Tác động của siêu âm đối với các loại đậu và hạt

Xử lý siêu âm đã trở thành một công nghệ quan trọng trong việc điều chỉnh, xử lý và phân tích các nguyên liệu thực vật như đậu lăng và các loại đậu. Thông qua hiện tượng cavitation âm thanh và lực cơ học được kiểm soát, quá trình siêu âm giúp tăng cường quá trình hydrat hóa, đẩy nhanh quá trình chiết xuất, thay đổi cấu trúc vi mô và cải thiện quá trình truyền khối. Những tác động này rất hấp dẫn đối với nghiên cứu hạt giống, khoa học thực phẩm, nông nghiệp, chế biến sinh học và nghiên cứu phân tích.

Xử lý siêu âm hạt giống và hạt đậu ở mọi quy mô

Một ưu điểm nổi bật của siêu âm công suất là khả năng kiểm soát chính xác biên độ, cường độ và lượng năng lượng đầu vào, đặc biệt khi sử dụng thiết bị siêu âm Hielscher.’ Các máy siêu âm dạng đầu dò. Các hệ thống này – Có sẵn cho quy mô phòng thí nghiệm, quy mô thử nghiệm và quy mô công nghiệp. – Cho phép thực hiện các quy trình có thể tái tạo và điều chỉnh được, từ việc kích thích nảy mầm hoặc nảy mầm nhẹ nhàng thông qua quá trình hydrat hóa nhanh chóng và kích hoạt enzyme đến việc chiết xuất dinh dưỡng hiệu quả.

Hiện tượng cavitation âm thanh và tác động của nó đối với vật liệu họ đậu

Sonication dựa trên hiện tượng cavitation âm thanh. – Sự hình thành và sụp đổ nhanh chóng của các bong bóng vi mô trong chất lỏng. Các tia vi mô, lực cắt và dao động áp suất được tạo ra tương tác với mô của đậu lăng và các loại đậu khác theo những cách rất cụ thể.

Ba cơ chế chính xác định tác động lên hạt giống:

1. Tăng cường hydrat hóa

   Hiện tượng cavitation làm gián đoạn lớp biên giữa nước và bề mặt hạt, từ đó tăng cường quá trình vận chuyển nước vào vỏ hạt và lá mầm.

   Các tác động bao gồm:

   • Ngâm/hấp thụ nước nhanh hơn
   • Sưng đều hơn
   • Cải thiện quá trình khuếch tán nước qua lớp vỏ hạt
2. Sonoporation và những thay đổi vi cấu trúc
   Áp lực cơ học từ sự vỡ của các bong bóng cavitation tạo ra các lỗ nano và vi mô trên vỏ hạt và các mô bên trong. – được gọi là sonoporation.

   Hậu quả:

   • Tăng độ thấm
   • Quá trình hòa tan hoặc hấp thu các chất tan diễn ra nhanh hơn.
   • Tăng cường khả năng tiếp cận enzym
   • Tiềm năng nảy mầm được cải thiện
3. Tăng cường quá trình chiết xuất
   Siêu âm giúp giải phóng:
   • Protein
   • Polyphenol
   • Dầu và lipid
   • Chất xơ trong chế độ ăn uống
   • Hợp chất hoạt tính sinh học

Điều này là do sự phá vỡ thành tế bào, tăng cường khả năng thấm của dung môi và tăng cường quá trình truyền khối.
 

Tóm tắt sơ đồ về tác động của siêu âm đối với hạt giống và cơ chế tác động.
Nghiên cứu và thiết kế: ©Nogueira et al., 2023

Ảnh hưởng của biên độ và cường độ siêu âm đối với hạt giống

Độ lớn sóng siêu âm quyết định trực tiếp lượng năng lượng cơ học truyền vào hạt giống. Việc điều chỉnh độ lớn sóng siêu âm cho phép người vận hành tinh chỉnh quy trình phù hợp với độ nhạy và mục đích của ứng dụng. Tất cả các thiết bị siêu âm Hielscher đều cho phép điều chỉnh độ lớn sóng siêu âm một cách chính xác, khiến chúng trở thành công cụ đa năng cho quá trình ngâm hạt, nảy mầm và chiết xuất dinh dưỡng.

