Hielscher Ultraschalltechnik

Ultraschall-Produktion von Geschmacks- & Aromastoffen

  • Durch die Ultraschallextraktion erzielen Sie höhere Erträge und verkürzen die Prozessdauer deutlich.
  • Ultraschall ist die Schlüsseltechnologie für eine nachhaltige grüne Extraktion mit gefahrlosen, umweltfreundlichen Lösungsmitteln.
  • Darüber hinaus überzeugt die Ultraschallextraktion durch eine sehr hohe Energieeffizienz.

 

Pflanzenextrakte

Bei der Ultraschallextraktion handelt es sich um eine erprobte und kommerzialisierte Prozesstechnologie, welche für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Extrakten für die Lebensmittel- & Getränke-, Pharma- sowie die Kosmetik-Industrie eingesetzt wird.
„Mittels Ultraschall können komplette Extraktionsprozesse nun innerhalb von Minuten mit hoher Reproduzierbarkeit und bei einem reduziertem Lösungsmittelbedarf durchgeführt werden. Gleichzeitig vereinfacht die Ultraschallextraktion den Arbeitsprozess und erzielt Extrakte mit einem höheren Reinheitsgrad. Zudem fällt weniger Abwasser an, welches wieder aufbereitet werden muss und es wird nur ein Bruchteil der Energie benötigt, welche normalerweise für konventionelle Extraktionsmethoden wie die Soxhlet-Extraktion, Mazeration oder Clevenger Destillation notwendig ist. Verschiedenste Arten von Nahrungsmittelbestandteilen wie z.B. Aromen, Pigmente, Antioxidantien sowie andere organische und mineralische Verbindungen wurden mittels Ultraschall effizient aus unterschiedlichen Matrizen (u.a. aus Algen, Hefen, Lebensmitteln und Pflanzen) extrahiert, analysiert und weiterverarbeitet.“ [Chemat et al. 2017]

Ultraschall-Extraktion von Chiliflocken

Als Marktführer für Ultraschall-Extraktionssysteme verfügt Hielscher Ultrasonics über fundierte, gesicherte Kenntnisse über verschiedene Ultraschall-Extraktionsverfahren, u.a. über die Extraktgewinnung aus Gewürzen, Kräutern, Blüten, Früchten und Gemüse, welche zu Geschmacks-, Aroma- und Duftstoffen weiterverarbeitet werden. Hielscher Ultrasonics hat sich eine große Datenbank zu Ultraschall-Extraktionsprozessen aus verschiedenen Pflanzenmaterialien, wie z.B. Kaffee, Safran, Trauben (Wein), Eichenholz, Teeblättern, Lavendel, Minze, Stevia, Chili, Vanille, Kakao, Boldus-Blättern sowie vielen anderen Pflanzen aufgebaut.
Ultraschall-Extraktionsverfahren können mit nahezu jedem Lösungsmittel durchgeführt werden. So können z.B. Wasser, Alkohol, verschiedene Öle, Hexan und Benzol etc. als Lösungsmittel verwendet werden.
Für die Herstellung von Geschmacksstoffen, Aromen, Düften und aktiven Wirkstoffen, welche als Zutaten in Lebensmitteln & Getränken, Pharmazeutika, Kosmetikprodukten und Parfums verwendet werden, ist der Einsatz von ungefährlichen, umweltfreundlichen Lösungsmitteln wie Wasser und Alkohol ein außerordentlich großer Vorteil.

Der Ultraschall-Extraktor UIP1000hdT (1kW, 20kHz) wird zur Gewinnung von Aromen und sekundären Pflanzenstoffe eingesetzt.

Ultraschall-Extraktion

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Arten der Ultraschall-Extraktion:

Mit dem Ultraschallverfahren lässt sich eine bessere Extraktion im Vergleich zu die meisten konventionellen Extraktionsprozessen, z.B. dem Mazerationsverfahren, erzielen: die Vorteile liegen in einer verkürzten Extraktionszeit, höherer Extraktausbeute, geringerer Energieverbrauch, höherer Produktqualität und- reinheit sowie Sicherheit. Vor allem für die Herstellung von Nahrungsmittel-, Getränke-, pharmazeutischen und kosmetischen Zusatzstoffen ist das milde, grüne Ultraschall-Extraktionsverfahren ein großer Vorteil für die Sicherheit des Endproduktes und seine Konsumenten.

