Vanilni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish – termik boʻlmagan usul
- Vanil ekstrakti – vanil qoʻzoqlaridan etanol va suv eritmasida ajratib olinadigan taʼm beruvchi eritma.
- Aroma, taʼm va xushboʻylik komponenti sifatida yuqori sifatli vanillin ishlab chiqarish uchun uning parchalanishini oldini oladigan samarali, ayni paytda yumshoq ekstraksiya usuli talab etiladi.
- Ultratovushli ekstraksiya – juda qisqa ekstraksiya vaqtida vanillinning yuqori chiqishini taʼminlaydigan yumshoq mexanik ekstraksiya usuli.
Yuqori sifatli vanillin ekstraktlari uchun yuqori unumdorlikdagi ultratovush texnologiyasi
Vanil zaʼfarondan keyin ikkinchi eng qimmat ziravor boʻlgani sababli, uni ishlab chiqarishda qimmatli efir moylarining parchalanishini oldini oladigan samarali ekstraksiya usuli talab etiladi. Ultratovushli ekstraksiya oʻsimlik materialidan biofaol birikmalarni ajratib chiqarishning yumshoq, termik boʻlmagan, ayni paytda juda samarali usuli sifatida keng tanilgan va amaliyotda oʻz oʻrnini topgan. Ultratovushli ekstraksiya akustik kavitatsiya hodisasiga asoslanadi va bu ishlov butunlay mexanik xususiyatga ega. Shu sababli ultratovush bilan ishlov berish oʻsimlik xomashyosidan taʼm beruvchi birikmalar va efir moylari kabi sezgir biofaol birikmalarni, masalan, vanillin, polifenollar yoki antioksidantlarni ajratib olish uchun afzal usul hisoblanadi.
Vanilni ultratovush yordamida ekstraksiya qilishning afzalliklari
- Yuqoriroq chiqish
- Tezkor ekstraksiya – bir necha daqiqa ichida
- Yuqori sifatli ekstraktlar – yumshoq, termik boʻlmagan ishlov
- Ekologik erituvchilar (masalan, suv/etanol)
- Iqtisodiy jihatdan samarali
- Oson va xavfsiz foydalanish
- Kam investitsiya va foydalanish xarajatlari
- Ogʻir yuklama ostida 24/7 ishlash
- Ekologik, atrof-muhitga zararsiz usul
Vanilni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish – partiyali yoki uzluksiz oqim rejimida
Partiyali ishlov: Ultratovushli ekstraksiya jarayonlarini oddiy partiyali jarayonlar yoki muhit ultratovushli oqimli reaktor orqali uzluksiz uzatiladigan oqim ichidagi ishlov shaklida amalga oshirish mumkin.
Partiyali ishlov – ekstraksiya har bir partiya uchun alohida bajariladigan oson jarayon. Hielscher Ultrasonics kichikdan kattagacha, yaʼni 1L dan 120L gacha boʻlgan partiyalar uchun ultratovush protsessorlarini taklif etadi.
5 dan 10L gacha boʻlgan partiyalarga ishlov berish uchun quyidagi qurilmani tavsiya etamiz: UP400ST (400W, quyidagi video), S24d22L2D sonotrodi bilan.
Taxminan 120L hajmdagi partiyalarga ishlov berish uchun quyidagi qurilmani tavsiya etamiz: UIP2000hdT (2kW, oʻng ustunning yuqorisidagi rasm), RS4d40L4 sonotrodi bilan.
UIP2000hdT ultratovush qurilmasi 120L hajmdagi partiyada oʻsimlik xomashyosini ekstraksiya qilish uchun
UP400St ultratovush qurilmasi yordamida oʻsimlik xomashyosini ultratovushli ekstraksiya qilish
Taxminan 8L/min. hajm uchun quyidagi qurilmani tavsiya etamiz: UIP4000hdT (4kW, oʻngdagi rasm), RS4d40L3 sonotrodi va bosim ostida ishlatilishi mumkin boʻlgan FC130L4-3G0 oqim hujayrasi bilan
Vanilni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish boʻyicha amaliy tadqiqot
Jadhav va boshq. (2009) ultratovush yordamidagi ekstraksiya (UAE) va Soxhlet ekstraksiyasini taqqosladilar. Tadqiqot ultratovushli ekstraksiya Soxhlet ekstraksiyasiga nisbatan vanillinning ajralib chiqishini sezilarli darajada kuchaytirishini tasdiqladi. Soxhlet bilan ishlov berish uchun 95°C ish harorati, 66,67ml/g erituvchi:erigan modda nisbati va 8hrs ekstraksiya vaqti talab etildi hamda natijada taxminan 180ppm vanillin ajralib chiqdi. Ultratovush yordamidagi ekstraksiya (UAE) xona haroratida ayni erituvchi:erigan modda nisbatidan foydalanib, taxminan 140ppm vanillinni ajratib chiqarish uchun atigi 1hr vaqt talab etdi.
