استخلاص الزيوت الصالحة للأكل بالموجات فوق الصوتية
تُستخدم الزيوت الصالحة للأكل في تطبيقات متعددة في الطهي وإنتاج الأغذية. ويمنع الاستخلاص الميكانيكي للزيوت الصالحة للأكل تدهور هذه الزيوت. ويُعد استخلاص الزيوت الصالحة للأكل بالموجات فوق الصوتية طريقة متفوقة لتحرير الزيوت من البذور والنوى والثمار. وبوصفه تقنية استخلاص غير حرارية، يتيح الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية إنتاج زيوت صالحة للأكل عالية الجودة تتميز بمردود أعلى ووقت معالجة أقصر.
تكثيف إنتاج الزيوت الصالحة للأكل بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية
يُستخدم الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع لتحرير المواد القيّمة الموجودة داخل الخلايا من المواد النباتية. وتشمل المستخلصات المستهدفة الدهون / الأحماض الدهنية والبروتينات والفيتامينات والبوليفينولات وغيرها من المركبات النشطة حيويًا. وبوصفه تقنية لتكثيف العمليات، يزيد استخلاص الزيوت الصالحة للأكل بالموجات فوق الصوتية، مثل زيت الزيتون البكر الممتاز وزيت الأفوكادو وزيت بذور دوار الشمس وزيت بذور الكتان وغيرها، مردود الزيت المستخلص (الأحماض الدهنية)، ويقلل وقت الاستخلاص، ويخفض استهلاك المذيبات أو يجنّبه. وبوصف الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية تقنية غير حرارية، يستند مبدأ عمله إلى ظاهرة التجويف الصوتي. ويولّد التجويف الصوتي، المعروف أيضًا بالتجويف فوق الصوتي، قوى قص شديدة تُفكك جدران الخلايا وتزيد انتقال الكتلة بين داخل الخلية والمذيب المحيط بها. وهذا يجعل الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية تقنية متفوقة لتحرير المركبات المحتجزة داخل الخلايا النباتية وعزلها.
- مردود أعلى
- وقت استخلاص أقصر
- عدم استهلاك المذيبات أو تقليل استهلاكها
- عملية غير حرارية
- جودة غذائية عالية
- سهل وآمن الاستخدام
- عائد سريع على الاستثمار
جهاز الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية UIP4000hdT مُركّب في معصرة زيتون لتحسين إنتاج زيت الزيتون البكر الممتاز
دراسات حالة حول استخلاص الزيوت الصالحة للأكل بالموجات فوق الصوتية
اختُبر الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية وثبتت كفاءته مع بذور وثمار زيتية متنوعة.
استخلاص زيت دوار الشمس بالموجات فوق الصوتية
بحث Moradi وآخرون (2018) تأثير الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية في مردود الزيت وتركيبة العناصر الغذائية من بذور دوار الشمس المقشّرة وغير المقشّرة. واستخدموا جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية UP400S (400watts, 24kHz) لاستخلاص زيت دوار الشمس من بذوره باستخدام الهكسان النظامي (n-hexane) مذيبًا.
ولتقييم نتائج الاستخلاص، استُخلص الزيت أيضًا بالاستخلاص التقليدي بالمذيبات على دفعات وباستخلاص سوكسليت، باستخدام الهكسان النظامي في جميع طرق الاستخلاص.
حقق استخلاص زيت دوار الشمس بالموجات فوق الصوتية أعلى مردود للزيت، إذ بلغ 45.44 ± 0.27% و23.71 ± 0.22% لبذور دوار الشمس غير المقشّرة والمقشّرة، على التوالي. وتبقّى في كُسب دوار الشمس المستنفد بالموجات فوق الصوتية أقل من 4% و5% من الزيت المتبقي للبذور غير المقشّرة والمقشّرة، على التوالي.
انخفض وقت الاستخلاص المطلوب عند تطبيق الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية إلى 105 min فقط، بينما استغرق استخلاص سوكسليت 6 hrs، واستغرق الاستخلاص بالمذيبات على دفعات وقت معالجة قدره 10 hrs.
أظهر تحليل الاستشراب الغازي أن الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية يحسّن بدرجة ملحوظة جودة الزيوت المستخلصة وحمض α-لينولينيك.
