Ultrasonik Vanilya Ekstraksiyonu – Termal Olmayan Bir Yöntem
- Vanilya özü, vanilya çubuklarından bir etanol ve su çözeltisi içinde ekstrakte edilen bir lezzet çözeltisidir.
- Aroma, aroma ve koku bileşeni olarak yüksek kaliteli vanilin üretmek için, ayrışmayı önlemek için verimli, ancak hafif bir ekstraksiyon tekniği gereklidir.
- Ultrasonik ekstraksiyon, çok kısa bir ekstraksiyon süresinde yüksek vanilin verimi veren hafif bir mekanik ekstraksiyon yöntemidir.
Yüksek Kaliteli Vanilin Özleri için Yüksek Performanslı Ultrasonikler
Safrandan sonra en pahalı ikinci baharat olan vanilya üretimi, değerli uçucu yağların bozulmasını önleyen verimli bir ekstraksiyon yöntemi gerektirir. Ultrasonik ekstraksiyon iyi bilinir ve bitki materyalinden biyoaktif bileşikleri serbest bırakmak için hafif, termal olmayan, ancak oldukça verimli bir yöntem olarak kurulmuştur. Ultrasonik ekstraksiyon, tamamen mekanik bir tedavi olan akustik kavitasyon olgusuna dayanır. Bu, sonikasyonu, aroma bileşikleri ve uçucu yağlar, örneğin vanilin, polifenoller veya botaniklerden antioksidanlar gibi hassas biyoaktif bileşiklerin izolasyonu için tercih edilen yöntem haline getirir.
Ultrasonik Vanilya Ekstraksiyonunun Avantajları
- Üstün verim
- Yüksek hızlı ekstraksiyon – dakikalar içinde
- Yüksek kaliteli özler – Hafif, termal olmayan
- Yeşil çözücüler (örn. su/etanol)
- Maliyet
- Kolay ve güvenli kullanım
- Düşük yatırım ve işletme maliyetleri
- Ağır hizmet koşullarında 7/24 çalışma
- Yeşil, çevre dostu yöntem
Ultrasonik Vanilya Ekstraksiyonu – Toplu veya Sürekli Akış Modunda
Toplu iş: Ultrasonik ekstraksiyon işlemleri, ortamın sürekli olarak bir ultrasonik akış reaktöründen beslendiği basit toplu işlemler veya hat içi işlem olarak çalıştırılabilir.
Toplu işleme, ekstraksiyonun parti parti gerçekleştirildiği kolay bir prosedürdür. Hielscher Ultrasonics, küçük ve büyük partiler için, yani 1L ila 120L için ultrasonik işlemciler sunar.
5 ila 10L'lik partileri işlemek için şunları öneririz: UP400St (400W, aşağıdaki video) sonotrot S24d22L2D ile.
Yaklaşık 120 L'lik partileri işlemek için şunları öneririz: UIP2000hdT (2kW, resim. üstte sağ sütun) sonotrot RS4d40L4 ile.

Sonikatör UIP2000hdT 120 L'lik bir partide botanik ekstraksiyon için

Ultrasonicator UP400St ile botaniklerin ultrasonik ekstraksiyonu
Yaklaşık 8L/dk'lık bir hacim için şunları öneririz: UIP4000hdT (4kW, resim sağda) sonotrot RS4d40L3 ve basınçlandırılabilir akış hücresi FC130L4-3G0 ile
Ultrasonik Vanilya Ekstraksiyonu Vaka Çalışması
Jadhav ve ark. (2009) ultrasonik destekli ekstraksiyon (BAE) ve Soxhlet ekstraksiyonunu karşılaştırdı. Araştırma, ultrasonik ekstraksiyonun, Soxhlet ekstraksiyonu ile karşılaştırıldığında vanilin salınımını önemli ölçüde yoğunlaştırdığını doğruladı. Soxhlet tedavisi 95 ° C'lik çalışma sıcaklığı, 66.67 ml / g çözücü: çözünen oranı ve 8 saatlik bir ekstraksiyon süresi gerektirdi ve yaklaşık 180 ppm vanilin salınımı ile sonuçlandı. Ultrason destekli ekstraksiyon (BAE), oda sıcaklığında aynı çözücü: çözünen oranını kullanarak yaklaşık 140 ppm vanilini serbest bırakmak için sadece 1 saat sürdü.
Rasoamandrary ve ark. (2013), 100W prob tipi bir ultrasonicator kullanarak vanilin ekstraksiyonunun verimliliğini karşılaştırdı (örn. UP100H), ultrasonik bir banyo ve bir sıcak su banyosu. Araştırmacılar, prob tipi ultrasonicator'ın yüksek yoğunluklu ultrasonik olması nedeniyle güçlü bir ekstraksiyon aracı olduğu sonucuna vardılar. Bu nedenle, prob tipi ultrasonikatör, önemli ölçüde daha kısa bir ekstraksiyon süresi ve daha az çözücü (yani etanol) tüketiminde ekstrakte edilen benzer / veya daha yüksek vanilin verimleri vererek alternatif ekstraksiyon yöntemlerinden daha iyi performans gösterdi.
Üç ekstraksiyon yönteminin karşılaştırılması – ultrasonik prob, ultrasonik banyo, sıcak su banyosu ekstraksiyonu – vanilin ekstraksiyonunun, 30 ° C ortam sıcaklığında ve 1 saatlik bir ekstraksiyon süresinde% 40 etanol (v / v) kullanarak% 40 etanol (v / v) kullanarak prob sonikasyonu için en verimli olduğunu gösterdi. Su banyosu ekstraksiyonu, 15 saat boyunca 56 ° C'de% 50 etanol (h / h) konsantrasyonu gerektiriyordu.

