Produktion af aromastoffer med ultralyd

Ultralydsekstraktion af aromastoffer er en yderst effektiv og bæredygtig proces, der øger udbyttet og samtidig reducerer behandlingstiden betydeligt. Ved at anvende sikre, grønne opløsningsmidler tilbyder ultralydsteknologien en grøn ekstraktionsmetode med forbedret energieffektivitet, hvilket gør den til et miljøvenligt alternativ til traditionelle ekstraktionsteknikker.

Planteekstrakter – forbedret ved sonikering

Ultralydsekstraktion er en kommercialiseret teknik til fremstilling af ekstrakter af høj kvalitet til fødevare- og drikkevareindustrien samt den farmaceutiske og kosmetiske industri.
“Ved hjælp af ultralyd kan fuldstændige ekstraktioner nu gennemføres på få minutter med høj reproducerbarhed, hvilket reducerer forbruget af opløsningsmiddel, forenkler håndtering og oparbejdning, giver højere renhed af slutproduktet, eliminerer efterbehandling af spildevand og kun forbruger en brøkdel af den fossile energi, der normalt kræves til en konventionel ekstraktionsmetode som Soxhlet-ekstraktion, maceration eller Clevenger-destillation. Flere klasser af fødevarekomponenter såsom aromastoffer, pigmenter, antioxidanter og andre organiske forbindelser og mineralforbindelser er blevet ekstraheret, analyseret og formuleret effektivt fra en række forskellige matricer (hovedsageligt animalsk væv, mikroalger, gær, fødevarer og plantematerialer).” [Chemat et al. 2017]

Ultralydsekstraktion anvendes til at fremstille isolater fra plantemateriale. Videoen viser effektiv ekstraktion af smagsstoffer fra chiliflager med UP200Ht.

Som markedsleder har Hielscher Ultrasonics opbygget et omfattende vidensgrundlag om ultralydsekstraktionsprocesser, herunder ekstraktion af krydderier, urter, blomster, frugter og grøntsager til fremstilling af aroma- og duftstoffer. Hielscher Ultrasonics har opnået indgående viden om ekstraktion af forskellige plantematerialer såsom kaffe, safran, druer (vin), eg, teblade, lavendel, mynte, stevia, chilipebre, vanilje, kakao, boldoblade og mange andre.
Ultralydsekstraktionsprocesser kan udføres med næsten alle opløsningsmidler såsom vand, alkohol, vandig ethanol, glycerin, olier, isopropanol, hexan, benzen osv.
Ved fremstilling af aroma- og duftstoffer samt aktive komponenter, der skal anvendes som ingredienser i fødevare- og drikkevareindustrien samt den farmaceutiske industri, kosmetikindustrien og parfumeindustrien, er anvendelsen af ikke-farlige, grønne opløsningsmidler såsom vand og alkohol en stor fordel.

Former for ultralydsekstraktion:

• Sonikering
• Termosonikering
• Manosonikering
• Termomanosonikering
• Ultralydsassisteret Soxhlet-ekstraktion (Sono-Soxhet)
• Ultralydsassisteret superkritisk ekstraktion

Ultralydsmetoden giver bedre ekstraktion sammenlignet med de fleste konventionelle ekstraktionsprocesser, f.eks. maceration, hvad angår procestid, højere udbytte, større energibesparelse, renlighed, sikkerhed og produktkvalitet. Især ved fremstilling af tilsætningsstoffer til fødevarer, drikkevarer, lægemidler og kosmetik er den grønne ultralydsekstraktionsteknik en stor fordel med hensyn til produktsikkerhed.

