Εκχύλιση δενδρολίβανου με υπερήχους ισχύος

Το δενδρολίβανο είναι ένα αρωματικό, αειθαλές βότανο πλούσιο σε βιοδραστικές ενώσεις και αιθέρια έλαια, τα οποία χρησιμοποιούνται σε φαρμακευτικά προϊόντα, τρόφιμα και καλλυντικά. Η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια ήπια, αλλά εξαιρετικά αποδοτική τεχνική για την απομόνωση βιοδραστικών ενώσεων και αιθέριων ελαίων από το δενδρολίβανο και άλλα βότανα. Η εκχύλιση με υπερήχους προσφέρει υψηλότερες αποδόσεις και ανώτερη ποιότητα εκχυλίσματος σε σύντομο χρόνο επεξεργασίας.

Παραγωγή εκχυλίσματος δενδρολίβανου με κατεργασία με υπερήχους

Οι συσκευές υπερήχων είναι εξαιρετικά αποδοτικές στην παραγωγή φυτικών εκχυλισμάτων. Η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια ήπια, μη θερμική τεχνική εκχύλισης, η οποία επιτρέπει την ήπια επεξεργασία και απομόνωση ευαίσθητων βιοδραστικών μορίων από φυτά. Καθώς η κατεργασία με υπερήχους ασκεί μόνο αμιγώς μηχανικές δυνάμεις, αποφεύγεται η πρόκληση βλάβης στα θερμοευαίσθητα μόρια. Αυτό επιτρέπει την παρασκευή εκχυλίσματος πλήρους φάσματος που περιέχει πολυάριθμες βιοδραστικές ενώσεις, οι οποίες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και οδηγούν στο λεγόμενο φαινόμενο συνέργειας. Για παράδειγμα, το εκχύλισμα δενδρολίβανου που παράγεται με υπερήχους περιέχει υψηλές ποσότητες βιοδραστικών μορίων όπως καρνοσικό οξύ, καρνοσόλη, ροσμαρινικό οξύ, ολεανολικό οξύ, ουρσολικό οξύ, καμφορά, 1,8-κινεόλη, p-κουμαρικό οξύ και καφεϊκό οξύ.
Για την παραγωγή εκχυλίσματος δενδρολίβανου, απομονώνονται βιοδραστικές ενώσεις από τα βελονοειδή φύλλα του φυτού δενδρολίβανο (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). Το εκχύλισμα χρησιμοποιείται συνήθως ως φυσικό συντηρητικό και αρωματική ύλη στις βιομηχανίες τροφίμων και καλλυντικών.
 

Το εκχύλισμα δενδρολίβανου περιέχει αρκετές βιοδραστικές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένων αντιοξειδωτικών όπως το καρνοσικό οξύ και το ροσμαρινικό οξύ, τα οποία έχει αποδειχθεί ότι έχουν αντιφλεγμονώδεις, αντιμικροβιακές και αντικαρκινικές ιδιότητες. Αυτές οι ιδιότητες καθιστούν το εκχύλισμα δενδρολίβανου χρήσιμο για τη διατήρηση της φρεσκάδας και της ποιότητας των τροφίμων, καθώς και για την παροχή δυνητικών οφελών για την υγεία σε συμπληρώματα διατροφής και φυσικά θεραπευτικά σκευάσματα.
Στη βιομηχανία τροφίμων, το εκχύλισμα δενδρολίβανου προστίθεται συχνά σε επεξεργασμένα κρέατα, αρτοσκευάσματα και σνακ για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής τους και να αποτρέπει την οξείδωση. Χρησιμοποιείται επίσης ως φυσική αρωματική ύλη σε σάλτσες, σάλτσες σαλάτας και μαρινάδες.
Στη βιομηχανία καλλυντικών, το εκχύλισμα δενδρολίβανου χρησιμοποιείται σε προϊόντα περιποίησης του δέρματος και των μαλλιών για τις αντιοξειδωτικές και αντιφλεγμονώδεις ιδιότητές του, οι οποίες μπορούν να συμβάλουν στην προστασία και τη θρέψη του δέρματος και των μαλλιών. Χρησιμοποιείται επίσης ως φυσική αρωματική και χρωστική ουσία σε ορισμένα καλλυντικά προϊόντα.