Rasoamandrary va boshq. (2013) 100W quvvatli zond turidagi ultratovush qurilmasi (masalan, UP100H), ultratovush vannasi va issiq suv vannasi yordamida vanillinni ekstraksiya qilish samaradorligini taqqosladilar. Tadqiqotchilar zond turidagi ultratovush qurilmasi yuqori intensivlikdagi ultratovushi tufayli kuchli ekstraksiya vositasi degan xulosaga keldilar. Shu sababli zond turidagi ultratovush qurilmasi ancha qisqa ekstraksiya vaqtida va kamroq erituvchi (yaʼni etanol) sarfi bilan ajratib olingan vanillinning oʻxshash/yoki yuqoriroq chiqishini taʼminlab, muqobil ekstraksiya usullaridan ustun keldi.
Uchta ekstraksiya usulini – ultratovush zondi, ultratovush vannasi va issiq suv vannasidagi ekstraksiyani – taqqoslash vanillin ekstraksiyasi 30°C atrof-muhit haroratida 40% etanol (v/v) va 1hr ekstraksiya vaqti bilan zond yordamida ultratovush bilan ishlov berilganda eng samarali boʻlganini koʻrsatdi. Suv vannasidagi ekstraksiya 56°C haroratda 15hrs davomida 50% etanol (v/v) konsentratsiyasini talab etdi.
UIP4000hdT – oqim ichida uzluksiz ishlov berish uchun 4kW quvvatli ultratovush ekstraktori.
Yuqori unumdorlikdagi ekstraksiya uchun ultratovush uskunalari
Hielscher Ultrasonics oʻsimlik xomashyosidan yuqori sifatli ekstraktlar ishlab chiqarish uchun yuqori unumdorlikdagi ultratovush protsessorlarini ishlab chiqarishga ixtisoslashgan.
Hielscher kompaniyasining keng mahsulot assortimenti kichik, kuchli laboratoriya ultratovush qurilmalaridan mustahkam stol usti va toʻliq sanoat tizimlarigacha boʻlgan uskunalarni qamrab oladi. Ular biofaol moddalarni samarali ekstraksiya qilish va ajratib olish uchun yuqori intensivlikdagi ultratovushni taʼminlaydi (masalan, kversetin, kofein, kurkumin, terpenlar va boshqalar). Barcha ultratovush qurilmalari 200W – 16 000W quvvat oraligʻida raqamli boshqaruv uchun rangli displey, maʼlumotlarni avtomatik qayd etish uchun oʻrnatilgan SD karta, brauzer orqali masofadan boshqarish va foydalanuvchi uchun qulay koʻplab boshqa funksiyalarga ega. Sonotrodlar va oqim hujayralarini (muhit bilan kontaktda boʻladigan qismlarni) avtoklavlash mumkin va ularni tozalash oson. Barcha ultratovush qurilmalarimiz 24/7 ishlash uchun yaratilgan, kam texnik xizmat talab qiladi va ulardan foydalanish oson hamda xavfsiz.
Raqamli rangli displey ultratovush qurilmasini qulay boshqarish imkonini beradi. Tizimlarimiz past amplitudalardan juda yuqori amplitudalargacha taʼminlay oladi. Polifenollar va vanillin kabi boshqa biofaol birikmalarni ekstraksiya qilish uchun biz yuqori sifatli faol moddalarni yumshoq ajratib olishga moslashtirilgan maxsus ultratovush sonotrodlarini (ultratovush zondlari yoki shoxlari deb ham ataladi) taklif etamiz. Hielscher ultratovush uskunalarining mustahkamligi ogʻir yuklama ostida va murakkab muhitlarda 24/7 ishlash imkonini beradi.
Ultratovush jarayoni parametrlarini aniq boshqarish natijalarning takrorlanuvchanligini va jarayonni standartlashtirishni taʼminlaydi.
Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi:
| Partiya hajmi | Hajmiy oqim tezligi | Tavsiya etiladigan qurilmalar |
|---|---|---|
| 1 dan 500mL gacha | 10 dan 200mL/min gacha | UP100H |
| 10 dan 2000mL gacha | 20 dan 400mL/min gacha | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 dan 20L gacha | 0,2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
| 10 dan 100L gacha | 2 dan 10L/min gacha | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 dan 100L/min gacha | UIP16000 |
| n.a. | kattaroq | Qurilmalar klasteri: UIP16000 |
Biz bilan bogʻlaning! / Bizdan soʻrang!
Laboratoriya miqyosidan tajriba va sanoat miqyosigacha boʻlgan yuqori quvvatli ultratovush protsessorlari.
Adabiyotlar/Manbalar
- Velez Suaza, Catalina (2016): Tabiiy vanil ekstraktini tavsiflash uchun yuqori samarali suyuqlik xromatografiyasiga asoslangan tahliliy yondashuvni optimallashtirish. Dissertatsiya, Universitaria Lasallista, 2016.
- Jadhav D. va boshq. (2009): Vanil qoʻzoqlaridan vanillinni ekstraksiya qilish: anʼanaviy Soxhlet ekstraksiyasi va ultratovush yordamidagi ekstraksiyani taqqoslash tadqiqoti. Journal of Food Engineering 93, 2009: 421–426.
- Rasoamandrary N. va boshq. (2013): Qayta ishlangan vanil qoʻzoqlaridan vanillin 4-gidroksi-3-metoksibenzaldegidni ultratovush yordamidagi ekstraksiya orqali yaxshiroq ajratib olish: ultratovush yordamidagi ekstraksiya va issiq suv vannasidagi ekstraksiyani taqqoslash.
- K. Shikha Ojha, Ramón Aznar, Colm O’Donnell, Brijesh K. Tiwari (2020): Oʻsimlik, hayvon va dengiz manbalaridan biologik faol molekulalarni ekstraksiya qilish uchun ultratovush texnologiyasi. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 122-jild, 2020.
Bilishga arziydigan faktlar
Ultratovushli ekstraksiyaning ishlash tamoyili
Suyuq muhitga intensiv ultratovush toʻlqinlarini qoʻllash kavitatsiyaga olib keladi. Kavitatsiya hodisasi muhitning ayrim joylarida oʻta yuqori haroratlar, bosimlar, qizish/sovish tezliklari, bosim farqlari va yuqori siljish kuchlarini yuzaga keltiradi. Kavitatsiya pufakchalari qattiq jismlar (masalan, zarrachalar, oʻsimlik hujayralari, toʻqimalar va boshqalar) yuzasida ichkariga qulab yorilganda, mikrooqimlar va zarrachalararo toʻqnashuvlar sirt qatlamining koʻchishi, eroziya va zarrachalarning parchalanishi kabi taʼsirlarni yuzaga keltiradi. Bundan tashqari, suyuq muhitlarda kavitatsiya pufakchalarining ichkariga qulab yorilishi makroturbulentlik va mikroaralashishni hosil qiladi.
1-rasm: Barqaror va oʻtkinchi kavitatsiya pufakchalarining hosil boʻlishi.
(a) siljish, (b) oʻtkinchi kavitatsiya, (c) barqaror kavitatsiya, (d) bosim
[adapted from Santos et al. 2009]
Oʻsimlik materialiga ultratovush nurlanishi bilan ishlov berish oʻsimlik hujayralari matritsasini parchalab, ularning gidratatsiyasini kuchaytiradi. Chemat va boshq. (2015) oʻsimlik xomashyosidan biofaol birikmalarning ultratovushli ekstraksiyasi turli mustaqil yoki birgalikda kechadigan mexanizmlar, jumladan, parchalanish, eroziya, kapillyarlik, tuzilmaning buzilishi va sonoporatsiya natijasi ekanini xulosa qiladilar. Bu taʼsirlar hujayra devorini buzadi, erituvchini hujayra ichiga kiritib va oʻsimlik birikmalari bilan boyigan erituvchini tashqariga tortib, massa almashinuvini yaxshilaydi hamda mikroaralashish orqali suyuqlik harakatini taʼminlaydi.
