Мацерация, интензифицирана с ултразвук, за извличане на вкусови и ароматни вещества в масла

Превърнете традиционната мацерация на хранителни масла в бърз, високоефективен процес. За разлика от конвенционалното студено накисване, при което извличането на вкусови и ароматни вещества може да отнеме седмици, ултразвуковата кавитация ускорява масопреноса, за да извлече мощни биоактивни съединения и ароматни профили от растителни суровини за минути.

Кой има полза от ароматизацията и мацерацията чрез ултразвукова обработка?

Мацерацията с помощта на ултразвук превръща седмиците на студено накисване в минути на нетермична обработка с висок добив, като запазва пълния спектър на аромата, антиоксидантите и бионаличността без термично разграждане.
Независимо дали увеличавате мащаба на производството на гурме масла, разработвате козметични формули с чист етикет или създавате мощни растителни екстракти, ултразвуковата обработка осигурява постоянни резултати при различни мащаби, като същевременно елиминира микробния риск и загубите вследствие на окисление.

Кой има полза:

Производители на храни и напитки: Превърнете базовите масла във висококачествени гурме масла, богати на антиоксиданти, с интензивни вкусови и ароматни профили с пълен спектър за минути вместо за седмици.
Марки за козметика и грижа за кожата: Извличайте деликатни, термочувствителни растителни есенции за натурални масла, серуми и балсами, като запазвате летливите съединения и активните фитохимични вещества.
Производители на билкови хранителни добавки и растителни екстракти: Увеличете максимално добива на полифеноли, етерични масла и олеорезини за функционални храни и хранителни добавки чрез нетермична обработка без разтворители.
Производители на занаятчийски напитки и ликьори: Постигнете бързо и равномерно извличане на съставките на пресни растителни суровини в спиртни напитки, тинктури и оцети, като предотвратявате окислителното разграждане и микробната развала.

Открийте как ултразвуковата обработка ускорява вашата екстракция!

Производство на висококачествени масла с извлечени растителни съставки чрез ултразвукова екстракция

Като нетермичен процес ултразвуковата обработка е идеалното решение за ценни масла носители (като зехтин екстра върджин, масло от авокадо и масла от семена). Тя запазва термочувствителните летливи вещества, полифенолите и етеричните масла, които често се губят при термична обработка, и води до гурме продукт с превъзходен аромат, повишена стабилност през срока на годност и подобрена бионаличност.

Ултразвукова мацерация и ароматизация

Ултразвуковото накисване ускорява освобождаването на фитохимични вещества и вкусови и ароматни съединения от растителни суровини (билки, подправки, плодове) директно в хранителните масла. Благодарение на интензивните ефекти на ултразвуковата кавитация биоактивните съединения се диспергират хомогенно в маслената матрица. Това подобрява еднородността на продукта и значително повишава бионаличността на съединенията, които подпомагат здравето, тъй като маслото ефективно разтваря тези липофилни вещества.

В тази презентация Ви запознаваме с производството на растителни екстракти. Обясняваме предизвикателствата при производството на висококачествени растителни екстракти и как ултразвуковият процесор може да Ви помогне да ги преодолеете. Презентацията показва как работи ултразвуковата екстракция. Ще научите какви предимства можете да очаквате от използването на ултразвуков процесор за екстракция и как да внедрите ултразвуков екстрактор в производството си на екстракти.

Ултразвукова мацерация в сравнение с традиционните методи

Традиционната мацерация е пасивен процес на „студено“ накисване. Растителният материал се суспендира в разтворител и се оставя да престои, което позволява на деликатните, летливи есенции да се освобождават естествено за период от няколко седмици до месеци. Макар че така се избягва термично увреждане, процесът е бавен и качеството често се влошава вследствие на окисление.