Transparente Aroma-Emulsionen

Emulsionen werden häufig Lebensmitteln und Getränken hinzugefügt, um den Geschmack, die Nährwerte oder die Produktstabilität zu funktionalisieren. Vor allem für die Formulierung von Getränken ist die Klarheit/Transparenz ein wichtiger Faktor, da das Endprodukt nicht nur die gängigen Qualitäts- und Ernährungsstandards erfüllen, sondern auch den optische Ansprüchen der Konsumenten genügen muss. Für klare Getränke und Nahrungsmittel bedeutet dies, dass eine zugesetzte Emulsion das finale Qualitätsziel nicht beeinträchtigen darf. Eine transparente Emulsion ist dementsprechend einfacher zu verarbeiten. Nanoemulsionen sind transparent und transluzent (zumindest für das bloße Auge). Aufgrund ihrer hohen kinetischen Stabilität, niedrigen Viskosität, hohen Transparenz und hohen Stabilität gegen Sedimentation, Aufrahmen, Koaleszenz und Flockung werden sie häufig als Zusatzstoffe in Lebensmitteln verarbeitet.
Je größer die Tröpfchen- / Partikelgröße, desto stärker ist die Trübung / Undurchsichtigkeit, welche das Endprodukt dadurch erhält. Für die Formulierung von klaren, transparenten Getränken bietet die Verwendung einer klaren Emulsion mit Nanotropfengrößen die besten Ergebnisse. Mittels Ultraschall-Emulgierung können W/O, O/W, inverse Emulsionen sowie W/O/W Doppelemulsionen bzw. multiple Emulsionen mit Nano-Tropfengrößen erzeugt werden (so genannte Miniemulsionen, Nanoemulsionen, ultrafeine Emulsionen oder Submikron-Emulsionen). Die Tropfengröße kann über die Ultraschallparameter gesteuert werden. Hielscher Ultraschallgeräte sind präzise steuer- und kontrollierbar, so dass optimale und reproduzierbare Ergebnisse bei der Emulgierung erzielt werden.
Mit dem MultiPhaseCavitator hat Hielscher einen einzigartigen Durchflusszelleneinsatz entwickelt, um die Ultraschall-Emulgierung noch weiter zu verbessern.
Klicken Sie hier, um mehr über den MultiPhaseCavitator zu erfahren!
Klicken Sie hier, um mehr über die ultraschall-gestützte Emulgierung zu erfahren!

Hielscher Ultraschallgeräte, z.B. UP200S (im Bild), werden sehr erfolgreich für die Extraktion von intrazellulären Substanzen eingesetzt.

Ultraschall-Extraktion aus Kräutern

Vorteile:

  • "grüne" Lösungsmittel
  • höhere Ausbeute
  • kürzerer Extraktionszeit
  • Sicherheit
  • schneller Return on Investment
  • niedrige Kosten

Aroma-Verkapselung

Der Einsatz von Liposomen in Arzneimitteln und Lebensmitteln nimmt stetig zu. Liposomen können als Träger für aktive Moleküle, z.B. Nährstoffe und Medikamente, verwendet werden. Durch Sondierung können Liposomen durch Emulgierung einer Lipid/Wassersuspension oder durch Sondierung von multilamellaren Vesikeln (MLVs) gebildet werden. Durch das Ultraschall-Emulsionsverfahren werden Lipid-Doppelschichten in kleinere Frakturen zerlegt, so dass sich diese Stücke zu kleinen unilamellaren Vesikeln (SUVs) aus Phospholipiden zusammensetzen. Während des Sondierungsprozesses können Wirkstoffe in die Liposomen eingekapselt werden.
Klicken Sie hier, um mehr über die Ultraschall-Herstellung von Liposomen erfahren!

Ultraschall-Extraktionssysteme

Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt bzgl. der ungefähren Verarbeitungskapazität unserer am häufigsten eingesetzten Ultraschall-Extraktionssysteme:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
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. größere Cluster aus UIP16000

Ultraschall-gestützte überkritische Extraktion

Die überkritische Flüssigkeitsextraktion und die überkritische CO2 Extraktion zählen zu den wichtigsten Extraktionstechniken, wenn es um die Gewinnung von Aromen und Duftessenzen geht.
Überkritisches Kohlenstoffdioxid ist genauso dicht wie eine Flüssigkeit, hat aber dieselbe Viskosität wie ein Gas. Überkritisches Kohlendioxid (scCO2) ist daher ein selektives Lösungsmittel, dessen Dichte reguliert werden kann. Seine Selektivität und Lösekraft hängen von der variablen Dichte ab, welche über Druck und Temperatur gesteuert werden kann.
Durch die Kombination der überkritischen Extraktion mit Ultraschall wird es möglich, lebensmitteltaugliche Lösungsmittel wie Alkohol oder Wasser zu verwenden und gleichzeitig hohe Extraktionsraten und hohe Ausbeuten zu erzielen.
Nutzen Sie bitte das untenstehende Formular, um weitere Informationen über unsere Ultraschall-Extraktionssysteme und deren Anwendungen zu erhalten!