Oʻsimlik hujayralaridan ultratovushli ekstraksiya: mikroskopik koʻndalang kesim (TS) hujayralardan ultratovushli ekstraksiya davomida yuz beradigan taʼsirlar mexanizmini koʻrsatadi (2000x kattalashtirish) [manba: Vilkhu va boshq. 2011]
Ultratovushli ekstraksiya birikmalarni juda tez ajratib olishga erishadi – jarayonning qisqaroq vaqti, yuqoriroq chiqishi va pastroq haroratlari bilan anʼanaviy ekstraksiya usullaridan ustun keladi. Yumshoq mexanik ishlov sifatida ultratovush yordamidagi ekstraksiya biofaol komponentlarning termik parchalanishining oldini oladi va anʼanaviy erituvchi bilan ekstraksiya, gidrodistillatsiya, yoki Soxhlet ekstraksiyasi kabi issiqlikka sezgir molekulalarni parchalashi maʼlum boʻlgan boshqa usullarga nisbatan ustunlik qiladi. Ushbu afzalliklar tufayli ultratovushli ekstraksiya oʻsimlik xomashyosidan haroratga sezgir biofaol birikmalarni ajratib chiqarish uchun afzal usul hisoblanadi.
Vanillin
Vanil – Vanilla turkumidagi orxideyalardan, asosan Meksika turi boʻlgan yassi bargli vanildan (V. planifolia) ajratib olinishi mumkin boʻlgan qimmatli taʼm beruvchi modda. Vanil orxideyasining oʻziga xos taʼmli birikmalari gulning changlanishi natijasida hosil boʻladigan mevasida uchraydi. Bu urugʻli qoʻzoqlarning oʻlchami taxminan 1/3 x 6 dyuym boʻlib, pishganida rangi jigarrang-qizildan qoragacha boʻladi. Qoʻzoqlar ichida juda mayda urugʻlarga boy moysimon suyuqlik mavjud. Vanillin ishlab chiqarishda qoʻzoq ham, urugʻlar ham ishlatiladi.
Vanillin vanil oʻsimligidagi asosiy taʼm beruvchi birikma boʻlsa-da, sof vanil ekstrakti uning murakkab, chuqur taʼmini shakllantiradigan bir necha yuzta qoʻshimcha taʼm beruvchi birikmani oʻz ichiga oladi.
Vanil essensiyasi ikki shaklda uchraydi: vanilning urugʻli qoʻzogʻidan olinadigan haqiqiy vanillin essensiyasi va sanoatda sintezlangan vanillin. Haqiqiy urugʻli qoʻzoq ekstrakti bir necha yuzta turli birikmaning murakkab aralashmasidir. Vanillin kimyoviy birikmasi – 4-gidroksi-3-metoksibenzaldegid – haqiqiy vanilning oʻziga xos taʼmi va aromasiga asosiy hissa qoʻshadi hamda qayta ishlangan vanil qoʻzoqlarining asosiy taʼm komponentidir. Vanillindan tashqari, atsetaldegid, sirka kislotasi, furfural, geksan kislotasi, 4-gidroksibenzaldegid, evgenol, metil sinnamat va izomoy kislotasi kabi koʻplab boshqa kimyoviy birikmalar vanilning murakkab aromasiga hissa qoʻshadi.
Vanil navlari
Burbon vanili yoki Burbon-Madagaskar vanili Hind okeanidagi Madagaskar, Komor orollari va avval Île Bourbon deb atalgan Reyunyon kabi orollarda oʻsadigan V. planifolia oʻsimliklaridan ishlab chiqariladi. «Burbon vanili» atamasi V. planifolia dan olinadigan oʻziga xos vanil aromasini ham bildiradi.
Mahalliy V. planifolia dan ajratib olinadigan Meksika vanili ancha kam miqdorda ishlab chiqariladi. V. planifolia oʻsimligining vatani Mezoamerika boʻlgani uchun Meksika vanili oʻz vatani hududidan olingan vanil sifatida tanilgan va sotiladi.
Taiti vanili Fransuz Polineziyasidan kelib chiqadi va V. tahitiensis oʻsimligidan ishlab chiqariladi. Genetik tahlil bu tur ehtimol V. planifolia va V. odorata duragayidan kelib chiqqan nav ekanini koʻrsatadi.
Vest-Indiya vanili Karib dengizi hududida hamda Markaziy va Janubiy Amerikada yetishtiriladigan V. pompona dan olinadi.