Hocheffiziente Ingwerextraktion mittels Ultraschall
- Die Ultraschallextraktion ätherischer Öle und Wirkstoffe aus Ingwer überzeugt durch hohe Effizienz und hohe Ausbeuten.
- Die Ultraschallextraktion ist ein schonendes, nichtthermisches Verfahren, das hochwertige Extrakte liefert.
- Während andere Extraktionsverfahren in ihrer Skalierbarkeit begrenzt sind, lässt sich die Ultraschallbehandlung vollständig linear auf jeden industriellen Produktionsmaßstab skalieren.
Ingwerextraktion
Ingwer (Zingiber officinale) enthält einen hohen Anteil an Wirkstoffen wie ätherischen Ölen, [6]-Gingerol, Oleoresinen und anderen bioaktiven sekundären Pflanzenstoffen, die aufgrund ihres Geschmacks, ihres Geruchs und ihrer pharmakologischen Wirkungen gefragt sind.
Um die Wirkstoffe des Ingwers nutzen zu können, müssen sie durch Extraktion aus der Ingwerwurzel (dem Rhizom) freigesetzt werden. Herkömmliche Extraktionsverfahren für Ingwer, wie die Wasserdampfdestillation oder die Lösungsmittelextraktion, haben mehrere Nachteile: Sie sind bekanntermaßen zeitaufwendig, benötigen große Mengen chemischer Lösungsmittel und bieten nur begrenzte verfahrenstechnische Möglichkeiten.
Ultraschallextraktion von Gingerol
Die Ultraschallextraktion ist ein nichtthermisches Verfahren, das auf dem Prinzip der Kavitation, hohen Scherkräften und Mikroturbulenzen beruht, die Zellwände mechanisch aufbrechen und gleichzeitig die Freisetzung zellulärer Bestandteile des Pflanzenmaterials in das Lösungsmittel ohne chemischen Abbau erleichtern. Die milden Prozesstemperaturen schützen die gewünschten Extrakte (z. B. Antioxidantien, Polyphenole usw.) vor thermischem Abbau. Darüber hinaus lässt sich die ultraschallgestützte Extraktion häufig in wässrigen Lösungsmitteln (= Wasser) durchführen. Der Verzicht auf organische Lösungsmittel (beispielsweise Aceton, Hexan) ist besonders wichtig bei der Extraktion von Verbindungen, die später in Lebensmittel und pharmazeutische Produkte eingearbeitet werden.
Die Ultraschallbehandlung wurde bereits zur Extraktion funktioneller Bestandteile aus vielen verschiedenen Pflanzen- und Gewebematrizen eingesetzt. Sie ist nachweislich schneller als herkömmliche Extraktionsverfahren.
- schonende Prozessbedingungen
- hohe Ausbeute
- schnelle Extraktion
- lösungsmittelfrei
- sichere und einfache Bedienung
- einfache Maßstabsvergrößerung
- hohe Gesamteffizienz
- Inline- oder Chargenverarbeitung
- schnelle Amortisation
UIP2000hdT mit Rührwerk in einem Extraktionstank
Überlegene Extraktqualität
Die Extraktion mit Leistungsultraschall bietet Vorteile gegenüber anderen herkömmlichen Extraktionsverfahren, die häufig auf kleine Volumina beschränkt sind. Die Ultraschallextraktion kann als Chargenprozess oder mithilfe einer Durchflusszelle als Inline-Prozess durchgeführt werden. Die starken Ultraschallkräfte perforieren die Zellmatrix oder brechen sie auf, sodass das gesamte intrazelluläre Material schnell und leicht freigesetzt und eine maximale Extraktionsausbeute erzielt wird. Die Vielseitigkeit der Ultraschallgeräte ermöglicht eine einfache und unkomplizierte Durchführung. Das benötigte Lösungsmittel kann durch Wasser ersetzt oder die Lösungsmittelmenge erheblich reduziert werden. Zudem verhindern eine milde Temperatur und eine kurze Extraktionszeit den Abbau der Wirkstoffe, sodass ein hochwertiger Extrakt in Pharma- bzw. Lebensmittelqualität gewonnen wird.