Độ lớn thấp – Lý tưởng cho việc ngâm hạt giống & Hấp thụ

• Sự tạo bọt nhẹ nhàng
• Tăng cường hydrat hóa bằng sonoporation, nhưng không gây tổn thương mô.
• Quá trình ngâm hạt có kiểm soát để kích thích nảy mầm
• Kích hoạt các con đường chuyển hóa
• Tỷ lệ nảy mầm được cải thiện và sức sống của hạt giống

Hấp thụ nước của hạt – Giai đoạn hấp thụ nước ban đầu trước khi nảy mầm – có thể được tăng tốc và tối ưu hóa một cách chính xác bằng siêu âm:

• Hiện tượng cavitation làm phá vỡ sức căng bề mặt.
• Nước đi vào micropyle một cách hiệu quả hơn.
• Các rào cản liên quan đến trạng thái ngủ nghỉ được làm mềm
• Hạt giống đã được xử lý có tốc độ nảy mầm nhanh hơn và cây con khỏe mạnh hơn.

Độ lớn trung bình – Sửa đổi cấu trúc & Chiết xuất vừa phải

• Tăng cường độ thấm của tế bào
• Sự lỏng lẻo một phần của thành tế bào
• Tăng tốc quá trình hydrat hóa trong chế biến thực phẩm
• Nâng cao hiệu suất chiết xuất mà không cần phá vỡ hoàn toàn mô.

Phù hợp cho:

• Cải thiện độ hòa tan của protein
• Thay đổi tính chất của tinh bột
• Chuẩn bị nguyên liệu cho quá trình lên men

Độ lớn cao – Phá vỡ tế bào & Khai thác

• Sự tạo bọt mạnh mẽ và lực cắt
• Phân tích cấu trúc chi tiết
• Phù hợp nhất cho việc tách protein hoặc chiết xuất các chất phytochemical.
• Sử dụng khi hạt giống không được dự định để duy trì khả năng nảy mầm.

Đây là phạm vi điển hình cho quá trình khai thác công nghiệp của:

• Dầu / Lipid
• Protein và peptit
• Polyphenol
• Sợi chức năng

Máy siêu âm Hielscher cho quá trình ngâm hạt, nảy mầm, hydrat hóa và chiết xuất

Các thiết bị siêu âm Hielscher cung cấp một phương pháp linh hoạt và khoa học vững chắc để xử lý đậu lăng và các loại đậu. Từ việc tăng tốc quá trình hấp thụ nước và kích hoạt hạt giống đến việc nâng cao hiệu quả chiết xuất và cho phép sản xuất nguyên liệu quy mô công nghiệp, siêu âm công suất cao mang lại những lợi ích độc đáo cho cả lĩnh vực nghiên cứu và thương mại.

Với Hielscher Ultrasonics’ Máy siêu âm dạng đầu dò có khả năng điều khiển chính xác – Có sẵn ở quy mô phòng thí nghiệm và quy mô công nghiệp hoàn chỉnh. – Người dùng có thể điều chỉnh các điều kiện xử lý để đạt được sự tăng cường sinh lý nhẹ nhàng hoặc sự phá vỡ cơ học mạnh mẽ – khiến siêu âm trở thành công nghệ nền tảng cho nghiên cứu thực vật thế hệ mới, xử lý nguyên liệu thực phẩm và tinh chế sinh học bền vững.

 
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:

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 của họ. 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 dễ dàng được xử lý bởi Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt nhấn mạnh vào ultrasonicators hiệu suất cao có công nghệ tiên tiến 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.