของสมุนไพร Stevia rebaudiana Bertoni และใช้เป็นสารให้ความหวานที่ไม่มีแคลอรี ความหวานเกิดจากไดเทอร์พีนไกลโคไซด์ ซึ่งมีความหวานมากกว่าซูโครสประมาณ 300 เท่า
องค์ประกอบไกลโคไซด์ของ stevia rebaudiana Bertoni ประกอบด้วย stevioside (5–10%), rebaudioside A (2–4%), rebaudioside C (1–2%), dulcoside A (0.5–1%), rebaudioside B, rebaudioside D และ rebaudioside E ต่างจากไกลโคไซด์ชนิดอื่น rebaudiana A มีลักษณะเด่นคือไม่มีรสขม ดังนั้น rebaudiana A จึงเป็นสารประกอบที่เป็นเป้าหมายหลักที่สุดในการสกัดจากใบหญ้าหวาน การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยสกัด stevioside และ rebaudioside ที่มีความบริสุทธิ์สูง การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ เพื่อสกัดสตีวิออลไกลโคไซด์สามารถดำเนินการในน้ำได้อย่างง่ายดาย และให้ผลได้สูงด้วยอัตราการสกัดที่สูงมาก โดยใช้ อุณหภูมิการสกัดที่ค่อนข้างต่ำ ระหว่าง 60°C และ 80°C ซึ่งเป็นสภาวะที่อ่อนโยน จึงป้องกันการเสื่อมสลายของสารสกัดได้

นับตั้งแต่หญ้าหวานได้รับการอนุมัติให้ใช้เป็นสารให้ความหวาน ความต้องการสารทดแทนน้ำตาลจากธรรมชาติที่ไม่มีแคลอรีก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก เพื่อจัดหาผลิตภัณฑ์หญ้าหวานให้เพียงพอต่อความต้องการ จึงต้องขยายกำลังการผลิตเชิงพาณิชย์ อัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วสำหรับ การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการสกัด.

ข้อดีของการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์:

• ไม่ใช้ตัวทำละลาย เช่น สกัดในน้ำ
• ให้ผลได้สูงขึ้น
• มีอัตราการสกัดสูง
• ประหยัดเวลา
• ประหยัดต้นทุน
• ปลอดภัย
• เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
• แปรรูปแบบแบตช์หรือแบบอินไลน์

การสกัดหญ้าหวานด้วยอัลตราซาวนด์: ผลการวิจัย

Carbonell-Capella และคณะ (2016) เปรียบเทียบเทคนิคการสกัดต่าง ๆ สำหรับการสกัด stevioside และ rebaudioside การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้ UP400S (ดูภาพด้านซ้าย) และใช้น้ำเป็นตัวทำละลายให้การกู้คืน stevioside สูงที่สุด โดยสูงกว่าวิธีการแพร่แบบดั้งเดิม 3.5 เท่า และสูงกว่าตัวอย่างหญ้าหวานบด 1.5 เท่า ในการศึกษานี้ ใบหญ้าหวาน (6 g) ถูกทำให้แขวนลอยในน้ำ (180 g) ที่ 208C โดยมีอัตราส่วนของแข็งต่อของเหลว 1:30 (w/w) การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ดำเนินการโดยใช้ เครื่องประมวลผลอัลตราซาวนด์ UP400S (Hielscher GmbH, เยอรมนี) ซึ่งทำงานที่กำลัง 400 W และความถี่ 24 kHz ในการทดลอง ทีมวิจัยของ Carbonell-Capella ตั้งค่าแอมพลิจูดที่ 100% โดยใช้โหมดการให้อัลตราซาวนด์แบบต่อเนื่อง มีการติดตั้งโซโนโทรดไทเทเนียม H22 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 22 mm และความยาว 100 mm เพื่อถ่ายทอดคลื่นอัลตราซาวนด์เข้าสู่ตัวอย่าง โพรบถูกจุ่มลงในส่วนผสมที่มีใบหญ้าหวาน 6 g แขวนลอยในน้ำหรือเอทานอล/น้ำ (50%) ปริมาณ 180 g ในขวดแก้วคอแคบ (ความจุ 1,000 mL) ตัวอย่างถูกแช่ในอ่างหล่อเย็นเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดความร้อนจากการให้อัลตราซาวนด์ และรักษาอุณหภูมิให้ต่ำกว่า 50ºC ตลอดเวลา) พลังงานจำเพาะที่ป้อนทั้งหมด (W_spec ในหน่วย kJ/kg) คำนวณโดยนำกำลังของเครื่องกำเนิด (400 J/s) (Power) คูณด้วยระยะเวลาการประมวลผลทั้งหมด (วินาที) แล้วหารด้วยมวลผลิตภัณฑ์ (kg) พลังงานอัลตราซาวนด์เท่ากับ 178 kJ/kg (สำหรับ t_US = 80 วินาที)
(ดู Carbonell-Capella และคณะ 2016)
Sic-Zlabur และคณะ (2015) ศึกษาการสกัดสตีวิออลไกลโคไซด์ร่วมกับส่วนประกอบเชิงหน้าที่อื่น ๆ จากใบหญ้าหวาน และสรุปว่าการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์เป็นเทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งอาจใช้สกัดสารประกอบเชิงหน้าที่จากใบหญ้าหวานได้ โดยใช้ระยะเวลาการประมวลผลสั้นลงอย่างมากและใช้พลังงานน้อยลงเมื่อเทียบกับการสกัดแบบดั้งเดิม

