Chiết xuất và bảo quản bằng siêu âm

Khai thác và bảo quản siêu âm sử dụng siêu âm điện cho sự tan rã của cấu trúc tế bào (ly giải). Phá vỡ các tế bào với rersults siêu âm trong khai thác hiệu quả cao của các hợp chất nội bào cũng như bất hoạt vi sinh vật. Do nhiều lợi thế, ultrasonication được sử dụng rộng rãi để khai thác và bảo quản trong ngành công nghiệp thực phẩm. Tìm hiểu thêm về lợi ích của khai thác siêu âm và chế biến thực phẩm!

Siêu âm điện để khai thác và bảo quản thực phẩm và thực vật

Siêu âm khai thác: Khai thác siêu âm là một quá trình sử dụng sóng âm thanh tần số cao để chiết xuất các hợp chất từ nhiều loại vật liệu như thực vật, trái cây và rau quả. Quá trình này liên quan đến việc sử dụng sóng siêu âm để tạo ra bong bóng áp suất cao trong vật liệu lỏng hoặc bán rắn, sụp đổ nhanh chóng, tạo ra nhiệt và áp suất cao phá vỡ thành tế bào của vật liệu và giải phóng các hợp chất mong muốn.

Nguyên tắc làm việc của khai thác và bảo quản siêu âm

Nguyên tắc cơ bản đằng sau khai thác siêu âm dựa trên hiện tượng được gọi là cavitation âm thanh. Khi một chất lỏng tiếp xúc với sóng siêu âm có cường độ cao và tần số thấp (khoảng 20 kHz), nó tạo ra sóng áp suất tạo ra các bong bóng chân không nhỏ trong chất lỏng. Những bong bóng này phát triển kích thước khi cường độ siêu âm tăng lên, và khi chúng đạt đến một kích thước nhất định, chúng sụp đổ đột ngột và dữ dội, tạo ra sóng xung kích và giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt và áp suất.
Quá trình này gây ra sự gián đoạn cơ học của thành tế bào, giải phóng các hợp chất mong muốn từ vật liệu vào dung môi lỏng. Các hợp chất được giải phóng sau đó có thể được tách ra khỏi dung môi bằng các kỹ thuật tách tiêu chuẩn như lọc hoặc ly tâm.

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Khai thác hàng loạt siêu âm các alcaloid từ nguyên liệu thực vật bằng cách sử dụng đầu dò siêu âm UP400St.

siêu âm UP400St để khai thác không nhiệt hiệu quả nguyên liệu thực vật.

Bảo quản siêu âm: Bảo quản siêu âm dựa trên các hiệu ứng cavitational tương tự như khai thác siêu âm. Để bảo quản, siêu âm điện được áp dụng để kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm dễ hỏng bằng cách sử dụng sóng âm thanh tần số cao để ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng. Quá trình này liên quan đến việc phơi bày thực phẩm với sóng siêu âm phá vỡ thành tế bào của vi khuẩn, nấm men và nấm mốc, dẫn đến sự phá hủy hoặc ức chế của chúng.
Quá trình này gây ra sự gián đoạn cơ học của thành tế bào của vi sinh vật, dẫn đến sự phá hủy hoặc ức chế của chúng. Sóng siêu âm cũng có thể làm tăng tính thấm của màng tế bào, cho phép chất bảo quản và các chất kháng khuẩn khác xâm nhập và tiêu diệt vi sinh vật hiệu quả hơn.
Bảo quản siêu âm được ưa thích hơn các phương pháp bảo quản truyền thống vì nó cung cấp một số lợi thế như thời gian xử lý ngắn hơn, hiệu quả cao hơn và khả năng bảo quản các đặc tính tự nhiên và hương vị của thực phẩm. Nó được sử dụng trong một loạt các sản phẩm thực phẩm như nước sốt, nước trái cây, các sản phẩm từ sữa, trứng và thịt để kéo dài thời hạn sử dụng và đảm bảo an toàn.

