Hielscher Ultraschalltechnik

Ultraschall-Extraktion von Speiseölen

Speiseöle werden für zahlreiche Anwendungen in der Küche und in der Lebensmittelproduktion verwendet. Eine mechanische Extraktion von Speiseölen verhindert, dass die Öle zersetzt und qualitativ beeinträchtigt werden. Die Ultraschall-Extraktion von Speiseölen ist eine überlegene Extraktionsmethode, die Öle aus Samen, Kernen und Früchten freisetzt ohne die Öle thermisch oder chemisch zu schädigen. Als nicht-thermisches Extraktionsverfahren zeichnet sich die Ultraschall-Extraktion hochwertiger Speiseöle durch höhere Ausbeuten und eine verkürzte Verarbeitungszeit aus.

Verbesserte Speiseölproduktion mittels Ultraschall

Die Ultraschallextraktion ist weit verbreitet, um wertvolle intrazelluläre Materie aus Pflanzenmaterial freizusetzen. Zu den Extrakten gehören Lipide / Fettsäuren, Proteine, Vitamine, Polyphenole und andere bioaktive Verbindungen. Als prozessverstärkende Technologie erhöht die Ultraschall-Extraktion die Ausbeute an extrahiertem Öl (Fettsäuren), verkürzt die Extraktionszeit und reduziert oder vermeidet die Verwendung von Lösungsmitteln. Die Ultraschallextraktion kann für die Gewinnung aller gängigen Speiseöle eingesetzt werden,beispielsweise werden extra natives Olivenöl, Avocadoöl, Sonnenblumenkernöl, Leinsamenöl etc. mittels Ultraschall gewonnen. Da es sich um ein nicht-thermisches Extraktionsverfahren handelt, beruht das Wirkprinzip der ultraschall-gestützten Extraktion auf dem Phänomen der akustischen Kavitation. Die akustische Kavitation, auch bekannt als Ultraschallkavitation, erzeugt intensive Scherkräfte, welche Zellwände aufbrechen und den Stoffaustausch zwischen dem Zellinneren und dem umgebenden Lösungsmittel erhöhen. Dies macht die Ultraschallextraktion zur überlegenen Technik, wenn es um die Freisetzung und Isolierung von Substanzen geht, welche in Pflanzenzellen eingeschlossen sind.

Ultraschall-Extraktor UIP4000hT zur kontinuierlichen Malaxation und Extraktion von extra nativem Olivenöl. Dieses Video zeigt den Hielscher-Ultraschallprozessor UIPEVO / UIP4000hdT für die Malaxation und Extraktion von extra nativem Olivenöl (EVOO). Die Ultraschall-Malaxation und -Extraktion ist eine bewährte Technik zur Erhöhung der Ausbeute an extra nativem Olivenöl, zur Verbesserung der EVOO-Qualität und zur Beschleunigung der Verarbeitungszeit.

Ultraschall-Extraktor UIP4000hdT für die industrielle Malaxation und Extraktion von extra nativem Olivenöl

Vorteile der Ultraschall-Extraktion von Speiseölen

  • höhere Ausbeute
  • kürzerer Extraktionszeit
  • kein oder reduzierter Lösungsmitteleinsatz
  • nicht-thermischer Prozess
  • hohe Nährwertqualität
  • einfach und sicher anzuwenden
  • schneller ROI
Ultraschallprozessor UIP4000hdT für die Olivenölgewinnung

Ultraschall-Prozessor UIP4000hdT (4kW) für die Malaxation von extra nativem Olivenöl.

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Fallstudien zur Ultraschall-gestützten Speiseöl-Extraktion

Die Ultraschallextraktion von Speiseölen wurde bereits ausgiebig getestet und hat sich bei verschiedenen Ölsaaten und Früchten als effizient erwiesen. Zahlreiche Ölmühlen nutzen heute bereits die ultraschall-gestützte Ölextraktion.