Transparente aromaemulsioner

Emulsioner er et almindeligt tilsætningsstof til at tilføre fødevarer og drikkevarer funktionelle egenskaber med hensyn til smag, næringsværdi og stabilitet. Især ved formulering af drikkevarer er klarheden en vigtig faktor, da slutproduktet ikke kun skal opfylde kvalitets- og ernæringsmæssige standarder, men også optiske standarder. For klare drikkevarer og fødevarer betyder det, at den tilsatte emulsion ikke bør påvirke det tilsigtede kvalitetsmål for slutproduktet negativt. En klar emulsion er dermed lettere at forarbejde. På grund af deres størrelse er nanoemulsioner transparente og translucente (i det mindste for det blotte øje). På grund af deres høje kinetiske stabilitet, lave viskositet, høje transparens og høje stabilitet over for sedimentation, flødeafsætning, koalescens og flokkulering anvendes de i vid udstrækning som ingredienser.
Jo større dråbe- / partikelstørrelsen er, desto mere uigennemsigtigt bliver slutproduktet. Ved formulering af klare drikkevarer giver anvendelsen af en klar emulsion med nanodråber de bedste resultater. Ultralydsemulgering gør det muligt at fremstille emulsioner af typerne W/O og O/W, inverse emulsioner samt dobbelte eller multiple emulsioner af typen W/O/W med dråber i nanostørrelse (såkaldte miniemulsioner, nanoemulsioner, ultrafine emulsioner eller submikronemulsioner). Dråbestørrelsen kan justeres og styres via ultralydsprocessens parametre. Sonikatorer fra Hielscher kan styres præcist for at opnå optimale og reproducerbare procesresultater.

Med MultiPhaseCavitator har Hielscher udviklet en unik indsats til flowceller, der forbedrer ultralydsemulgeringen yderligere.
Klik her for at læse mere om MultiPhaseCavitator!
Klik her for at læse mere om ultralydsemulgering!

Indkapsling af aromastoffer ved hjælp af ultralyd

Anvendelsen af liposomer i lægemidler og fødevarer stiger løbende. Liposomer kan anvendes som bærere for aktive molekyler, f.eks. næringsstoffer og lægemiddelstoffer. Ved sonikering kan liposomer dannes gennem emulgering af en lipid/vand-suspension eller gennem sonikering af multilamellære vesikler (MLVs). Under ultralydsemulgeringsprocessen brydes lipiddobbeltlag op i mindre fragmenter, som derefter selv danner små unilamellære vesikler (SUVs) bestående af fosfolipider. Under sonikeringsprocessen kan aktive ingredienser indkapsles i liposomerne.
Klik her for at lære mere om fremstilling af liposomer med ultralyd!

Ultralydsekstraktionssystemer

Tabellen nedenfor giver en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores mest populære ultralydsekstraktionssystemer:

Ultralydsassisteret superkritisk ekstraktion

Ekstraktion med superkritiske fluider og superkritisk CO2 er en af de vigtigste ekstraktionsteknikker ved fremstilling af aroma- og duftstoffer.
Superkritisk kuldioxid er et selektivt opløsningsmiddel med justerbar densitet. Dets selektivitet og opløsningsevne afhænger af den variable densitet, som kan påvirkes af tryk og temperatur.
Ved at kombinere superkritisk ekstraktion med sonikering bliver det muligt at anvende opløsningsmidler af fødevarekvalitet såsom alkohol eller vand og alligevel opnå høje ekstraktionshastigheder og høje udbytter.
Brug formularen nedenfor til at få flere oplysninger om vores ultralydsekstraktionssystemer og deres anvendelser!

Se i videoen nedenfor en sammenligning af ultralydsekstraktion og konventionel maceration af friske blade af lancet-vejbred i vand. Sonikering fremstiller ikke kun et potent ekstrakt af lancet-vejbred på få sekunder; ekstraktets farve viser også en forskel i kvalitet. Mens ultralydsekstraktet har en dybgrøn farve, har ekstraktet, der har været macereret i 20 dage, en brunlig farve, som tyder på oxidativ nedbrydning af de bioaktive forbindelser.
 

I denne korte video sammenligner vi ultralydsekstraktion i koldt vand med sondeultralydsapparatet Hielscher UP200Ht med traditionel maceration over 20 dage. Mens konventionel maceration kræver uger for at ekstrahere bioaktive forbindelser fra friske blade af lancetvejbred, frigiver ultralydsekstraktion med sonde dem på blot få sekunder. En sammenligning af det traditionelt macererede ekstrakt med ultralydsekstraktet viser tydeligt, at det ultralydsbehandlede ekstrakt har en dybgrøn farve, mens det macererede ekstrakt har en brunlig nuance, hvilket tyder på oxidativ nedbrydning af de bioaktive forbindelser. Den dybgrønne farve i ultralydsekstraktet af lancetvejbred fremhæver ultralydsteknologiens overlegne effektivitet ved fremstilling af et fuldspektrumekstrakt. Ultralydsekstraktion af plantemateriale er hurtigere, giver mere potente ekstrakter og er mere effektiv. Den højeffektive ultralydsekstraktion med UP200Ht fremstiller et fuldspektrumekstrakt af lancetvejbred.

 

---

---