Kỹ thuật khai thác và bảo quản siêu âm được ưa thích hơn các phương pháp khai thác và bảo quản truyền thống vì nó cung cấp một số lợi thế như tốc độ khai thác nhanh hơn, chất lượng sản phẩm tuyệt vời, năng suất cao hơn, xử lý hoàn toàn không nhiệt cơ học và khả năng chiết xuất một loạt các hợp chất. Nó được sử dụng trong một loạt các ngành công nghiệp như thực phẩm và đồ uống, dược phẩm và mỹ phẩm.

Khai thác thực vật siêu âm cho năng suất cao hơn. Bộ đồng nhất Hielscher UIP2000hdT, 2000 watt đủ mạnh để chiết xuất các lô từ 10 lít đến 120 lít một cách dễ dàng.

Khai thác siêu âm thực vật - 30 lít / 8 gallon batch

Hình thu nhỏ video

Cavitation siêu âm mạnh mẽ tại Hielscher Cascatrode

Siêu âm cavitation mạnh mẽ tại Hielscher UIP1000hdT Cascatrode

Siêu âm Protein và khai thác enzyme

Đặc biệt, việc chiết xuất enzyme và protein được lưu trữ trong tế bào và các hạt dưới tế bào là một ứng dụng độc đáo và hiệu quả của siêu âm cường độ cao, vì việc chiết xuất các hợp chất hữu cơ có trong cơ thể thực vật và hạt bằng dung môi có thể được cải thiện đáng kể. Do đó, siêu âm có lợi ích tiềm năng trong việc chiết xuất và cô lập các thành phần hoạt tính sinh học tiềm năng mới, ví dụ như từ các dòng sản phẩm phụ không được sử dụng được hình thành trong các quy trình hiện tại. Siêu âm cũng có thể giúp tăng cường tác dụng của điều trị enzyme, và bằng cách này làm giảm lượng enzyme cần thiết hoặc tăng năng suất của các hợp chất có liên quan có thể chiết xuất.

Khai thác siêu âm lipid và protein

Ultrasonication thường được sử dụng để cải thiện quá trình chiết suất lipid và protein từ hạt thực vật, chẳng hạn như đậu nành (ví dụ bột hoặc đậu nành đã khử chất béo) hoặc hạt dầu khác. Trong trường hợp này, sự sụp đổ của bức tường tế bào tạo điều kiện nhấn (lạnh hoặc nóng) và do đó làm giảm dầu dư hay chất béo trong bánh ép.

Ảnh hưởng của khai thác siêu âm liên tục đến năng suất của protein phân tán đã được chứng minh bởi Moulton et al. Sonication làm tăng sự phục hồi của protein phân tán dần dần khi tỷ lệ mảnh / dung môi thay đổi từ 1:10 đến 1:30. Nó cho thấy siêu âm có khả năng peptize protein đậu nành ở hầu hết các thông lượng thương mại và năng lượng sonication cần thiết là thấp nhất, khi bùn dày hơn được sử dụng.

Cách ly siêu âm các hợp chất phenolic và anthocyanin

Enzyme, như pectinaza, xenlulaza và hemicellulases được sử dụng rộng rãi trong chế biến nước trái cây để làm suy giảm thành tế bào và cải thiện extractability nước trái cây. Sự gián đoạn của ma trận vách tế bào cũng phát hành bộ phận, chẳng hạn như các hợp chất phenolic vào nước trái cây. Siêu âm cải thiện quá trình khai thác và do đó có thể dẫn đến sự gia tăng trong các hợp chất phenolic, alkaloids và nước trái cây năng suất, thường còn lại trong bánh báo chí.