Гледайте сравнението: ултразвукова екстракция спрямо конвенционална мацерация

Видеото по-долу демонстрира превъзходството на ултразвуковата обработка, като сравнява ултразвукова и конвенционална екстракция на пресни листа от теснолист живовляк във вода: докато конвенционалната мацерация изисква 20 дни за получаване на мощен екстракт (често с кафеникав оттенък, показателен за окислително разграждане), ултразвуковата екстракция получава висококачествен екстракт с наситен зелен цвят само за секунди.

В това кратко видео сравняваме ултразвуковата екстракция със студена вода с ултразвуковия апарат със сонда Hielscher UP200Ht и традиционната мацерация в продължение на 20 дни. Докато конвенционалната мацерация изисква седмици за извличане на биоактивни съединения от пресни листа на теснолист живовляк, ултразвуковата екстракция със сонда ги освобождава само за секунди. При сравнение на традиционно мацерирания екстракт с ултразвуковия екстракт ясно се вижда, че полученият с ултразвук екстракт има наситен зелен цвят, докато мацерираният екстракт е с кафеникав оттенък, което предполага окислително разграждане на биоактивните съединения. Наситеният зелен цвят на ултразвуковия екстракт от теснолист живовляк подчертава по-високата ефективност на ултразвуковата технология при получаването на пълноспектърен екстракт. Ултразвуковата екстракция на растителни суровини е по-бърза, дава по-силен екстракт и е по-ефективна. Високоефективната ултразвукова екстракция с UP200Ht осигурява пълноспектърен екстракт от теснолист живовляк.

Как ултразвуковата обработка интензифицира мацерацията?

Ултразвуковата обработка значително интензифицира етапа на мацерация, като предизвиква интензивно микросмесване и турбулентност в мацерационната смес. Ултразвуковата обработка може драстично да ускори традиционната мацерация, която отнема седмици или месеци – постигайки същите резултати при извличането на вкусови и ароматни вещества в рамките на няколко минути. Като нетермичен, механичен метод ултразвуковата мацерация увеличава масопреноса и запазва термолабилните биоактивни съединения, като летливи вещества, полифеноли и други фитохимични вещества. Това прави ултразвуковата мацерация уникална техника за бързо и ефективно производство на висококачествени мацерати.
Друго предимство на ултразвуковата мацерация е използването на пресен растителен материал. При традиционната мацерация може да се използва пресен материал, но той е податлив на микробна развала, тъй като растителният материал трябва да остане в маслото за много дълги периоди. Ултразвуковата мацерация е бърз процес с продължителност няколко минути, което означава, че няма дълъг период за микробен растеж. Освен това ултразвуковата кавитация е добре известна със способността си да разрушава и инактивира микробните клетки и по този начин допринася за стабилността на мацерата.

Доказано е, че масла, ароматизирани с ултразвук, като зехтин екстра върджин или слънчогледово масло, имат по-висока стабилност, тъй като добавените антиоксиданти от билките намаляват първичното окисление на мастните киселини. Риганът, мащерката, лютите чушки, чесънът, дафиновият лист, босилекът, маслиновите листа, градинският чай, теснолистият живовляк, лавандулата, розмаринът, ментата, лимонът, портокалът, както и други плодове, листа, цветове, корени, семена и кора са богати на етерични масла, полифеноли, флавоноиди и други биоактивни съединения. Ултразвуковата мацерация и ароматизация е ефективен, бърз и безопасен метод за подобряване на хранителните масла, който им осигурява по-високо съдържание на антиоксиданти и полифеноли, подобрена окислителна стабилност и богат вкусов и ароматен профил.

Предимства на ултразвуковата ароматизация:

Пълно извличане на вкусовите и ароматните вещества
Бърз процес
Нетермичен, щадящ процес
Без разтворители

Придаването на вкус и аромат на хранителни масла чрез ултразвукова мацерация е мощен и бърз процес за подобряване на маслата и производство на така наречените „гурме масла“. Чрез по-широка гама от вкусове и аромати ултразвуковата ароматизация добавя допълнителна стойност към маслените продукти.

