Hielscher Ultraschalltechnik

Mazeration und Aromatisierung mittels Ultraschall

Die Ultraschallaromatisierung von Speiseölen basiert auf der Ultraschall-Extraktion von Aromastoffen aus pflanzlichem Material wie Kräutern, Gewürzen, Früchten etc. Die Ultraschallbehandlung ist eine prozessverstärkende Methode, welche bioaktive Komponenten in das Öl freisetzt. Als nicht-thermisches Verarbeitungsverfahren ist die Ultraschalltechnik prädestiniert für die Herstellung von wärmeempfindlichen Pflanzenstoffen und Ölen.

Aromatisierte Speiseöle

Aromatisierte oder aromatisierte Speiseöle sind definiert als Öle, welche mit Kräutern, Gewürzen oder Früchten angereichert sind, um das Aroma und die sensorischen Eigenschaften des Öls zu verbessern. Neben der Verbesserung der sensorischen Eigenschaften wird das Speiseöl mit gesundheitsfördernde Phytochemikalien angereichert, die in Pflanzen wie Kräutern und Gewürzen enthalten sind. Polyphenole, Flavonoide, Terpene, Anthocyane, Aromaten und Polysaccharide sind bekannt für ihre positiven Effekte auf Gesundheit und Wohlbefinden. Öle wie Olivenöl, Avocadoöl, Sonnenblumenkernöl, Rapsöl und andere Pflanzen- bzw. Saatöle sind ein hervorragender Carrier für bioaktive Verbindungen und Aromen.

Ultraschall-Mazeration und Aromatisierung

Bei der ultraschall-gestützten Infusion von Speiseölen werden die Phytochemikalien und Geschmacksverbindungen aus den Pflanzenstoffen wie Gewürzen, Kräutern, Gemüse oder Früchten herausgelöst und gleichmäßig mit dem Öl vermischt. Durch die Ultraschall-Kavitationseffekte werden die bioaktiven Verbindungen homogen in der Ölmatrix verteilt, was die Absorptionsrate und Bioverfügbarkeit der gesundheitsfördernden Verbindungen im menschlichen Körper deutlich erhöht, da das Öl die lipophilen bioaktiven Verbindung absorbierbar macht.

Ultraschall-Mazeration

Ultraschallmazerations- und Aromatisierungsverfahren von Kräutern in ÖlBei der Mazeration handelt es sich um eine Technik, mit der empfindliche oder leichtflüchtige Kräuteressenzen aus Pflanzenmaterial in einem „kalten“nicht-thermischen Prozess freigesetzt werden. Die Mazeration kann als eine Art Kaltaufguss bezeichnet werden. Da während der Mazeration keine Hitze angewendet wird, ist die Mazeration in der Regel ein langsamer, zeitaufwendiger Prozess. Zur Herstellung eines Mazerats wird Pflanzenmaterial (z.B. gemahlene Gewürze oder gehackte Kräuter) in einer Flüssigkeit (sog. Lösungsmittel) suspendiert und für einen relativ langen Zeitraum, der von mehreren Wochen bis zu einigen Monaten reichen kann, ruhen oder ziehen gelassen. Die Dauer des Mazerationsprozesses korreliert mit der Intensität des Aromas, das extrahiert wird.
Die Beschallung mittels Hochleistungs-Ultraschall intensiviert den Mazerationsschritt erheblich, indem sie die Mazerationsmischung aus Pflanzensubstrat und Öl mit intensiver Mikromischung und Turbulenzen beaufschlagt wird. Die Beschallung kann die traditionelle Mazeration, die Wochen oder Monate dauert, drastisch beschleunigen, – so dass die gleichen Ergebnisse der Mazeration mit Ultraschall innerhalb weniger Minuten erzielt werden. Als nicht-thermisches, mechanisches Verfahren erhöht die Ultraschallmazeration den Stoffaustausch und erhält die hitzebeständigen bioaktiven Verbindungen, z.B. flüchtige Stoffe, Polyphenole und andere Phytochemikalien. Dies macht die Ultraschall-Mazeration zu einer einzigartigen Technik für eine schnelle und effektive Produktion von hochwertigen Mazeraten.
Ein weiterer Vorteil der Ultraschall-Mazeration ist die Verwendung von frischem Pflanzenmaterial. In der traditionellen Mazeration kann frisches Material verwendet werden, welches allerdings anfällig für mikrobiellen Verderb ist, da das botanische Material sehr lange im Öl bleiben muss. Die Ultraschallmazeration ist ein schneller Prozess von nur einigen Minuten, d.h. es gibt keine lange Verweilzeit für ein Mikrobenwachstum. Darüber hinaus ist die Ultraschallkavitation bekannt dafür, mikrobielle Zellen zu zerstören und inaktivieren und trägt damit zur Stabilität der Mazerate bei.