UIP4000hdT – Sürekli hat içi tedavi için 4kW ultrasonik çıkarıcı.
Yüksek Performanslı Ekstraksiyon için Ultrasonik Ekipman
Hielscher Ultrasonics, botaniklerden yüksek kaliteli özlerin üretimi için yüksek performanslı ultrasonik işlemciler üretiminde uzmanlaşmıştır.
Hielscher'ın geniş ürün portföyü, biyoaktif maddelerin verimli bir şekilde ekstraksiyonu ve izolasyonu için yüksek yoğunluklu ultrason sağlayan küçük, güçlü laboratuvar ultrasonicators'tan sağlam tezgah üstü ve tamamen endüstriyel sistemlere kadar uzanmaktadır. Quercetin, kafein, Curcumin, Terpenler vb.). Tüm ultrasonik cihazlar 200W Hedef 16.000W dijital kontrol için renkli bir ekran, otomatik veri kaydı için entegre bir SD kart, tarayıcı uzaktan kumandası ve daha birçok kullanıcı dostu özelliğe sahiptir. Sonotrodlar ve akış hücreleri (ortamla temas halinde olan parçalar) otoklavlanabilir ve temizlenmesi kolaydır. Tüm ultrasonicator'larımız 7/24 çalışma için üretilmiştir, düşük bakım gerektirir ve kullanımı kolay ve güvenlidir.
Dijital renkli ekran, ultrasonicator'ın kullanıcı dostu bir şekilde kontrol edilmesini sağlar. Sistemlerimiz düşükten çok yüksek genliklere kadar teslimat yapabilir. Polifenollerin ve vanilin gibi diğer biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyonu için, yüksek kaliteli aktif maddelerin hassas izolasyonu için optimize edilmiş özel ultrasonik sonotrodlar (ultrasonik problar veya boynuzlar olarak da bilinir) sunuyoruz. Hielscher'ın ultrasonik ekipmanının sağlamlığı, ağır hizmet ve zorlu ortamlarda 7/24 çalışmaya izin verir.
Ultrasonik proses parametrelerinin hassas kontrolü, tekrarlanabilirlik ve proses standardizasyonu sağlar.
Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir:
Numune Hacmi | Akış Oranı | Önerilen Cihaz |
---|---|---|
1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdT |
n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
n.a. | daha büyük | grubu UIP16000 |
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sor!
Literatür/Referanslar
- Velez Suaza, Catalina (2016): Doğal bir vanilya ekstraktının karakterizasyonu için yüksek performanslı sıvı kromatografisine dayalı analitik bir yaklaşımın optimizasyonu. Tez, Universitaria Lasallista, 2016.
- Jadhav D. ve ark. (2009): Vanilya çubuklarından vanilin ekstraksiyonu: Konvansiyonel soxhlet ve ultrason destekli ekstraksiyonun bir karşılaştırma çalışması. Gıda Mühendisliği Dergisi 93, 2009: 421–426.
- Rasoamandrary N. ve ark. (2013): Ultrason Destekli Ekstraksiyon Kullanılarak Kürlenmiş Vanilya Çekirdeklerinden Vanilin 4-Hidroksi-3-metoksibenzaldehitin İyileştirilmiş Ekstraksiyonu: Ultrason Destekli ve Sıcak Su Banyosu Ekstraksiyonunun Karşılaştırılması.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O'Donnell, Brijesh K. Tiwari (2020): Bitki, hayvan ve deniz kaynaklarından biyolojik olarak aktif moleküllerin ekstraksiyonu için ultrason teknolojisi. Analitik Kimyada TrAC Trendleri, Cilt 122, 2020.
Bilmeye Değer Gerçekler
Ultrasonik ekstraksiyonun çalışma prensibi
Yoğun ultrason dalgalarının sıvı bir ortama uygulanması kavitasyon ile sonuçlanır. Kavitasyon olgusu yerel olarak ortamdaki aşırı sıcaklıklara, basınçlara, ısıtma/soğutma hızlarına, basınç farklarına ve yüksek kesme kuvvetlerine yol açar. Kavitasyon kabarcıkları katıların yüzeyinde (parçacıklar, bitki hücreleri, dokular vb.) patladığında, mikro jetler ve parçacıklar arası çarpışma, yüzey soyulması, erozyon ve parçacık parçalanması gibi etkiler oluşturur. Ek olarak, sıvı ortamdaki kavitasyon kabarcıklarının patlaması makro türbülanslar ve mikro karışım yaratır.