Видеоклипът показва екстракция на нарязан и изсушен розмарин в смес от вода и етанол при ниски температури със сондовия соникатор Hielscher UP400St. Hielscher UP400St е високопроизводителен ултразвуков процесор, предназначен за различни приложения, включително подготовка на проби и екстракционни процеси.

Промишлени ултразвукови апарати за обработка на растителни масла

Ултразвуковите процесори с висока мощност вече се използват широко в хранителната промишленост за извличане на вкусови и ароматни вещества и биоактивни съединения, за емулгиране на масла с течности на водна основа или за хомогенизиране на различни материали. При ароматизираните хранителни масла екстракцията с помощта на ултразвук позволява производството на висококачествени масла с интензивен, пълен вкусов и ароматен профил. Същевременно ултразвуковата мацерация и ароматизация се отличава като бърз, удобен, безопасен и икономически ефективен метод.
За мацерация, извличане на вкусови и ароматни вещества и ароматизация с помощта на ултразвук могат да се използват цели подправки (т.е. листа, цветове, семена, кора и др.), смлени подправки (т.е. прах), етерични масла или олеорезин.
Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови апарати от лабораторен и настолен до пълен промишлен мащаб с капацитет за обработка от няколко тона на час.
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати:

Обем на партидата	Дебит	Препоръчителни устройства
1 до 500mL	10 до 200mL/min	UP100H
10 до 2000mL	20 до 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 до 20L	0,2 до 4L/min	UIP2000hdT
10 до 100L	2 до 10L/min	UIP4000hdT
n.a.	10 до 100L/min	UIP16000
n.a.	по-голям	група от UIP16000hdT

Свържете се с нас! / Попитайте ни!

Литература/Източници

Manganiello R., Pagano M., Nucciarelli D., Ciccoritti R., Tomasone R., Di Serio M.G., Giansante L., Del Re P., Servili M., Veneziani G. (2021): Влияние на ултразвуковата технология върху качествените свойства на италианския зехтин екстра върджин. Foods. 2021 Nov 22;10(11):2884.
Maarit J. Rein, Mathieu Renouf, Cristina Cruz‐Hernandez, Lucas Actis‐Goretta, Sagar K. Thakkar, Marcia da Silva Pinto (2013): Бионаличност на биоактивните съединения в храните: предизвикателен път към биоефективността. British Journal of Clinical Pharmacology 2013 Mar; 75(3): 588–602.
Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Партидна и непрекъсната екстракция с помощта на ултразвук на листа от болдо (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750–5764.
Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Фитохимично профилиране на екстракти от цветове и листа на Sambucus nigra L. и техният антимикробен потенциал срещу патогени по бадемовите дървета. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Екстракция с помощта на импулсен ултразвук като алтернативен метод на конвенционалната мацерация за извличане на полифенолната фракция от пъпки на Ribes nigrum: нова категория хранителни добавки, предложена от проекта FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019
Antonia Tamborrino, Agnese Taticchi, Roberto Romaniello, Claudio Perone, Sonia Esposto, Alessandro Leone, Maurizio Servili (2021): Оценка на конфигурацията на инсталация за извличане на зехтин с внедрена ултразвукова машина с висока мощност. Ultrasonics Sonochemistry, том 73, 2021.

Свързани теми

Често задавани въпроси за ултразвуковата мацерация и ароматизация

Какво е ултразвукова мацерация и по какво се различава от традиционната мацерация?

Ултразвуковата мацерация (известна още като екстракция с помощта на ултразвук) е техника за интензифициране на процеса, която използва звукови вълни с висок интензитет за ускоряване на извличането на вкусови и ароматни съединения, етерични масла и биоактивни фитохимични вещества от растителни суровини в разтворител, като хранително масло. За разлика от традиционната студена мацерация, която разчита на бавна дифузия и може да отнеме седмици или месеци, ултразвуковата кавитация бързо разрушава растителните клетъчни стени. Това освобождава съединенията за минути или часове, което води до значително по-бърз процес, по-висок добив и по-мощен екстракт.