Ultraschall-aromatisierte Öle wie extra natives Olivenöl oder Sonnenblumenöl haben eine höhere Stabilität gezeigt, da die zugesetzten Antioxidantien aus den Kräutern die Primäroxidation der Fettsäuren des Öls reduzieren. Oregano, Thymian, Chili, Knoblauch, Lorbeer, Basilikum, Olivenblätter, Salbei, Lavendel, Rosmarin, Menthe, Zitrone, Orange sowie andere Früchte, Blätter, Blüten, Wurzeln, Samen und Rinden sind reich an ätherischen Ölen, Polyphenolen, Flavonoiden und anderen bioaktiven Verbindungen. Die Ultraschall-Mazeration und -Aromatisierung ist eine effektive, schnelle und sichere Methode für das Upgrade von Speiseölen, welche den Ölen einen höheren Gehalt an Antioxidantien und Polyphenolen, eine verbesserte Oxidationsstabilität und ein reichhaltiges Geschmacksprofil verleiht.

Vorteile der Ultraschall-Aromatisierung:

  • Vollständige Aromaextraktion
  • schnelles Verfahren
  • Nicht-thermischer, milder Prozess
  • lösungsmittelfrei

Die Aromatisierung von Speiseölen durch Ultraschall-Mazeration ist ein wirksamer und schneller Prozess zur geschmacklichen Verbesserung von Ölen sowie zur Herstellung sogenannter "Gourmetöle". Indem Ultraschall den Ölen eine breiteres Aromenprofil verleiht, erzielt die Ultraschallaromatisierung einen zusätzlichen Mehrwert für Ölprodukte.

Ultraschallextraktionssystem UIP4000hdT

Ultraschallprozessor UIP4000hdT zur Mazeration und Aromatisierung von Speiseölen

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Industrielle Ultraschallgeräte für die Pflanzenölverarbeitung

Hochleistungs-Ultraschallprozessoren werden bereits in der Lebensmittelindustrie eingesetzt, um Aromen und bioaktive Verbindungen zu extrahieren, Öle mit wasserbasierten Flüssigkeiten zu emulgieren oder verschiedene Substanzen zu homogenisieren. Bei aromatisierten Speiseölen ermöglicht die ultraschallunterstützte Extraktion die Herstellung hochwertiger Öle mit einem intensiven, vollen Geschmacksprofil. Gleichzeitig überzeugt die Ultraschallmazeration und -aromatisierung als schnelle, bequeme, sichere und kostengünstige Methode.
Für die ultraschallunterstützte Mazeration, Aromatisierung und Extraktion können ganze Gewürze (d.h. Blätter, Blüten, Samen, Rinde etc.), gemahlene Gewürze (d.h. Pulver), ätherische Öle oder Oleoresin verwendet werden.
Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungs-Ultraschallprozessoren von Labor- und Benchtop-Geräten bishin zu vollindustriellen Ultraschallprozessoren mit einer Verarbeitungskapazität von mehreren Tonnen pro Stunde her.
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
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 UIP4000hdT
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

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Literatur



Wissenswertes

Was ist Mazeration?