Ultraschall-gestützte Sonnenblumenöl-Extraktion

Moradi et al. (2018) untersuchten den Einfluss der ultraschall-gestützten Extraktion auf den Ölertrag und die Nährstoffzusammensetzung von geschälten und ungeschälten Sonnenblumenkernen. Sie verwendeten das Ultraschallgerät UP400S (400Watt, 24kHz) zur Extraktion von Sonnenblumenöl aus Sonnenblumenkernen unter Verwendung von n-Hexan als Lösungsmittel.
Um die Extraktionsergebnisse bewerten zu können, wurde das Öl auch mittels konventioneller Batch-Lösungsmittelextraktion und Soxhlet-Extraktion extrahiert, wobei für alle Extraktionsmethoden n-Hexan als Lösungsmittel eingesetzt wurde.
Die Ultraschall-Extraktion von Sonnenblumenöl ergab die höchsten Ölerträge mit 45,44 ± 0,27% bzw. 23,71 ± 0,22% bei ungeschälten und geschälten Sonnenblumenkernen. In den mittels Ultraschall extrahierten Sonnenblumenmehlen blieben weniger als 4% bzw. 5% Restöl für ungeschälte und geschälte Sonnenblumenkerne übrig.
Die benötigte Extraktionszeit bei der Ultraschallextraktion wurde auf nur 105 Minuten reduziert, während die Soxhlet-Extraktion 6 Stunden und die Lösungsmittelbatch-Extraktion eine Verarbeitungszeit von 10 Stunden erforderte.
Gaschromatographische Analysen zeigten, dass die ultraschall-gestützte Extraktion die Qualität der extrahierten Öle und α-Linolensäure signifikant verbessert.

Ultraschall gewonnenes Sonnenblumenöl - Hiegher-Erträge und reduzierte Extraktionszeit

Gaschromatogramm des mittels Ultraschall extrahierten Sonnenblumenöls (aus geschälten Sonnenblumenkernen)
Studie und Diagramm von: Moradi et al. 2018

Ultraschall-Extraktion von Extra Nativem Olivenöl

Ultraschallmalal malaxed natives Olivenöl extra mit dem Ultraschallgerät UIP4000hdTServili et al. (2019) integrierten einen 4kW-Ultraschallindikator UIP4000hdT in eine konventionelle Olivenöl-Malaxationslinie. Die mechanische Behandlung der Olivenpaste durch Beschallung verbessert die Leistung des Extraktionsprozesses und erhöht die Extraktionskapazität der Olivenölmühlen. Da der Druck ein wichtiger Faktor ist, wurde die Beschallung mit einer Ultraschall-Durchflusszelle mit Cascatrode bei 3,5 bar durchgeführt. Die Ultraschallextraktion verursachte keine Veränderungen der wichtigsten gesetzlichen Qualitätsparameter und zeigte eine positive Auswirkung auf die phenolische Zusammensetzung des extra nativen Olivenöls (EVOO) bei erhöhtem Druck von 3,5 bar. Die ultraschall-gestützte Malaxation der Olivenpaste führt zu höheren Erträgen und einer verbesserten phenolischen Zusammensetzung des EVOO.
Klicken Sie hier, um mehr über die ultraschall-gestützte Malaxation von extra nativem Olivenöl zu erfahren!

Ultraschall-gestützte Avocadoöl-Extraktion

Martinez-Oadilla et al. (2018) zeigten in ihrer Studie, dass die Beschallung mit einem UIP1000hdT (20kHz, 1000W) die Behandlung von nicht-malaxierten Avocadopürees verbesserte und die Extrationsquote um 15-24% steigerte.
Klicken Sie hier, um mehr über die Ultraschall-Extraktion von Avocadoöl zu erfahren!

Ultraschall-gestütze Leinsamenöl-Extraktion

Gutte et al. (2015) verwendeten Ultraschall, um Öl aus gemahlenem Leinsamen unter Verwendung von n-Hexan als Lösungsmittel zu extrahieren. Alternativ können Dichlormethan, Petrolether oder Ethanol als Lösungsmittel verwendet werden. Die Ultraschall-Extraktion verbesserte die Extraktionsausbeute um 11,5% bei Verwendung einer ähnlichen Lösungsmittelmenge wie die konventionelle Extraktion. Die chromatographische Analyse zeigte, dass durch die Ultraschall-Extraktion keine signifikanten Effekte wie Abbau auf α-Linolensäure (ω-3) auftraten. Die Studie zeigt, dass die Ultraschall-Extraktion die Extraktionsausbeute von Speiseöl erhöht und die Extraktionszeit verkürzt, während gleichzeitig ein hohes Nährwertprofil des Leinsamenöls erhalten bleibt.