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Bitte nutzen Sie das Formular, um weitere Informationen über unsere Ultraschallgeräte und -prozesse anzufordern. Gerne bieten wir Ihnen ein passendes Ultraschallsystem für Ihre Anwendung an.









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Ultraschall-Homogenisatoren und -Prozessoren für die Lebensmittelverarbeitung in allen Größen zur Verfügung: Vom kleinen Handgerät über die Ultraschalltechnikumsanlage bis hin zu den Ultraschall-Industriesystemen für die Beschallung großer Volumina (zum Vergrößern anklicken!)

Hielscher bietet Ultraschallmischer für die Lebensmittelverarbeitung jeglichen Maßstabs

Literatur



Mehr über die Ultraschall-Extraktion

Die Ultraschallextraktion ist ein bekanntes und zuverlässiges Verfahren, um Extrakte aus verschiedenen pflanzlichen Rohstoffen zu gewinnen. Hochleistungs-Ultraschall erhöht den Stoffaustausch zwischen dem Rohstoff/Ausgangsmaterial und dem Lösungsmittel, da das Lösungsmittel durch die Ultraschallschwingungen mit einer Rate von ca. 20.000 Mal pro Sekunde (bei 20kHz) in die Zellstruktur hineingedrückt und wieder herausgespült wird. Die intrazellulären Komponenten gelangen dadurch in das Lösungsmittel. Ultraschall ist bewiesenermaßen eine milde und dennoch äußerst effiziente Methode – mittels Ultraschallextraktion lassen sich eine höhere Ausbeute und qualitativ hochwertige Extrakte innerhalb verkürzter Extraktionszeiten gewinnen!
Die folgenden Materialien wurden bereits sehr erfolgreich mit dem Ultraschallextraktionsverfahren verarbeitet:
Gewürze: Chili (z. B. Capsaicin), Ingwer, Zimt, Safran, Vanillin / Vanille, Salbei, Rosmarin, Majoran, Basilikum, etc.
Kräuter: Pfefferminze, Teeblätters (z.B. Schwarztee, Grüner Tee, Rooibos, Honeybush, Pai Mu Tan, Jasmin Tee), grüne Minze, Stevia, Cannabis, etc.
Blüten: Lavendel, Patchouli, Ylang-Ylang, Rose, etc.
Früchte und Gemüse: Wein, Trauben / Traubenkerne, Kaffee, Kakao, Oliven, Orangen / Orangenschalen, Tomaten, Guaranakerne, ölhaltige Samen und Kerne (Mandeln, Sojabohnen, Papayasamen, Leinsamen, Sonnenblumenkerne, Raps), Granatapfel, Spinat, Maulbeeren, Wurzeln, etc.
Mikroorganismen: Algen, Spirulina, Mikroalgen (Nannochloropsis Spp Mikroalgen, Nannochloropsis Oculata Mikroalgen, Dunaliella Salina Mikroalgen), Synechococcus sp. Cyanobakterien, Xanthophyllomyces dendrorhous Hefe, Trichosporon oleaginosisus Hefe, ölhaltige Pilze, Cordyceps sinensis Pilze

Gezielte Extrakte, die durch Ultraschall gewonnen werden, sind ätherische Öle, Vitamine, Lipide, Proteine und Phytokomplexe wie Phenole, Antioxidantien, Polysaccharide, Oleoresine, Ester, Essenzen, Proteinhydrolysate, Aminosäuren, Saponine, Flavonoide, Alkaloide (z.B.g. Morphium, Codein, Thebain), Pigmente / Farbstoffe (Carotinoide, Chlorophyll, Phycocyanin), Anthocyane, Limonen, Alantolacton, Isoalantolacton und andere Wirkstoffe.

Über Grüne Extraktionsverfahren

Die "Grüne Extraktion" konzentriert sich auf umweltfreundliche und nachhaltige Methoden. Daher gehören eine Senkung des Energieverbrauchs, der Einsatz von alternativen Lösungsmitteln sowie die Verwendung nachwachsenden natürlichen Rohstoffe die Schlüsselfaktoren für grüne Extraktion. Das Ziel ist ein umweltfreundlicher und sicherer Extraktionsprozess sowie die Gewinnung von sicheren, qualitativ hochwertigen Extrakten. Um eine sicheres, qualitativ hochwertiges Produkt zu erhalten, ist es wichtig, alternative, recyclebare und sichere Lösungsmittel zu verwenden. Durch verringerte Toxizität des Prozesses und der Endprodukte, profitieren sowohl die Konsumenten durch ein gesünderes, sichereres Produkt als auch die Produzenten und deren Mitarbeiter ein sichereres Verarbeitung Umfeld für ihre Mitarbeiter durch eine sichereres Arbeitsumfeld.