Das traditionelle Mazerationsverfahren, bei dem Öle wie Oliven- oder Sonnenblumenöl mit den Aromastoffen und ätherischen Ölen von Pflanzen (z.B. Gewürzen, Kräutern, Früchten usw.) angereichert werden, ist ein Infusionsverfahren, bei dem das Pflanzenmaterial in Öl eingeweicht wird. Dies ist ein sehr langsamer Prozess, der von mehreren Wochen bis zu einigen Monaten dauert, da der Stoffaustausch zwischen den botanischen Feststoffen und dem Öl sehr langsam ist. Ein weiterer Faktor, der für die Langsamkeit der traditionellen Mazeration verantwortlich ist, ist die Temperatur während der Mazeration. Als Kaltaufguss wird die Suspension von Pflanzen- und Ölen bei Raumtemperatur gehalten, um den thermischen Abbau der empfindlichen flüchtigen Verbindungen, Oleoresine und ätherischen Öle zu verhindern. Diese Faktoren verlangsamen den Prozess und machen ihn sehr zeitaufwendig.
Mit dem Mazerationsverfahren können Speiseöle sowie Öle und Tinkturen für die Hautpflege, medizinische Tinkturen und alkoholische Getränke hergestellt werden. Zu den häufig verwendeten Kräutern und Gewürzen, die für die Mazeration von Ölen und Tinkturen eingesetzt werden, gehören Minze, Basilikum, Chili, Rosmarin, Thymian, Vanille, Zimt, Lavendel, Holunderblüten, Ringelblumen, Johanniskraut, Sanddorn sowie zahlreiche andere.
Gängige Öle für die Mazeration sind Oliven-, Sonnenblumen-, Kokos-, Jojoba-, Raps-, Leinsamen- oder Hanföl. Zur Herstellung von Tinkturen oder alkoholischen Getränken wird Alkohol als Flüssigkeit verwendet.

Speiseöle

Speiseöle sind pflanzliche Öle, die aus Pflanzen gewonnen werden. Diese Öle sind Triglyceride und werden in Lebensmitteln verwendet, sowohl beim Kochen als auch als Nahrungsergänzungsmittel. So wird beispielsweise Olivenöl als Speiseöl, Würzmittel und Nahrungsergänzungsmittel verwendet, da es reich an Omega-9-Fettsäuren ist. Neben der Verwendung als Lebensmittel wird Olivenöl auch als Kosmetikprodukt für die Haut- und Haarpflege verwendet.
Speiseöle können aus Früchten (z.B. Oliven, Avocado, Jojoba), Nüssen (z.B. Walnuss, Macadamia, Mandel), Samen (z.B. Raps, Sonnenblume, Leinsamen, Hanf, Argan) oder aus Zitrusfrüchten (z.B. Zitrone, Bergamotte, Grapefruit, welches ätherische Öle sind) gewonnen werden.
Zahlreiche verschiedene Quellen natürlicher biologischer Wirkstoffe, welche auch als funktionelle Stoffe bezeichnet werden, können potenziell zur Anreicherung von Speiseölen wie extra nativem Olivenöl verwendet werden.

Phytochemikalien

Phytochemikalien sind nicht-nutritive chemische Stoffe in Pflanzen, die die Pflanze vor Krankheiten oder gegen Ungeziefer schützen. Wenn Lebensmittel mit hehem Phytochemikaliengehalt im Rahmen einer gesunden Ernährung verzehrt werden, haben diese Pflanzenstoffe viele positive Auswirkungen auf den Körper, indem sie als Antioxidantien, Hormonstimulatoren, enzymatische Stimulatoren wirken oder antibakterielle Eigenschaften aufweisen.
Verschiedene Pflanzenarten und Pflanzenteile können reich an Phytochemikalien sein, wie z.B. Gemüse (z.B. Brokkoli, Knoblauch, Fenchel), Obst (Beeren, Trauben, Orangen), Nüsse und Samen (z.B. Mandeln, Leinsamen, Haselnüsse, Macadamia, Pepitas, Walnüsse), Heilpflanzen (z.B.z.B. Sonnenhut, Ginkgo, Immergrün, Baldrian), Kräuter (z.B. Weißdorn, Hopfen, Süßholz, Rooibos, Schizandra), Getreide (Hafer, Quinoa, Gerste) und Hülsenfrüchte (z.B. Sojabohnen, Mungobohnen, Kichererbsen).
Phytochemikalien lassen sich in Alkaloide, Anthocyane, Carotinoide, Coumestane, Flavonoide, Hydroxycinnamsäuren, Isoflavone, Lignane, Monophenole, Monoterpene, Organosulfide, Phenolsäuren, Phytosterole, Saponine, Stylbene, Triterpenoide und Xanthophylle unterscheiden.