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. “điều trị Mỹ làm tăng nồng độ của các hợp chất phenolic nước ép việt quất bởi hơn 15%. […] Sự ảnh hưởng của Hoa Kỳ (siêu âm) có ý nghĩa hơn với nho đen, đó là quả mọng khó khăn hơn trong chế biến nước trái cây hơn bilberries do hàm lượng cao của họ về pectin và kiến ​​trúc vách tế bào khác nhau. […] Nồng độ của các hợp chất phenolic trong nước tăng 15-25% bằng cách sử dụng điều trị Hoa Kỳ (siêu âm) sau khi ủ enzyme.” (xem Mokkila và cộng sự, 2004)
 

Trong bài thuyết trình này, chúng tôi giới thiệu cho bạn về việc sản xuất chiết xuất thực vật. Chúng tôi giải thích những thách thức của việc sản xuất chiết xuất thực vật chất lượng cao và làm thế nào một sonicator có thể giúp bạn vượt qua những thách thức này. Bài thuyết trình này sẽ cho bạn thấy cách khai thác siêu âm hoạt động. Bạn sẽ tìm hiểu, những lợi ích bạn có thể mong đợi bằng cách sử dụng một sonicator để khai thác và làm thế nào bạn có thể thực hiện một máy vắt siêu âm vào sản xuất chiết xuất của bạn.

Khai thác thực vật siêu âm - Làm thế nào để sử dụng sonicators để chiết xuất các hợp chất thực vật

Hình thu nhỏ video

 

Đầu dò công nghiệp loại ultrasonicator UIP6000hdT (6kW, 20kHz) với lò phản ứng tế bào dòng chảy để xử lý siêu âm liên tục các chất lỏng và bột nhão với thông lượng cao.

Siêu âm UIP6000hdT trong một cài đặt công nghiệp khai thác liên tục.

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Vi khuẩn và enzyme bất hoạt

Vi khuẩn và enzyme bất hoạtBất hoạt vi sinh vật và enzyme (bảo quản), ví dụ như trong nước ép trái cây và nước sốt là một ứng dụng khác của siêu âm trong chế biến thực phẩm. Ngày nay, bảo quản bằng cách nâng cao nhiệt độ trong thời gian ngắn (Thanh trùng) vẫn là phương pháp xử lý phổ biến nhất để bất hoạt vi sinh vật hoặc enzyme dẫn đến thời hạn sử dụng (bảo quản) lâu hơn. Do tiếp xúc với nhiệt độ cao, quá trình thanh trùng nhiệt thông thường thường gây bất lợi cho các sản phẩm thực phẩm.
Việc sản xuất các chất mới từ phản ứng nhiệt xúc tác và sự biến đổi của các đại phân tử cũng như sự biến dạng của cấu trúc thực vật và động vật có thể giảm trong một làm giảm chất lượng. Do đó, điều trị nhiệt có thể gây ra sự thay đổi không mong muốn của các thuộc tính giác quan, ví dụ: kết cấu, hương vị, màu sắc, mùi, và chất dinh dưỡng, ví dụ: vitamin và protein. Siêu âm là một hiệu quả phi nhiệt (tối thiểu) chế biến thay thế.

Trái ngược với phương pháp xử lý nhiệt thông thường, bảo quản siêu âm sử dụng năng lượng và lực cắt của xâm thực âm thanh để bất hoạt enzyme. Ở mức độ đủ thấp của sonication, thay đổi cấu trúc và trao đổi chất có thể xảy ra trong các tế bào mà không phá hủy chúng. Hoạt động của Peroxidase, được tìm thấy trong hầu hết các loại trái cây và rau quả sống và không chần và có thể đặc biệt liên quan đến sự phát triển của hương vị và sắc tố nâu có thể được giảm đáng kể bằng cách sử dụng siêu âm. Các enzyme chịu nhiệt, chẳng hạn như lipase và protease chịu được xử lý ở nhiệt độ cực cao và có thể làm giảm chất lượng và thời hạn sử dụng của sữa được xử lý nhiệt và các sản phẩm nhật ký khác có thể bị bất hoạt hiệu quả hơn bằng cách áp dụng đồng thời siêu âm, nhiệt và áp suất (MTS).

Siêu âm đã chứng minh tiềm năng của nó trong việc tiêu diệt các mầm bệnh truyền qua thực phẩm, như E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, u nang Cryptosporidium và Poliovirus.