Synergistische Effekte der Ultraschall-Ölextraktion

Die Ultraschall-Extraktion kann als alleinige Methode angewendet werden, um Öl aus Samen und ölreichen Früchten zu gewinnen, oder sie kann in konventionelle / bereits bestehende Speiseöl-Produktionsanlagen integriert bzw. nachgerüstet werden, um die Ölausbeute und -qualität zu erhöhen. Ultraschall-Extraktionssysteme können leicht als Vor- oder Nachbehandlung von Malaxern, in Kombination mit der Soxhlet-Extraktion verwendet oder hinter einer mechanischen Ölpresse oder einem Expeller installiert werden.
Hielscher-Ultraschallextraktoren sind einfach zu installieren, benötigen nur sehr wenig Platz (geringe Aufstellfläche) und können dadurch in bestehende Ölmühlen nachgerüstet werden. Durch ihre Robustheit und Industrietauglichkeit sind Hielscher Industrie-Ultraschallgeräte für den 24/7-Betrieb unter hoher Belastung und in anspruchsvollen Umgebungen geeignet.
Steigern Sie Ihre Ölausbeute und -qualität mit Hielscher Ultrasonics!

Die Ultraschallextraktion erhöht den Ölertrag von Speiseölen wie nativem Olivenöl extra, Avocadoöl, Kokosöl und Leinsamenöl.

UIP4000hdTein 4kW starker Ultraschallprozessor für die Extraktion von Pflanzenölen

Hochleistungs-Ultraschallextraktoren für die Speiseölproduktion

Ultraschallprozessor UIP4000hdT, ein 4kW starker Ultraschall-ReaktorFür die lebensmittelgerechte Verarbeitung von Speiseölen auf industriellem Niveau werden Hochleistungs-Ultraschallgeräte benötigt, um große Volumenströme von Ölsaaten in einem kontinuierlichen Durchflusssystem zu verarbeiten. Hielscher Ultrasonics ist langjährig erfahrener und zuverlässiger Lieferant von Hochleistungs-Ultraschall-Extraktionsgeräten, die weltweit in Lebensmittelherstellungsanlagen integriert werden.
Die hochentwickelten Ultraschallgeräte von Hielscher Ultrasonics lassen sich präzise steuern und geben dem Bediener die volle Kontrolle über die wichtigen Prozessparameter wie Amplitude, Druck, Temperatur und Beschallungszeit.
Das umfangreiche Zubehör wie Sonotroden (Ultraschallgeber), Booster-Hörner, Durchflusszellenreaktoren und weitere Zusatzgeräte ermöglichen es, das Ultraschall-Extraktionssystem spezifisch für den verarbeiteten Rohstoff und die angestrebte Leistung zu konfigurieren.
Hielscher Ultrasonicas' Hochleistungs-Ultraschallgeräte verarbeiten problemlos Slurries mit einem hohen Feststoffgehalt, d.h. einem hohen Verhältnis von Feststoffen (Ölsaatpaste) zu Lösungsmittel

Temperaturkontrolle während der Ultraschallverarbeitung

Da es sich bei der ultraschallunterstützten Extraktion um eine nicht-thermische Verarbeitungsmethode handelt, kann der thermische Abbau wärmeempfindlicher Nahrungsbestandteile verhindert werden. Hielscher-Ultraschall-Durchflusszellenreaktoren sind zur Wärmeableitung mit einem Kühlmantel ausgestattet. Zusätzlich kann der Energieeintrag exakt an optimale Prozessbedingungen angepasst werden, z.B. durch Nutzung des Pulsationsmodus des Ultraschallextraktors. Die Ultraschallextraktion von Speiseölen bei niedrigen Temperaturen vermeidet die thermisch induzierte Zersetzung der extrahierten Öle und minimiert den Verlust von bioaktiven Verbindungen.