Ο μηχανισμός διάρρηξης του κυτταρικού τοιχώματος (a) ρήξη του κυτταρικού τοιχώματος λόγω σπηλαίωσης. (b) διάχυση του διαλύτη στην κυτταρική δομή.
(Γράφημα προσαρμοσμένο από Shirsath et al., 2012)

Πώς γίνεται η παραγωγή εκχυλίσματος δενδρολίβανου με συσκευή υπερήχων τύπου ακίδας;

Η παραγωγή εκχυλίσματος δενδρολίβανου με συσκευή υπερήχων τύπου ακίδας περιλαμβάνει συνήθως τα ακόλουθα βήματα:

1. Προετοιμασία του δενδρολίβανου: Τα φύλλα του δενδρολίβανου καθαρίζονται, ξηραίνονται και αλέθονται σε λεπτή σκόνη.
2. Εκχύλιση: Η αλεσμένη σκόνη δενδρολίβανου αναμειγνύεται με έναν διαλύτη όπως η αιθανόλη ή το νερό και το μείγμα υποβάλλεται σε κατεργασία με υπερήχους με τη χρήση συσκευής υπερήχων τύπου ακίδας. Η συσκευή υπερήχων χρησιμοποιεί ηχητικά κύματα υψηλής συχνότητας για τη δημιουργία φυσαλίδων σπηλαίωσης, οι οποίες συμβάλλουν στη διάσπαση του φυτικού υλικού και στην απελευθέρωση των δραστικών ενώσεων.
3. Διήθηση: Το μείγμα διηθείται για την απομάκρυνση τυχόν υπολειπόμενου φυτικού υλικού, αφήνοντας ένα υγρό εκχύλισμα.
4. Συμπύκνωση: Το υγρό εκχύλισμα συμπυκνώνεται με τη χρήση περιστροφικού εξατμιστή ή άλλης κατάλληλης μεθόδου, ώστε να αυξηθεί η συγκέντρωση των δραστικών ενώσεων.
5. Ξήρανση: Το συμπυκνωμένο εκχύλισμα ξηραίνεται με κατάλληλη μέθοδο, όπως ξήρανση με ψεκασμό ή ξήρανση με κατάψυξη (λυοφιλίωση), ώστε να παραχθεί εκχύλισμα σε μορφή ξηρής σκόνης.
6. Συσκευασία: Η ξηρή σκόνη στη συνέχεια συσκευάζεται και αποθηκεύεται σε δροσερό, ξηρό μέρος μέχρι να είναι έτοιμη για χρήση.

Η χρήση συσκευής υπερήχων τύπου καθετήρα στη διαδικασία εκχύλισης επιτρέπει την αποδοτικότερη και αποτελεσματικότερη εκχύλιση των δραστικών ενώσεων από τα φύλλα δενδρολίβανου, με αποτέλεσμα ένα εκχύλισμα υψηλότερης ποιότητας με μεγαλύτερη συγκέντρωση ωφέλιμων ενώσεων. Επιπλέον, η μέθοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μεγάλη κλίμακα, γεγονός που την καθιστά κατάλληλη για εμπορική παραγωγή. Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher επιτρέπουν τον ακριβή έλεγχο των παραμέτρων της διεργασίας και τη γραμμική αύξηση της κλίμακας της διαδικασίας εκχύλισης σε οποιονδήποτε επιθυμητό όγκο.

Επιστημονικά αποδεδειγμένη υπεροχή της εκχύλισης δενδρολίβανου με υπερήχους

Στην επιστημονική ερευνητική τους έκθεση, οι Dhoubi et al. (2020) διερευνούν την επίδραση διαφορετικών μεθόδων εκχύλισης στη χημική σύσταση και την αντιοξειδωτική ισχύ εκχυλισμάτων Rosmarinus officinalis L. Συγκρίνουν τρεις μεθόδους εκχύλισης: εκχύλιση με υπερκρίσιμο ρευστό, εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπερήχους (UAE) με χρήση της συσκευής υπερήχων UIP1000hdT της Hielscher και εκχύλιση υποβοηθούμενη από μικροκύματα (MAE).

Κύρια ευρήματα της μελέτης:

• Οι συγγραφείς διαπίστωσαν ότι η μέθοδος εκχύλισης επηρέασε σημαντικά τη χημική σύσταση και την αντιοξειδωτική ισχύ των εκχυλισμάτων δενδρολίβανου. Σε σύγκριση με τις άλλες δύο τεχνικές εκχύλισης, την εκχύλιση με υπερκρίσιμο ρευστό και την εκχύλιση με μικροκύματα, η εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπερήχους έδωσε τα καλύτερα αποτελέσματα.
• Το εκχύλισμα δενδρολίβανου που παρασκευάστηκε με υπερήχους και αιθανόλη ήταν πολύ πλούσιο σε πολυφαινόλες.
• Με την κατεργασία με υπερήχους παρατηρήθηκε υψηλότερη αντιοξειδωτική ικανότητα σε σύντομο χρόνο εκχύλισης (10 λεπτά).

Πρωτόκολλο εκχύλισης δενδρολίβανου με υπερήχους

Η εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπερήχους πραγματοποιήθηκε σε συσκευή υπερήχων τύπου καθετήρα με χρήση ηχοτροδίου (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, βλ. εικόνα παρακάτω). Ένα μείγμα δενδρολίβανου σε σκόνη και απόλυτης αιθανόλης (1:3 w/v) τοποθετήθηκε σε αντιδραστήρα διπλού μανδύα και εκτέθηκε σε υπερήχους στα 750 W για 10 min. Η θερμοκρασία εκχύλισης ρυθμίστηκε στους 25°C. Το εκχύλισμα που παρασκευάστηκε με υπερήχους φυγοκεντρήθηκε στις 4000 rpm για 10 min. Το υπερκείμενο υγρό απομακρύνθηκε και συμπυκνώθηκε υπό κενό με χρήση περιστροφικού εξατμιστήρα κενού.