Какви са основните предимства на използването на ултразвукова обработка за придаване на вкус и аромат на хранителни масла?

Ултразвуковата ароматизация предлага няколко основни предимства за производителите на масла:

Бърза обработка: Намалява времето за накисване от седмици до минути.
Нетермична обработка без разтворители: Запазва термочувствителните летливи съединения и деликатните вкусове и аромати без използване на вредни разтворители.
По-висок добив и бионаличност: Увеличава максимално извличането на полифеноли, антиоксиданти и етерични масла, като осигурява равномерното им диспергиране в маслената матрица за по-добро усвояване.
Подобрена стабилност: Извлечените естествени антиоксиданти от растителни суровини (като розмарин или мащерка) помагат за предотвратяване на първичното окисление на мастните киселини, удължавайки срока на годност на маслото.
Микробиологична безопасност: Бързият процес свежда до минимум риска от микробна развала, а ултразвуковата кавитация може да помогне за инактивирането на определени микробни клетки.

Кои видове хранителни масла и растителни суровини са най-подходящи за ултразвукова мацерация?

Ултразвуковата мацерация е изключително универсална и е приложима за почти всяко хранително масло носител, включително зехтин екстра върджин, масло от авокадо, слънчогледово масло, рапично масло (канола) и кокосово масло. Чрез накисване могат да се извличат съставките на широка гама растителни суровини, като босилек, розмарин, мащерка, люти чушки, чесън, лавандула, цветове от бъз, цитрусови плодове и различни подправки. Могат ефективно да се използват както пресни, така и сушени растителни материали, а също и прахове и олеорезини.

Нетермичен процес ли е ултразвуковата мацерация? Защо това е важно?

Да, ултразвуковата мацерация се счита за нетермичен или „студен“ метод на обработка. Въпреки че самият процес може да предизвика леко локално нагряване поради акустичната енергия, то се контролира внимателно, за да остане ниско като цяло, предотвратявайки термичното разграждане на деликатните съединения. Това е от решаващо значение за извличането на летливи ароматни вещества, етерични масла и термолабилни биоактивни съединения (като определени витамини и антиоксиданти), които иначе биха се разрушили или изпарили при използване на традиционни методи за екстракция, основани на нагряване.

Как ултразвуковата мацерация подобрява стабилността и срока на годност на маслата с извлечени растителни съставки?

Освен простото придаване на вкус и аромат, ултразвуковата мацерация извлича естествени съединения, богати на антиоксиданти (като полифеноли и флавоноиди), от растителни суровини като розмарин, риган и маслинови листа директно в маслото. Тези антиоксиданти действат като естествени консерванти, като неутрализират свободните радикали и значително намаляват първичното окисление на мастните киселини в маслото, като по този начин повишават окислителната му стабилност и удължават срока му на годност.

Може ли ултразвуковата мацерация да се мащабира от лабораторно до пълно промишлено производство?

Категорично да. Технологията за ултразвукова екстракция е напълно мащабируема. Hielscher Ultrasonics предлага пълна гама ултразвукови апарати – от компактни лабораторни устройства (напр. UP100H) за научноизследователска и развойна дейност и малки партиди, през пилотни системи (напр. UIP2000hdT), до здрави промишлени процесори за работа в линия (напр. UIP4000hdT, UIP16000), способни да обработват няколко тона масло на час. Това позволява безпроблемен трансфер на технологията и постоянни резултати от лабораторния плот до пълномащабното производство.

Безопасно ли е да се използва ултразвукова мацерация за производство на гурме масла или масла, ароматизирани чрез „студено накисване“, за хранителна консумация?

Да, това е безопасен и широко прилаган метод в хранителната промишленост. Тъй като процесът е без разтворители и нетермичен, той отговаря на стандартите за чист етикет. Извлечените растителни съставки и получените масла запазват естествените си свойства и пригодността си за хранителна употреба. Ултразвуковите апарати, използвани при обработката на храни, са проектирани с хигиенични компоненти (често от неръждаема стомана, подходяща за контакт с храни) и могат лесно да се почистват и дезинфекцират, за да отговарят на строгите разпоредби за безопасност на храните.