Áp dụng cho: bảo quản mứt, mứt cam hoặc toppings, nước ép trái cây và nước sốt, các sản phẩm thịt, sữa và kem.
 

Hielscher ultrasonicators có thể homogenizes và thanh trùng các sản phẩm trứng lỏng (toàn bộ trứng, lòng trắng trứng, lòng đỏ) để đảm bảo an toàn thực phẩm và ổn định cơ học. Hielscher siêu âm homogenizers cung cấp cavitation cường độ cao và lực cắt cao để tiêu diệt vi khuẩn. Thanh trùng siêu âm là một thay thế thanh trùng nhiệt độ thấp rất hiệu quả và hiệu quả. Trứng lỏng tiệt trùng bằng ultrasonication cho thấy ít biến tính protein, mất hương vị thấp hơn, cải thiện tính đồng nhất và hiệu quả năng lượng cao hơn đáng kể.

Đồng nhất trứng lỏng và thanh trùng Áp dụng siêu âm điện với Ultrasonicator UP400ST

Hình thu nhỏ video

 

Sức mạnh tổng hợp của siêu âm với nhiệt độ và áp suất

Ultrasonication thường hiệu quả hơn khi kết hợp với các phương pháp chống vi khuẩn khác, chẳng hạn như:

  • nhiệt sonication, ví dụ: nhiệt và siêu âm
  • mano-sonication, áp suất ví dụ và siêu âm
  • Mano-nhiệt sonication, áp suất ví dụ: nhiệt và siêu âm

Khuyến cáo sử dụng kết hợp siêu âm với nhiệt và/hoặc áp suất đối với Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae và Aeromonas hydrophila.

Ultrasonics vs Kỹ thuật bảo quản thực phẩm khác

Không giống như các quá trình nhiệt và không nhiệt khác, chẳng hạn như đồng nhất áp suất cao, thanh trùng nhiệt, áp suất thủy tĩnh cao (HP), carbon dioxide nén (cCO2) và carbon dioxide siêu tới hạn (ScCO2), xung điện trường cao (HELP) hoặc lò vi sóng, siêu âm có thể dễ dàng kiểm tra trong phòng thí nghiệm hoặc quy mô băng ghế dự bị – tạo ra kết quả có thể tái tạo để mở rộng quy mô. Cường độ và đặc điểm xâm thực có thể dễ dàng thích nghi với quy trình khai thác cụ thể để nhắm mục tiêu các mục tiêu cụ thể. Biên độ và áp suất có thể thay đổi trong một phạm vi rộng, ví dụ: để xác định thiết lập khai thác năng lượng hiệu quả nhất.

Các ưu điểm khác liên quan đến việc sử dụng khai thác loại đầu dò siêu âm là dễ dàng xử lý chiết xuất, thực hiện nhanh chóng, không có dư lượng, năng suất cao, thân thiện với môi trường, nâng cao chất lượng và ngăn ngừa suy thoái chiết xuất.
(xem Chemat và cộng sự, 2011)

Ưu điểm của chế biến thực phẩm siêu âm
 

  • Khai thác hoàn chỉnh hơn
  • Bảo quản không nhiệt
  • Năng suất cao hơn
  • Chất dinh dưỡng cao, chất lượng thực phẩm cao cấp
  • quá trình nhanh chóng
  • Quá trình lạnh / không nhiệt
  • Dễ dàng và an toàn để vận hành
  • bảo trì thấp
Đầu dò siêu âm có hiệu quả cao cho việc khai thác không nhiệt của nấm dược liệu như Chaga. Video này cho thấy việc khai thác toàn phổ nhanh chóng từ chaga bằng cách sử dụng ultrasonicator UP100H.