Διάταξη εκχύλισης με υπερήχους με χρήση της συσκευής υπερήχων τύπου καθετήρα UIP1000hdT της Hielscher για εκχύλιση φυτικών υλών κατά παρτίδες.
(εικόνα: © Petigny et al., 2013)

Συγκεκριμένα, η εκχύλιση με υπερήχους παρήγαγε εκχυλίσματα με υψηλότερες συγκεντρώσεις ολικών φαινολικών ενώσεων, φλαβονοειδών και καροτενοειδών, καθώς και υψηλότερη αντιοξειδωτική δράση, σε σύγκριση με την εκχύλιση με εμβροχή. Επιπλέον, η εκχύλιση με υπερήχους ήταν αποδοτικότερη μέθοδος, παρέχοντας υψηλότερες αποδόσεις εκχυλίσματος σε συντομότερο χρόνο.
Οι συγγραφείς καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η επιλογή της μεθόδου εκχύλισης αποτελεί σημαντικό παράγοντα που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την παραγωγή εκχυλισμάτων δενδρολίβανου για χρήση στις βιομηχανίες τροφίμων, καλλυντικών και φαρμάκων. Η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος εκχύλισης που ενδέχεται να παράγει ισχυρότερα και αποδοτικότερα εκχυλίσματα με υψηλότερες αποδόσεις.
Η ερευνητική ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι «μεταξύ των εκχυλισμάτων που μελετήθηκαν, το δενδρολίβανο που εκχυλίστηκε με υπερήχους παρουσίασε υψηλότερη αντιοξειδωτική δράση σύμφωνα και με τις δύο δοκιμασίες αντιοξειδωτικής δράσης. Αυτό σχετιζόταν με την υψηλότερη περιεκτικότητα σε ολικές φαινολικές ενώσεις και, ειδικότερα, με την περιεκτικότητα σε καρνοσικό οξύ και ροσμαρινικό οξύ. Επιπλέον, όταν δοκιμάστηκε σε ανθρώπινους ινοβλάστες που εκτέθηκαν σε οξειδωτικό στρες, το εκχύλισμά μας που παρασκευάστηκε με υπερήχους παρουσίασε ισχυρή αντιοξειδωτική δράση σε σύγκριση με το γαλλικό οξύ και την Ν-ακετυλοκυστεΐνη. Επομένως, με στόχο την αντικατάσταση των συνθετικών αντιοξειδωτικών, το εκχύλισμα δενδρολίβανου που παρασκευάσαμε με υπερήχους, ως φυσική πηγή αντιοξειδωτικών, ενδέχεται να παρουσιάζει ενδιαφέρον για διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές.»

Αντιοξειδωτική δράση εκχυλισμάτων δενδρολίβανου. Μπλε στήλες: στους 60°C με χρήση απεσταγμένου νερού· Πορτοκαλί στήλες: μετά την κατεργασία με υπερήχους.
(μελέτη και γράφημα: Suchkova et al., 2021)

Συσκευές υπερήχων υψηλής απόδοσης για την εκχύλιση δενδρολίβανου και βοτάνων

Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει και προμηθεύει συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων οποιασδήποτε ισχύος και μεγέθους. Η γκάμα των ομογενοποιητών και εκχυλιστήρων υπερήχων μας εκτείνεται από φορητές συσκευές χειρός έως πλήρως βιομηχανικά συστήματα παραγωγής για την εντός γραμμής επεξεργασία μεγάλων όγκων σε εμπορική κλίμακα.

Σχεδιασμός, κατασκευή και συμβουλευτικές υπηρεσίες – Ποιότητα κατασκευής από τη Γερμανία

Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher είναι γνωστές για τα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας και σχεδιασμού τους. Η ανθεκτικότητα και η ευκολία λειτουργίας επιτρέπουν την ομαλή ενσωμάτωση των συσκευών υπερήχων μας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher ανταποκρίνονται με ευκολία σε αντίξοες συνθήκες και απαιτητικά περιβάλλοντα.

Η Hielscher Ultrasonics είναι εταιρεία πιστοποιημένη κατά ISO και δίνει ιδιαίτερη έμφαση σε συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων που διαθέτουν τεχνολογία αιχμής και είναι φιλικές προς τον χρήστη. Φυσικά, οι συσκευές υπερήχων της Hielscher συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις CE και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.
Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα! Το άρτια εκπαιδευμένο τεχνικό προσωπικό μας, με την πολυετή εμπειρία του, θα χαρεί να συζητήσει μαζί σας τη διαδικασία εκχύλισής σας και να σας προτείνει τον καταλληλότερο εκχυλιστήρα υπερήχων!

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας: