Herstellung von Aromastoffen mit Ultraschall

Die Ultraschallextraktion von Aromastoffen ist ein hocheffizientes und nachhaltiges Verfahren, das die Ausbeute erhöht und gleichzeitig die Verarbeitungszeit deutlich verkürzt. Durch den Einsatz sicherer, umweltfreundlicher Lösungsmittel bietet die Ultraschalltechnologie eine umweltfreundliche Extraktionsmethode mit verbesserter Energieeffizienz und ist damit eine umweltschonende Alternative zu herkömmlichen Extraktionstechniken.

Pflanzenextrakte – Besser mit Ultraschall

Die Ultraschallextraktion ist ein kommerziell eingesetztes Verfahren zur Herstellung hochwertiger Extrakte für die Lebensmittel-, Getränke-, Pharma- und Kosmetikindustrie.
„Mit Ultraschall lassen sich vollständige Extraktionen heute innerhalb weniger Minuten mit hoher Reproduzierbarkeit durchführen. Dabei werden der Lösungsmittelverbrauch reduziert, die Handhabung und Aufarbeitung vereinfacht, eine höhere Reinheit des Endprodukts erzielt und eine Nachbehandlung des Abwassers überflüssig. Zudem wird nur ein Bruchteil der fossilen Energie verbraucht, die normalerweise für ein herkömmliches Extraktionsverfahren wie die Soxhlet-Extraktion, Mazeration oder Clevenger-Destillation benötigt wird. Verschiedene Klassen von Lebensmittelbestandteilen wie Aromen, Pigmente, Antioxidantien und andere organische und mineralische Verbindungen wurden aus einer Vielzahl von Matrices (hauptsächlich tierischen Geweben, Mikroalgen, Hefen, Lebensmitteln und Pflanzenmaterialien) effizient extrahiert, analysiert und zu Formulierungen verarbeitet.“ [Chemat et al. 2017]

Die Ultraschallextraktion wird zur Gewinnung von Isolaten aus Pflanzenmaterial eingesetzt. Das Video zeigt die effiziente Extraktion von Aromastoffen aus Chiliflocken mit dem UP200Ht.

Als Marktführer hat Hielscher Ultrasonics eine breite Wissensdatenbasis zu Ultraschallextraktionsverfahren aufgebaut, einschließlich der Extraktion von Gewürzen, Kräutern, Blüten, Früchten und Gemüse zur Herstellung von Aroma- und Duftstoffen. Hielscher Ultrasonics verfügt über fundierte Kenntnisse zur Extraktion verschiedener Pflanzenmaterialien wie Kaffee, Safran, Trauben (Wein), Eiche, Teeblättern, Lavendel, Minze, Stevia, Chilischoten, Vanille, Kakao, Boldoblättern und vielen weiteren.
Ultraschallextraktionsverfahren lassen sich mit nahezu allen Lösungsmitteln durchführen, etwa Wasser, Alkohol, wässrigem Ethanol, Glycerin, Ölen, Isopropanol, Hexan, Benzol usw.
Für die Herstellung von Aroma- und Duftstoffen sowie Wirkstoffen, die als Zutaten in der Lebensmittel-, Getränke-, Pharma-, Kosmetik- und Parfümindustrie eingesetzt werden, ist die Verwendung ungefährlicher, umweltfreundlicher Lösungsmittel wie Wasser und Alkohol ein großer Vorteil.

Formen der Ultraschallextraktion:

• Beschallung
• Thermo-Beschallung
• Mano-Beschallung
• Thermo-Mano-Beschallung
• Ultraschall-Soxhlet-Extraktion (Sono-Soxhet)
• Ultraschallunterstützte überkritische Extraktion

Das Ultraschallverfahren erzielt im Vergleich zu den meisten herkömmlichen Extraktionsverfahren, z.B. der Mazeration, bessere Ergebnisse hinsichtlich Prozesszeit, höherer Ausbeute, größerer Energieeinsparung, Sauberkeit, Sicherheit und Produktqualität. Insbesondere bei der Herstellung von Zusatzstoffen für Lebensmittel, Getränke, Pharmazeutika und Kosmetika bietet die umweltfreundliche Ultraschallextraktion einen großen Vorteil hinsichtlich der Produktsicherheit.