Ultraschallprozesskontrolle

Präzise Kontrolle über Beschallungsparameter (zum Vergrößern anklicken!)Alle digitalen Hielscher-Ultraschallgeräte – vom Labor- bis zur Industriegerät – sind mit einer intelligenten Software ausgestattet, mit der der Ultraschallprozess präzise gesteuert, überwacht und kontrolliert werden kann. Amplitude, Energieeintragsgrenze, Pulszyklen und Beschallungszeit können über die benutzerfreundliche Software voreingestellt werden. Über ein farbiges Touch-Display ist das Menü leicht zugänglich und intuitiv zu bedienen. Mit der Browser-Fernsteuerung kann der Bediener das Ultraschallsystem aus der Ferne bedienen und überwachen.
Alle wichtigen Ultraschall-Prozessdaten (wie z.B. Amplitude, Temperatur, Druck, Nettoenergie, Gesamtenergie, Zeit und Datum) werden automatisch auf einer integrierten SD-Karte gespeichert. Die automatische Datenprotokollierung wird in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sehr geschätzt, da sie es dem Lebensmittelhersteller ermöglicht, den Verarbeitungsprozess jeder beschallten Charge zu revidieren. Dies ermöglicht eine Standardisierung der Prozesse, eine kontinuierlich hohe Qualität des Produktes und die Umsetzung von Good Manufacturing Practices (GMP).

Hielscher Ultrasonics‘ industrielle Ultraschallprozessoren können sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7 Betrieb kontinuierlich betrieben werden. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschall-Sonotroden erhältlich. Die Robustheit der Hielscher-Ultraschallgeräte ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen.
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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Hielscher Ultrasonics stellt leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren für die Dispersion, Emulgierung und Zellenextraktion her.

Leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren von Labor bis Pilot- und industrielle Maßstab.

Literatur / Literaturhinweise



Wissenswertes

Speiseöle

Speiseöle sind in der Regel bei Raumtemperatur flüssig, obwohl einige Öle, welche gesättigte Fettsäuren enthalten, wie z.B. Kokosnussöl, Palmöl und Palmkernöl, bei Zimmertemperatur auch fest sein können. Speiseöle sind pflanzliche Öle, d.h. sie werden aus Saaten oder Früchten gewonnen, wie z.B. Rapsöl, Sonnnenblumeneöl, Olivenöl und Avocadoöl. Die Verwendung von pflanzlichen Ölen wie z.B. Sojaöl, Canolaöl/Rapsöl, Maisöl, Erdnussöl, Sesamöl, Sonnenblumenöl, Distelöl, Palmöl, Senföl, Reiskleieöl, Kürbiskernöl, Kokosöl und andere Samenöle werden sowohl als Kochöl als auch in Zutat in Salatdressings, Marinaden, Soßen, Dips usw. verwendet. Pflanzliche Öle werden häufig als Speiseölalternative für tierische Fette wie Butter und Schmalz verwendet.
Margarine ist ein beliebter Butterersatz auf der Basis von raffinierten Pflanzenölen (z.B. aus Distel-, Sonnenblumen-, Soja-, Baumwollsamen-, Raps- oder Olivenöl). Lesen Sie mehr über die ultraschall-gestützte Herstellung von Margarine!
Speiseöle wie Olivenöl, Rapsöl, Sonnenblumenöl oder Traubenkernöl können durch die Infusion mit aromatischen Pflanzen wie Kräutern (z.B. Rosmarin, Basilikum usw.), Früchten (z.B. Zitrusfrüchte, Orangen, Himbeeren), Chilis oder Knoblauch aromatisiert werden. Die Beschallung mit Ultraschall wird auch hier verwendet, um die Kräuterextrakte zu extrahieren und die Pflanzenöle zu aromatisieren. Lesen Sie mehr über die ultraschall-gestützte Mazeration und Infusion!
Öle und Fette – worin liegt der Unterschied? Fette sind bei Raumtemperatur fest, während Öle flüssig sind. Ungesättigte Fette wie mehrfach ungesättigte und einfach ungesättigte Fettsäuren gehören zur Kategorie der Öle. Fette sind meist tierischen Ursprungs und enthalten vor allem gesättigte Fettsäuren. Übliche Fette sind Butter, Schmalz und Talg.