Liu และคณะ (2010) ศึกษาการสกัดคาร์โบไฮเดรตทั้งหมดจาก Stevia rebaudiana Bertoni ด้วยอัลตราซาวนด์ เพื่อให้ได้ผลได้ของคาร์โบไฮเดรตทั้งหมดจาก Stevia rebaudiana Bertoni สูงสุด จึงใช้หญ้าหวานชนิด LUYU-131 เป็นตัวอย่าง มีการใช้วิธีพื้นผิวตอบสนอง (RSM) เพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าสภาวะการสกัดที่เหมาะสมที่สุดคืออุณหภูมิการสกัด 68°C กำลังอัลตราซาวนด์ 60 W และเวลาสกัด 32 นาที เมื่อใช้การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย ผลได้ของสารสกัดเพิ่มขึ้น เป็น 1.5 เท่า โดยใช้ อุณหภูมิการสกัดที่ต่ำลง (68°C) และเวลาสกัด (32 นาที) สั้นลงอย่างมากเมื่อเทียบกับการสกัดแบบดั้งเดิม การวิเคราะห์องค์ประกอบของสารสกัดหยาบแสดงให้เห็นว่าปริมาณสัมพัทธ์ของ rebaudioside A ในสารสกัดที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับสารสกัดที่ได้จากกระบวนการดั้งเดิม และสารสกัดที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วยมี คุณภาพดีขึ้น.
Alupului และ Lavric (2008) ยืนยันในการศึกษาของตนว่าการสกัดหญ้าหวานด้วยอัลตราซาวนด์มีประสิทธิภาพเหนือกว่า โดยระบุว่าการสกัด stevioside จาก Stevia rebaudiana ที่กระตุ้นด้วยอัลตราซาวนด์เพิ่มผลิตภาพเป็นสองร้อยเท่าเมื่อเทียบกับการแช่แบบดั้งเดิม และยังใช้ระยะเวลาการประมวลผลน้อยลงด้วย (ดู Alupului A., Lavric V., 2008)

การแปรรูป stevioside หลังการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์

อัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่เชื่อถือได้สำหรับการผสม การผสมให้เข้ากัน และ การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน ดังนั้น จึงมักใช้อัลตราซาวนด์ระหว่างการพัฒนาสูตรและการผสมส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เมื่อต้องละลายสารสกัดหญ้าหวานในของเหลว อัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพในการเตรียมส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน – ไม่ว่าความหนืดจะเป็นเท่าใดก็ตาม การละลาย ด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยให้เตรียมสารละลายที่มีความอิ่มตัวสูง และแม้แต่สารละลายอิ่มตัวยิ่งยวดได้

ระบบสกัดด้วยอัลตราซาวนด์

กลุ่มผลิตภัณฑ์ของ Hielscher ครอบคลุมความต้องการของคุณ – ไม่ว่าคุณต้องการสกัดในปริมาตรน้อยและปานกลางสำหรับการวิเคราะห์และการวิจัย หรือสกัดในระดับการผลิตเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ กลุ่มผลิตภัณฑ์เครื่องอัลตราซาวนด์ของเราประกอบด้วย อุปกรณ์อัลตราซาวนด์สำหรับห้องปฏิบัติการ, ระบบแบบตั้งโต๊ะ สำหรับการวิจัยและพัฒนาและโรงงานนำร่อง รวมถึง ระบบอัลตราซาวนด์กำลังสูงสำหรับอุตสาหกรรม ที่มีกำลังสูงสุด 16,000 วัตต์ ต่อเครื่อง ซึ่งสามารถนำมารวมเป็นกลุ่มและติดตั้งในตู้คอนเทนเนอร์ได้อย่างง่ายดาย เรามี อุปกรณ์เสริม สำหรับอัลตราซาวนด์ให้เลือกอย่างหลากหลาย เช่น โซโนโทรด เซลล์การไหล เครื่องปฏิกรณ์ และบูสเตอร์ ซึ่งช่วยให้กำหนดค่าระบบได้อย่างเหมาะสมที่สุดและตรงกับความต้องการของลูกค้าอย่างสมบูรณ์แบบ

การลงทุน

อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ของ Hielscher ทุกเครื่องได้รับการออกแบบให้ทำงาน 24/7 ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์ของเราช่วยให้ได้รับผลตอบแทนจากการลงทุนอย่างรวดเร็ว (RoI) Alupului และคณะ (2009) พบในการวิจัยว่าไม่ควรมองข้ามความสมเหตุสมผลทางเศรษฐศาสตร์ของการใช้อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงในฐานะวิธีที่มี ต้นทุนค่อนข้างต่ำ นอกจากนี้ การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ ยังเป็นเทคนิคที่น่าเชื่อมั่น เนื่องจาก ใช้งานง่าย และมี ประสิทธิภาพอย่างมาก.