Transparente Aromaemulsionen

Emulsionen werden häufig als Zusatzstoffe verwendet, um Lebensmitteln und Getränken bestimmte Eigenschaften hinsichtlich Geschmack, Nährwert und Stabilität zu verleihen. Insbesondere bei der Formulierung von Getränken ist die Klarheit ein wichtiger Faktor, da das Endprodukt nicht nur Qualitäts- und Ernährungsstandards, sondern auch optische Anforderungen erfüllen muss. Bei klaren Getränken und Lebensmitteln bedeutet dies, dass der Emulsionszusatz das angestrebte Qualitätsziel des Endprodukts nicht beeinträchtigen sollte. Eine klare Emulsion lässt sich dabei leichter verarbeiten. Aufgrund ihrer Größe sind Nanoemulsionen transparent und transluzent (zumindest für das bloße Auge). Aufgrund ihrer hohen kinetischen Stabilität, niedrigen Viskosität, hohen Transparenz und hohen Stabilität gegenüber Sedimentation, Aufrahmung, Koaleszenz und Flockung werden sie vielfach als Zutaten eingesetzt.
Je größer die Tröpfchen bzw. Partikel sind, desto stärker wird die Trübung des Endprodukts. Für die Formulierung klarer Getränke liefert eine klare Emulsion mit Nanotröpfchen die besten Ergebnisse. Die Ultraschallemulgierung ermöglicht die Herstellung von W/O- und O/W-Emulsionen, inversen Emulsionen sowie Doppel- oder Mehrfachemulsionen des Typs W/O/W mit Tröpfchen im Nanobereich (sogenannten Miniemulsionen, Nanoemulsionen, ultrafeinen Emulsionen oder Submikronemulsionen). Die Tröpfchengröße lässt sich über die Ultraschallprozessparameter einstellen und steuern. Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind für optimale und reproduzierbare Prozessergebnisse präzise steuerbar.

Mit dem MultiPhaseCavitator hat Hielscher einen einzigartigen Durchflusszelleneinsatz entwickelt, um die Ultraschallemulgierung noch weiter zu verbessern.
Klicken Sie hier, um mehr über den MultiPhaseCavitator zu erfahren!
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Verkapselung von Aromastoffen mit Ultraschall

Der Einsatz von Liposomen in pharmazeutischen Produkten und Lebensmitteln nimmt stetig zu. Liposomen können als Träger für aktive Moleküle dienen, z.B. Nährstoffe und Arzneistoffe. Mittels Ultraschall lassen sich Liposomen durch Emulgierung einer Lipid-Wasser-Suspension oder durch Beschallung multilamellarer Vesikel (MLVs) bilden. Bei der Ultraschallemulgierung werden Lipiddoppelschichten in kleinere Fragmente aufgebrochen, die sich anschließend selbst zu kleinen unilamellaren Vesikeln (SUVs) aus Phospholipiden zusammenlagern. Während der Ultraschallbehandlung können Wirkstoffe in die Liposomen eingekapselt werden.
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Ultraschallextraktionssysteme

Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt für die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer beliebtesten Ultraschallextraktionssysteme:

Ultraschallunterstützte überkritische Extraktion

Die Extraktion mit überkritischen Fluiden und überkritischem CO2 gehört zu den wichtigsten Extraktionstechniken für die Herstellung von Aroma- und Duftstoffen.
Überkritisches Kohlendioxid ist ein selektives Lösungsmittel mit einstellbarer Dichte. Seine Selektivität und sein Lösungsvermögen hängen von der variablen Dichte ab, die durch Druck und Temperatur beeinflusst werden kann.
Durch die Kombination der überkritischen Extraktion mit Ultraschallbehandlung wird es möglich, lebensmitteltaugliche Lösungsmittel wie Alkohol oder Wasser einzusetzen und dennoch hohe Extraktionsraten und Ausbeuten zu erzielen.
Nutzen Sie das folgende Formular, um weitere Informationen über unsere Ultraschallextraktionssysteme und deren Anwendungen zu erhalten!

Sehen Sie sich im folgenden Video einen Vergleich zwischen der Ultraschallextraktion und der herkömmlichen Mazeration frischer Spitzwegerichblätter in Wasser an. Die Ultraschallbehandlung erzeugt nicht nur innerhalb von Sekunden einen wirkstoffreichen Spitzwegerichextrakt, auch die Farbe des Extrakts weist auf einen Qualitätsunterschied hin. Während der Ultraschallextrakt tiefgrün ist, zeigt der über 20 Tage mazerierte Extrakt eine bräunliche Farbe, die auf einen oxidativen Abbau der bioaktiven Verbindungen hindeutet.
 

In diesem kurzen Video vergleichen wir die Ultraschall-Kaltwasserextraktion mit dem Hielscher UP200Ht Ultraschallgerät mit Sonotrode mit einer traditionellen Mazeration über 20 Tage. Während die herkömmliche Mazeration Wochen benötigt, um bioaktive Verbindungen aus frischen Spitzwegerichblättern zu extrahieren, setzt die Ultraschallextraktion mit einer Sonotrode diese in nur wenigen Sekunden frei. Beim Vergleich des traditionell mazerierten Extrakts mit dem Ultraschallextrakt zeigt sich deutlich, dass der beschallte Extrakt tiefgrün ist, während der mazerierte Extrakt einen bräunlichen Farbton aufweist, der auf einen oxidativen Abbau der bioaktiven Verbindungen hindeutet. Die tiefgrüne Farbe des Ultraschall-Spitzwegerichextrakts unterstreicht die überlegene Effizienz der Ultraschalltechnologie bei der Herstellung eines Vollspektrumextrakts. Die Ultraschallextraktion pflanzlicher Rohstoffe ist schneller, wirkungsvoller und effizienter. Die hocheffiziente Ultraschallextraktion mit dem UP200Ht liefert einen Spitzwegerich-Vollspektrumextrakt.

 

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