Geräte von Hielscher Ultrasonics
Hielscher Ultrasonics liefert leistungsstarke, zuverlässige Ultraschallsysteme für den Labortisch, für Pilotanlagen und für die industrielle Verarbeitung beliebiger Volumina. Unsere robusten Ultraschallsysteme können für die Chargen- und Inline-Verarbeitung eingesetzt werden. Die einfache und präzise Steuerung aller Prozessparameter gewährleistet eine gleichbleibend hohe Extraktqualität und eine hohe Prozesseffizienz.
Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte:
| Chargenvolumen | Volumenstrom | Empfohlene Geräte |
|---|---|---|
| 0,5 bis 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 bis 500mL | 10 bis 200mL/min | UP100H |
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 20L | 0,2 bis 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 bis 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | höher | Cluster aus UIP16000 |
Maßgeschneiderte Ultraschallanlage
Literatur / Quellen
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 13, Issue 6, 2006. 471-479.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Jacotet-Navarro, Magali; Rombaut, Natacha; Deslis, Simon; Fabiano-Tixier, Anne-Sylvie; Pierre, François-Xavier; Bily, Antoine; Chemat, Farid (2016): Towards a “dry” bio-refinery without solvents or added water using microwaves and ultrasound for total valorization of fruits and vegetables by-products. Green Chemistry2016.
Wissenswertes
Ingwer
Ingwer ist eine pflanzliche Quelle mit einem hohen Gehalt an natürlichen phenolischen und flavonoiden Antioxidantien.
Der charakteristische Duft und Geschmack von Ingwer gehen auf flüchtige Öle zurück, die 1–3% des Gewichts von frischem Ingwer ausmachen und hauptsächlich aus Zingeron, Shogaolen und Gingerolen bestehen, wobei [6]-Gingerol (1-[4′-hydroxy-3′-methoxyphenyl]-5-hydroxy-3-decanon) der wichtigste Scharfstoff ist.
Zingeron entsteht beim Trocknen unter Wärmeeinwirkung aus Gingerolen und weist eine geringere Schärfe sowie ein würzig-süßes Aroma auf. Zingeron, auch Vanillylaceton genannt, wird von manchen als wesentlicher Bestandteil der Schärfe von Ingwer angesehen, verleiht gekochtem Ingwer jedoch seinen „süßen“ Geschmack. Zingeron ähnelt in seiner chemischen Struktur anderen Aromastoffen wie Vanillin und Eugenol. Es wird als Aromazusatz in Gewürzölen und in der Parfümerie zur Erzeugung würziger Duftnoten verwendet.
Ätherische Öle
Ein ätherisches Öl ist eine konzentrierte hydrophobe Flüssigkeit, die flüchtige Aromastoffe aus Pflanzen enthält. Ätherische Öle werden auch als flüchtige Öle, etherische Öle, Aetherolea oder einfach als Öl der Pflanze bezeichnet, aus der sie extrahiert wurden, beispielsweise Rosenöl, Ingweröl, Sandelholzöl, Pfefferminzöl, Zitronenöl oder (süßes) Orangenöl.
Ätherische Öle sind weit verbreitet und in vielen Verbraucherprodukten enthalten, z. B. in Lebensmitteln und Getränken zur Aromatisierung, in Parfüms und Körperpflegeprodukten zur Beduftung sowie in Arzneimitteln und pharmazeutischen Produkten zur Erzielung therapeutischer Wirkungen. Ätherische Öle zeichnen sich durch ihre spezifischen Gerüche aus. Ätherische Öle sind als sichere Inhaltsstoffe für Lebensmittel sowie medizinische und therapeutische Produkte zugelassen.