مخطط الاستشراب الغازي للزيت المستخلص من بذور دوار الشمس المقشّرة بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية
الدراسة والرسم البياني من إعداد: Moradi وآخرون 2018
استخلاص زيت الزيتون البكر الممتاز بالموجات فوق الصوتية
دمج Servili وآخرون (2019) جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية بقدرة 4kW، وهو UIP4000hdT ، في خط تقليدي لعجن عجينة الزيتون لإنتاج الزيت. وتُحسّن المعالجة الميكانيكية لعجينة الزيتون بالموجات فوق الصوتية أداء عملية الاستخلاص، مما يزيد قدرة معاصر زيت الزيتون على الاستخلاص. ونظرًا إلى أهمية الضغط، أُجريت المعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام خلية التدفق بالموجات فوق الصوتية المزودة بـ cascatrode عند ضغط 3.5 bar. ولم يتسبب الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية في أي تغييرات في معايير الجودة القانونية الرئيسية، وأظهر تأثيرًا إيجابيًا في التركيبة الفينولية لزيت الزيتون البكر الممتاز (EVOO) عند ضغط مرتفع قدره 3.5 bar. ويؤدي عجن عجينة الزيتون بمساعدة الموجات فوق الصوتية إلى مردود أعلى وتحسين التركيبة الفينولية لزيت الزيتون البكر الممتاز (EVOO).
انقر هنا لقراءة المزيد عن عجن عجينة الزيتون بمساعدة الموجات فوق الصوتية لإنتاج زيت الزيتون البكر الممتاز!
استخلاص زيت الأفوكادو بالموجات فوق الصوتية
أظهر Martinez-Oadilla وآخرون (2018) في دراستهم أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز UIP1000hdT (20kHz, 1000W) لمعالجة هريس الأفوكادو غير المعجون حسّنت قابلية الاستخلاص، مما أتاح استرداد كمية إضافية من الزيت بنسبة 15–24%.
انقر هنا لقراءة المزيد عن استخلاص زيت الأفوكادو بالموجات فوق الصوتية!
استخلاص زيت بذور الكتان بالموجات فوق الصوتية
استخدم Gutte وآخرون (2015) المعالجة بالموجات فوق الصوتية لاستخلاص الزيت من بذور الكتان المطحونة باستخدام الهكسان النظامي (n-hexane) مذيبًا. ويمكن بدلًا منه استخدام ثنائي كلورو الميثان أو الإيثر البترولي أو الإيثانول مذيباتٍ. وحسّن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية مردود الاستخلاص بنسبة 11.5% باستخدام كمية من المذيب مماثلة لتلك المستخدمة في الاستخلاص التقليدي. وأظهر التحليل الاستشرابي عدم وجود تأثيرات ملحوظة، مثل التحلل، على حمض α-لينولينيك (ω-3) نتيجة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية. وتُظهر الدراسة أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية تزيد مردود استخلاص الزيت الصالح للأكل وتقلل وقت الاستخلاص مع الحفاظ على القيمة الغذائية العالية لزيت بذور الكتان.
التأثيرات التآزرية لاستخلاص الزيت بالموجات فوق الصوتية
يمكن تطبيق الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية بوصفه طريقة مستقلة لتحرير الزيت من البذور والثمار الغنية بالزيت، أو دمجه أو إضافته إلى مرافق إنتاج الزيوت الصالحة للأكل التقليدية / القائمة بالفعل لزيادة مردود الزيت وجودته. ويمكن تركيب أنظمة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية بسهولة لتكون معالجة سابقة للعجن أو لاحقة له، أو بالاقتران مع استخلاص سوكسليت، أو بعد مكبس زيت ميكانيكي أو معصرة لولبية.
تتميز معدات الاستخلاص من Hielscher Ultrasonics بسهولة التركيب، ولا تتطلب سوى مساحة صغيرة جدًا (حيز تركيب صغير)، ولذلك يمكن إضافتها إلى معاصر الزيت القائمة. وبفضل متانتها ومواصفاتها الصناعية، صُممت أجهزة المعالجة الصناعية بالموجات فوق الصوتية من Hielscher للتشغيل على مدار 24/7 تحت أحمال عالية وفي بيئات تتطلب أداءً شاقًا.
ارفع مردود الزيت وجودته مع Hielscher Ultrasonics!