Ätherische Öle

Ein ätherisches Öl ist eine konzentrierte hydrophobe Flüssigkeit, die flüchtige chemische Verbindungen aus Pflanzenextrakten enthält. Ätherische Öle sind auch als flüchtige Öle oder Aetherolea bekannt. Ätherische Öle werden oft als das Öl der Pflanze bezeichnet, aus dem sie gewonnen werden, wie z.B. Rosenöl, Teebaumöl oder Bergamotteöl. Im Englischen werden ätherische Öle als essential oils bezeichnet: „essentiell“ weil sie die „Essenz des“ Pflanzenduftes enthalten. Bei der Verwendung des Terms "essentiell" für ätherische Öle bedeutet der Begriff „essentiell“ nicht, dass das Öl ein unverzichtbarer Bestandteil ist, wie es bei den Begriffen essentielle Aminosäure oder essentielle Fettsäure der Fall ist. Diese werden so genannt, weil sie von einem bestimmten Organismus zum Überleben benötigt werden. Ätherische Öle werden durch Destillation, Hydrodestillation, Lösungsmittelextraktion oder Pressen hergestellt. Die Ultraschallverarbeitung wird häufig eingesetzt, um die Extraktionsrate zu intensivieren und zu beschleunigen und die Ausbeute an ätherischen Ölen zu erhöhen.
Lesen Sie mehr über die Ultraschall-Hydrodestillation von ätherischen Ölen!

Oleoresine

Oleoresine sind eine natürliche Kombination aus Öl und Harz in Pflanzen. Als hochkonzentrierte Substanz sind Oleoresine halbfeste Extrakte, die aus einem Harz in Lösung in einem ätherischen und/oder fetthaltigen Öl (Trigylcerid) bestehen.
Im Gegensatz zu ätherischen Ölen sind Oleoresine reich an schwereren, weniger flüchtigen und lipophilen Verbindungen wie Harzen, Wachsen, Fetten und Fettölen.
Oleoresine können aus Gewürzen wie Basilikum, Paprika, Kardamom, Selleriesamen, Zimtrinde, Nelkenknospen, Bockshornklee, Tannenbalsam, Ingwer, Jambu, Labdanum, Muskatblüte, Majoran, Muskatnuss, Petersilie, Pfeffer (schwarz/weiß), Piment (Piment), Rosmarin, Salbei, Bohnenkraut, Thymian, Kurkuma, Vanille oder westindischen Lorbeerblättern hergestellt werden. Die verwendeten Lösungsmittel sind nicht-wässrig und können entweder polar (d.h. Alkohole) oder unpolar (d.h. Kohlenwasserstoffe, Kohlendioxid) sein. Die Ultraschallextraktionsmethode ist mit diesen Lösungsmitteln kompatibel und beschleunigt die Extraktionsrate und Ausbeute.
Sowohl ätherische Öle als auch Oleoresine sind ausgezeichnete Naturstoffe, die als konzentrierte Geschmackszutaten verschiedenen Lebensmitteln und Getränken zugesetzt werden können. Ätherische Öle und Oleoresine werden aus Pflanzen durch Extraktion (z.B. ultraschallunterstützte Extraktion) und anschließende Destillation isoliert. Kräuter, Gewürze und andere Pflanzenstoffe werden als Rohstoffe für die Herstellung von ätherischen Ölen und Oleoresinen verwendet.