Какво е мацерация?

Традиционният процес на мацерация, при който масла като зехтин или слънчогледово масло се обогатяват с ароматните съединения и етеричните масла на растителни суровини (напр. подправки, билки, плодове и др.), е процес на извличане чрез накисване на растителния материал в маслото. Това е много бавен процес, който отнема от няколко седмици до няколко месеца, тъй като масопреносът между твърдия растителен материал и маслото е бавен. Друг фактор, който обуславя бавния ход на традиционната мацерация, е температурата по време на мацерацията. При студеното накисване суспензията от растителен материал и масло се поддържа при стайна температура, за да се предотврати термичното разграждане на чувствителните летливи съединения, олеорезините и етеричните масла. Тези фактори забавят процеса и го правят много времеемък.
Процесът на мацерация може да се използва за обогатяване на хранителни масла, както и на масла и тинктури за грижа за кожата, лечебни тинктури и алкохолни напитки. Често използваните билки и подправки за мацерация в масла и тинктури включват мента, босилек, люти чушки, розмарин, мащерка, ванилия, канела, лавандула, цветове от бъз, невен, жълт кантарион, облепиха и много други.
Често използваните масла за мацерация са зехтин, слънчогледово, кокосово, жожобово, рапично, ленено или конопено масло. За приготвяне на тинктури или алкохолни напитки като течност се използва алкохол.

Какво представляват етеричните масла?

Етеричното масло е концентрирана хидрофобна течност, съдържаща летливи химични съединения от растителни суровини. Етеричните масла са известни още като летливи масла, ефирни масла, aetherolea. Етеричните масла често се назовават според растението, от което са извлечени, като розово масло, масла от чаено дърво или бергамотово масло. Етеричните масла се наричат „етерични“, защото съдържат „есенцията“ на аромата на растението. При етеричните масла английският термин „essential“ не означава, че маслото е незаменимо съединение, както при термините „незаменима аминокиселина“ или „незаменима мастна киселина“, които се наричат така, защото са необходими за храненето на даден жив организъм. Етеричните масла се произвеждат чрез дестилация, хидродестилация, екстракция с разтворител или пресоване. Ултразвуковата обработка често се използва за интензифициране и ускоряване на екстракцията и за увеличаване на добива на етерично масло.
Прочетете повече за ултразвуковата хидродестилация на етерични масла!

Какво представляват олеорезините?

Олеорезините са естествена комбинация от масло и смола в растенията. Като силно концентрирани вещества олеорезините са полутвърди екстракти, съставени от смола, разтворена в етерично и/или тлъсто масло (триглицериди).
За разлика от етеричните масла олеорезините са богати на по-тежки, по-слабо летливи и липофилни съединения, като смоли, восъци, мазнини и тлъсти масла.
Олеорезини могат да се приготвят от подправки като босилек, чушки, кардамон, семена от целина, канелена кора, цветни пъпки от карамфил, сминдух, елов балсам, джинджифил, джамбу, лабданум, мускатов цвят, майорана, индийско орехче, магданоз, пипер (черен/бял), пимента (бахар), розмарин, градински чай, чубрица, мащерка, куркума, ванилия, листа от западноиндийски дафинов пипер. Използваните разтворители са неводни и могат да бъдат полярни (т.е. алкохоли) или неполярни (т.е. въглеводороди, въглероден диоксид). Методът на ултразвукова екстракция е съвместим с тези разтворители и ускорява екстракцията и увеличава добива.
Както етеричните масла, така и олеорезините са отлични естествени вещества, които могат да се добавят като концентрирана вкусова и ароматна съставка към различни храни и напитки. Етеричните масла и олеорезините се изолират от растения чрез екстракция (напр. екстракция с помощта на ултразвук) и последваща дестилация. Билки, подправки и други растителни материали се използват като суровини за производството на етерични масла и олеорезини.