UIP4000hdT، جهاز قوي للمعالجة بالموجات فوق الصوتية بقدرة 4kW لاستخلاص الزيوت الصالحة للأكل
أجهزة استخلاص عالية الأداء بالموجات فوق الصوتية لإنتاج الزيوت الصالحة للأكل
تتطلب معالجة الزيوت الصالحة للأكل وفق متطلبات الاستخدام الغذائي على المستوى الصناعي معدات عالية الأداء بالموجات فوق الصوتية لمعالجة تدفقات كبيرة الحجم من البذور الزيتية في نظام تدفق مستمر. وتُعد Hielscher Ultrasonics مورّدًا موثوقًا ذا خبرة طويلة في معدات الاستخلاص عالية الأداء بالموجات فوق الصوتية، التي تُدمج في مصانع تصنيع الأغذية حول العالم.
يمكن التحكم بدقة في أجهزة المعالجة المتطورة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher Ultrasonics، وهي تمنح المشغّل تحكمًا كاملًا في معلمات العملية المهمة، مثل السعة والضغط ودرجة الحرارة ووقت المعالجة بالموجات فوق الصوتية.
تتيح المجموعة الواسعة من الملحقات، مثل السونوترودات (المسابير) وأبواق تعزيز السعة ومفاعلات خلايا التدفق وغيرها من الإضافات، تهيئة نظام الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية خصيصًا للمادة الخام المُعالجة والناتج المستهدف.
تعالج أجهزة المعالجة عالية القدرة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher Ultrasonic بسهولة المعلّقات ذات المحتوى العالي من المواد الصلبة، أي ذات النسبة العالية من المواد الصلبة (البذور) إلى المذيب
التحكم في درجة الحرارة أثناء المعالجة بالموجات فوق الصوتية
بما أن الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية طريقة معالجة غير حرارية، يمكن منع التحلل الحراري للمركبات الغذائية الحساسة للحرارة. وتأتي مفاعلات خلايا التدفق بالموجات فوق الصوتية من Hielscher مزودة بغلاف تبريد لتبديد الحرارة. كما يمكن ضبط الطاقة المُدخلة بدقة بما يلائم ظروف المعالجة المثلى، مثلًا باستخدام وضع التشغيل النبضي لجهاز الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية. ويجنّب استخلاص الزيوت الصالحة للأكل بالموجات فوق الصوتية عند درجات حرارة منخفضة التحلل الناتج عن الحرارة للزيوت المستخلصة، ويقلل فقدان المركبات النشطة حيويًا إلى أدنى حد.
مراقبة عملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية
جميع أجهزة المعالجة الرقمية بالموجات فوق الصوتية من Hielscher – من الأحجام المخبرية إلى الصناعية – مزودة ببرنامج ذكي يسهّل التحكم الدقيق في عملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية ومراقبتها ومراجعتها. ويمكن ضبط السعة وحدّ الطاقة المُدخلة ودورات النبض ووقت المعالجة بالموجات فوق الصوتية مسبقًا عبر البرنامج سهل الاستخدام. وتتيح شاشة اللمس الملونة الوصول بسهولة إلى القائمة والتعامل معها بصورة بديهية. كما يتيح التحكم عن بُعد عبر المتصفح للمشغّل تشغيل نظام الموجات فوق الصوتية ومراقبته عن بُعد.
تُخزّن جميع البيانات المهمة لعملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية (مثل السعة ودرجة الحرارة والضغط والطاقة الصافية والطاقة الإجمالية والوقت والتاريخ) تلقائيًا على بطاقة SD مدمجة. ويحظى التسجيل التلقائي للبيانات بتقدير كبير في صناعتي الأغذية والأدوية، إذ يتيح لمصنّع الأغذية مراجعة ظروف معالجة أي دفعة خضعت للمعالجة بالموجات فوق الصوتية. وهذا يتيح توحيد العمليات والحفاظ على جودة عالية باستمرار للناتج وتطبيق ممارسات التصنيع الجيدة (GMP).
جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية UIP4000hdT لمعالجة البذور الزيتية ضمن خط الإنتاج لتحقيق مردود أعلى من الزيوت الصالحة للأكل عالية الجودة
يمكن لأجهزة المعالجة الصناعية بالموجات فوق الصوتية من Hielscher Ultrasonics توفير سعات عالية جدًا. ويمكن تشغيلها بسهولة وباستمرار بسعات تصل إلى 200µm على مدار 24/7. وللحصول على سعات أعلى، تتوفر سونوترودات مخصصة للموجات فوق الصوتية. وتتيح متانة معدات الموجات فوق الصوتية من Hielscher التشغيل على مدار 24/7 في ظروف عمل شاقة وفي بيئات تتطلب أداءً عاليًا.