Şekil 1: Kararlı ve geçici kavitasyon kabarcıklarının oluşturulması.
(a) yer değiştirme, (b) geçici kavitasyon, (c) kararlı kavitasyon, (d) basınç
[Santos ve ark. 2009'dan uyarlanmıştır]
Bitki materyalinin ultrasonik ışınlanması, bitki hücrelerinin matrisini parçalar ve aynı hidrasyonunu arttırır. Chemat ve arkadaşları (2015), botaniklerden biyoaktif bileşiklerin ultrasonik ekstraksiyonunun, parçalanma, erozyon, kılcallık, doku çözme ve sonoporasyon dahil olmak üzere farklı bağımsız veya birleşik mekanizmaların sonucu olduğu sonucuna varmıştır. Bu etkiler hücre duvarını bozar, çözücüyü hücre içine iterek ve fito-bileşik yüklü çözücüyü emerek kütle transferini iyileştirir ve mikro karıştırma yoluyla sıvı hareketini sağlar.

Bitki hücrelerinden ultrasonik ekstraksiyon: mikroskobik enine kesit (TS), hücrelerden ultrasonik ekstraksiyon sırasındaki eylemlerin mekanizmasını gösterir (büyütme 2000x) [kaynak: Vilkhu ve ark. 2011]
Ultrasonik ekstraksiyon, bileşiklerin çok hızlı bir şekilde izole edilmesini sağlar - daha kısa işlem süresinde, daha yüksek verimde ve daha düşük sıcaklıklarda geleneksel ekstraksiyon yöntemlerinden daha iyi performans gösterir. Hafif bir mekanik işlem olarak, ultrason destekli ekstraksiyon, biyoaktif bileşenlerin termal bozulmasını önler ve geleneksel solvent ekstraksiyonu gibi diğer tekniklerle karşılaştırıldığında üstündür, Hidrodamıtma, veya Soxhlet (Soxhlet) ısıya duyarlı molekülleri yok ettiği bilinen ekstraksiyon. Bu avantajlardan dolayı, ultrasonik ekstraksiyon, botaniklerden sıcaklığa duyarlı biyoaktif bileşiklerin salınması için tercih edilen tekniktir.
vanilin
Vanilya, Vanilya cinsinin orkidelerinden, özellikle Meksika türü olan düz yapraklı vanilyadan (V. planifolia) elde edilebilen değerli bir aromadır. Vanilya orkidesinin eşsiz aromalı bileşikleri, çiçeğin tozlaşmasından kaynaklanan meyvesinde bulunur. Bu tohum kabukları kabaca 1/3 x 6 inç boyutlarındadır ve olgunlaştığında kahverengimsi kırmızıdan siyaha bir renge sahiptir. Bu baklaların içinde minik tohumlarla dolu yağlı bir sıvı bulunur. Hem bakla hem de tohumlar vanilin üretimi için kullanılır.
Vanilin, vanilya bitkisindeki birincil aroma bileşiği olmasına rağmen, saf vanilya özütü, karmaşık, derin aromasına katkıda bulunan birkaç yüz ek aroma bileşiği içerir.
Vanilya özü, vanilya tohum kabuğundan elde edilen gerçek vanilin özü ve endüstriyel olarak sentezlenmiş vanilin olmak üzere iki şekilde oluşur. Gerçek tohum kabuğu özütü, birkaç yüz farklı bileşiğin karmaşık bir karışımıdır. Kimyasal bileşik vanilin – 4-Hidroksi-3-metoksibenzaldehit – gerçek vanilyanın karakteristik lezzetine ve aromasına en büyük katkıda bulunur ve kürlenmiş vanilya çekirdeklerinin ana lezzet bileşenidir. Vanilinin yanı sıra asetaldehit, asetik asit, furfural, heksanoik asit, 4-hidroksibenzaldehit, öjenol, metil sinnamat ve izobütirik asit gibi diğer kimyasal bileşikler vanilyanın kompleks aromasına katkıda bulunabilir mi?
Vanilya Çeşitleri
Bourbon vanilyası veya Bourbon-Madagaskar vanilyası, daha önce Île Bourbon olarak adlandırılan Madagaskar, Komorlar ve Réunion gibi Hint Okyanusu adalarında yetişen V. planifolia bitkilerinden üretilir. Terim “Bourbon vanilya” ayrıca V. planifolia'dan elde edilen kendine özgü vanilya aromasını da tanımlar.
Yerli V. planifolia'dan ekstrakte edilen Meksika vanilyası çok daha düşük miktarlarda üretilir. Meksika vanilyası, V. planifolia bitkisi Mezoamerika'ya özgü olduğu için menşe topraklarından vanilya olarak bilinir ve pazarlanır.
Tahiti vanilyası, V. tahitiensis bitkisinden üretilen Fransız Polinezyası'ndan gelir. Genetik analiz, bu türün muhtemelen V. planifolia ve V. odorata'nın bir melezinden bir çeşit olduğunu göstermektedir.
Batı Hint vanilyası, Karayipler, Orta ve Güney Amerika'da yetişen V. pompona'dan yapılır.