Khai thác nấm - Chiết xuất nấm Chaga lạnh bằng Ultrasonication

Hình thu nhỏ video

Ultrasonicators hiệu suất cao để khai thác và preseravation

Hielscher Ultrasonics thiết kế, sản xuất và phân phối ultrasonicators hiệu suất cao để khai thác hiệu quả và bảo quản. Sử dụng thiết bị siêu âm Hielscher để khai thác và bảo quản thực phẩm là một công nghệ chế biến mạnh mẽ không chỉ có thể được áp dụng an toàn và thân thiện với môi trường mà còn hiệu quả và kinh tế. Hiệu ứng đồng nhất và bảo quản có thể dễ dàng sử dụng cho bất kỳ sản phẩm thực phẩm dạng lỏng hoặc giống như bột nhão nào bao gồm nước ép trái cây và xay nhuyễn (ví dụ: cam, táo, bưởi, xoài, nho, mận) cũng như cho nước sốt rau và súp (ví dụ: sốt cà chua hoặc súp măng tây), sữa, trứng và thịt.
Danh mục đầu tư của chúng tôi về siêu âm homogenizers và máy vắt phạm vi từ cầm tay, thiết bị di động đến hệ thống sản xuất công nghiệp đầy đủ để xử lý nội tuyến khối lượng lớn trên quy mô thương mại.

Thiết kế, Sản xuất và Tư vấn – Chất lượng Sản xuất tại Đức

Hielscher ultrasonicators nổi tiếng với chất lượng cao nhất và tiêu chuẩn thiết kế. Mạnh mẽ và hoạt động dễ dàng cho phép tích hợp trơn tru của ultrasonicators của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi khắt khe dễ dàng được xử lý bởi ultrasonicators Hielscher.

Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt nhấn mạnh vào ultrasonicators hiệu suất cao có công nghệ hiện đại và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, Hielscher ultrasonicators là CE tuân thủ và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.

Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm:

batch Khối lượngTốc độ dòngThiết bị khuyến nghị
0.5 đến 1.5mLN.A.VialTweeter
1 đến 500ml10 đến 200mL / phútUP100H
10 đến 2000mL20 đến 400mL / phútUP200Ht, UP400St
0.1 đến 20L00,2 đến 4L / phútUIP2000hdT
10 đến 100L2 đến 10L / phútUIP4000hdT
15 đến 150L3 đến 15L / phútUIP6000hdT
N.A.10 đến 100L / phútUIP16000
N.A.lớn hơnCụm UIP16000

Liên hệ chúng tôi! / Hỏi chúng tôi!

Yêu cầu thêm thông tin

Vui lòng sử dụng mẫu dưới đây để yêu cầu thêm thông tin về bộ vi xử lý siêu âm, ứng dụng và giá cả. Chúng tôi sẽ vui mừng để thảo luận về quá trình của bạn với bạn và để cung cấp cho bạn một hệ thống siêu âm đáp ứng yêu cầu của bạn!










Homogenizers siêu âm cao cắt được sử dụng trong phòng thí nghiệm, bench-top, thí điểm và chế biến công nghiệp.

Hielscher Ultrasonics sản xuất hiệu suất cao siêu âm homogenizers cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ tương và khai thác trên phòng thí nghiệm, thí điểm và quy mô công nghiệp.



Văn học/tài liệu tham khảo

Sự kiện đáng biết

Siêu âm di động tan rã

Dưới sự sonication cường độ cao, enzyme hoặc protein có thể được giải phóng từ các tế bào hoặc bào quan dưới tế bào do sự tan rã của tế bào. Trong trường hợp này, hợp chất được hòa tan vào dung môi được bao bọc trong một cấu trúc không hòa tan. Để giải nén nó, màng tế bào phải bị phá hủy. Sự gián đoạn tế bào là một quá trình nhạy cảm, bởi vì khả năng của thành tế bào chịu được áp suất thẩm thấu cao bên trong. Kiểm soát tốt sự gián đoạn tế bào là cần thiết, để tránh sự giải phóng không bị cản trở của tất cả các sản phẩm nội bào bao gồm các mảnh vụn tế bào và axit nucleic, hoặc biến tính sản phẩm.
Ultrasonication đóng vai trò như một phương tiện nổi điều khiển cho sự tan rã của tế bào. Đối với điều này, những tác động cơ học của siêu âm cung cấp thâm nhập nhanh hơn và hoàn chỉnh các dung môi vào các vật liệu tế bào và cải thiện khối lượng chuyển nhượng. Siêu âm khả năng đâm xuyên lớn hơn của một dung môi thành một mô thực vật và cải thiện việc chuyển giao hàng loạt. sóng siêu âm tạo cavitation phá vỡ thành tế bào và tạo điều kiện cho sự ra đời của các thành phần ma trận.