يبيّن الجدول أدناه القدرة التقريبية على المعالجة لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500mL | 10 إلى 200mL/min | UP100H |
| 10 إلى 2000mL | 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أكبر | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
المؤلفات / المراجع
- FactSheet Ultrasonic Extraction of Extra Virgin Olive Oil
- Negin Moradi, Masoud Rahimi, Atefeh Moeini, Mohammad Amin Parsamoghadam (2018): Impact of ultrasound on oil yield and content of functional food ingredients at the oil extraction from sunflower. Separation Science and Technology, 53:2, 2018. 261-276.
- Servili M; Veneziani G.; Taticchi A.; Romaniello R.; Tamborrino A.; Leone A.(2019): Low-frequency, high-power ultrasound treatment at different pressures for olive paste: Effects on olive oil yield and quality. Ultrasonics Sonochemistry 59, 2019.
- Krishna B. Gutte, Akshaya K. Sahoo, Rahul C. Ranveer (2014): Effect of ultrasonic treatment on extraction and fatty acid profile of flaxseed oil. Oilseeds & fats Crops and Lipids Journal 22(6) 2015.
- Laura Patricia Martínez-Padilla, Lisa Franke, Xin-Qing Xu, Pablo Juliano (2018): Improved Extraction of Avocado Oil by Application of Sono-Physical Processes. Ultrasonics Sonochemistry 40, Jan. 2018. 720-726.
حقائق جديرة بالمعرفة
الزيوت الصالحة للأكل
تكون الزيوت الصالحة للأكل عادةً سائلة عند درجة حرارة الغرفة، رغم أن بعض الزيوت التي تحتوي على دهون مشبعة، مثل زيت جوز الهند وزيت النخيل وزيت نوى النخيل، قد تكون صلبة. ومعظم الزيوت الصالحة للأكل زيوت نباتية، إلى جانب الزيوت المستخرجة من الثمار، مثل زيت الزيتون وزيت الأفوكادو. وتُستخدم الزيوت النباتية، مثل زيت فول الصويا وزيت الكانولا / زيت بذور اللفت وزيت الذرة وزيت الفول السوداني وزيت السمسم وزيت دوار الشمس وزيت العصفر وزيت النخيل وزيت الخردل وزيت نخالة الأرز وزيت بذور اليقطين وزيت جوز الهند وغيرها من زيوت البذور، على نطاق واسع بوصفها زيوتًا للطهي وفي المنكّهات (مثل تتبيلات السلطات وتتبيلات النقع والصلصات وصلصات التغميس وغيرها). وتُستخدم الزيوت النباتية عادةً في الطهي بديلًا للدهون الحيوانية، مثل الزبدة ودهن الخنزير.
المارغرين بديل شائع للزبدة يعتمد على الزيوت النباتية المكررة (مثل زيوت العصفر أو دوار الشمس أو فول الصويا أو بذور القطن أو بذور اللفت أو الزيتون). اقرأ المزيد عن إنتاج المارغرين بالموجات فوق الصوتية!
يمكن إضفاء نكهات على الزيوت الصالحة للأكل، مثل زيت الزيتون أو زيت بذور اللفت أو زيت دوار الشمس أو زيت بذور العنب، بنقع نباتات عطرية فيها، مثل الأعشاب (كإكليل الجبل والريحان وغيرها) والثمار (كالحمضيات والبرتقال وتوت العليق) والفلفل الحار أو الثوم. وتُستخدم المعالجة بالموجات فوق الصوتية لإثراء الزيوت النباتية بالمستخلصات العشبية عن طريق النقع. اقرأ المزيد عن النقع والنقع الاستخلاصي بالموجات فوق الصوتية!
الزيوت والدهون – الفرق: تكون الدهون صلبة عند درجة حرارة الغرفة، بينما تكون الزيوت سائلة. وتنتمي الدهون غير المشبعة، مثل الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة والأحادية غير المشبعة، إلى فئة الزيوت. وتكون الدهون في معظمها من مصادر حيوانية وتحتوي غالبًا على أحماض دهنية مشبعة. ومن الدهون الشائعة الزبدة ودهن الخنزير والشحم الحيواني.