Ultrasonically cải thiện chuyển khối lượng thúc đẩy khai thác

Nói chung, siêu âm có thể dẫn đến sự thẩm thấu màng tế bào thành các ion, và nó có thể làm giảm đáng kể tính chọn lọc của màng tế bào. Hoạt động cơ học của siêu âm hỗ trợ sự khuếch tán dung môi vào mô. Khi siêu âm phá vỡ thành tế bào một cách cơ học bởi các lực cắt xâm thực, nó tạo điều kiện cho việc chuyển từ tế bào vào dung môi. Việc giảm kích thước hạt bằng cách xâm thực siêu âm làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa pha rắn và pha lỏng.

Siêu âm ly giải và bất hoạt E.coli

Để sản xuất một lượng nhỏ protein tái tổ hợp cho việc nghiên cứu và mô tả các đặc tính sinh học của chúng, E.coli là vi khuẩn được lựa chọn. Các thẻ tinh chế, ví dụ như đuôi polyhistidine, beta-galactosidase hoặc protein liên kết maltose, thường được kết hợp với các protein tái tổ hợp để làm cho chúng có thể tách ra khỏi chiết xuất tế bào với độ tinh khiết đủ cho hầu hết các mục đích phân tích. Ultrasonication cho phép tối đa hóa việc phát hành protein, đặc biệt là khi năng suất sản xuất thấp và để bảo tồn cấu trúc và hoạt động của protein tái tổ hợp.

Siêu âm oxy hóa

Ở cường độ được kiểm soát, việc áp dụng siêu âm để biến đổi sinh học và lên men cũng có thể dẫn đến quá trình xử lý sinh học tăng cường, do các hiệu ứng sinh học gây ra và do chuyển khối lượng tế bào được tạo điều kiện. Ảnh hưởng của ứng dụng siêu âm có kiểm soát (20kHz) đối với quá trình oxy hóa cholesterol thành cholestenone bằng cách nghỉ ngơi các tế bào của Rhodococcus erythropolis ATCC 25544 (trước đây là Nocardia erythropolis) đã được Bar (1987) nghiên cứu.
Hệ thống này là điển hình của sự biến đổi vi sinh vật của sterol và steroid trong đó chất nền và các sản phẩm là chất rắn không tan trong nước. Do đó, hệ thống này khá độc đáo ở chỗ cả tế bào và chất rắn đều có thể chịu tác dụng của siêu âm. Ở cường độ siêu âm đủ thấp để bảo tồn tính toàn vẹn cấu trúc của các tế bào và duy trì hoạt động trao đổi chất của chúng, Bar đã quan sát thấy sự gia tăng đáng kể tốc độ động học của biến đổi sinh học trong bùn vi sinh vật là cholesterol 1,0 và 2,5 g / L khi sonicated trong 5s mỗi 10mn với công suất đầu ra 0,2W / cm². Siêu âm cho thấy không có tác dụng đối với quá trình oxy hóa enzyme của cholesterol (2,5g / L) bởi cholesterol oxidase.


Siêu âm hiệu suất cao! Phạm vi sản phẩm của Hielscher bao gồm toàn bộ quang phổ từ máy siêu âm phòng thí nghiệm nhỏ gọn trên các đơn vị băng ghế dự bị đến các hệ thống siêu âm công nghiệp đầy đủ.

Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ Phòng thí nghiệm đến kích thước công nghiệp.


Chúng tôi sẽ rất vui khi thảo luận về quá trình của bạn.

Hãy liên hệ.