Εκχύλιση καψαϊκίνης από καυτερές πιπεριές τσίλι με υπερήχους

• Η καψαϊκίνη είναι η κύρια ένωση που προσδίδει γεύση και καυστικότητα στις καυτερές πιπεριές, γνωστές και ως τσίλι.
• Για την παραγωγή καψαϊκίνης υψηλής ποιότητας ως αρωματικής ύλης και φαρμακευτικού συστατικού, απαιτείται μια αποτελεσματική αλλά ήπια τεχνική εκχύλισης, ώστε να αποτρέπεται η αποδόμηση.
• Η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια ήπια μηχανική μέθοδος εκχύλισης, η οποία παρέχει υψηλές αποδόσεις καψαϊκίνης σε πολύ σύντομο χρόνο εκχύλισης.

Υπέρηχοι υψηλής απόδοσης για εκχυλίσματα καψαϊκίνης υψηλής ποιότητας

Η εκχύλιση καψαϊκινοειδών από καυτερές πιπεριές τσίλι (π.χ. Capsicum frutescens) με υπερήχους βελτιώνει σημαντικά την απόδοση της εκχύλισης. Οι υπέρηχοι ισχύος προάγουν τη διάτρηση και τη διάρρηξη των κυτταρικών τοιχωμάτων, καθώς και τη διόγκωση και την ενυδάτωση, ωθώντας τον διαλύτη μέσα στα φυτικά κύτταρα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αυξημένη μεταφορά μάζας των ενδοκυτταρικών ουσιών (συμπεριλαμβανομένων των καψαϊκινοειδών) από τα φυτικά κύτταρα στον διαλύτη.
Ως αμιγώς μηχανική, μη θερμική τεχνική επεξεργασίας, η εκχύλιση με υπερήχους αποτρέπει τη θερμική αποδόμηση των θερμοευαίσθητων ενώσεων. Η σπηλαίωση που προκαλείται από τους υπερήχους εντατικοποιεί τη διαδικασία εκχύλισης, εξασφαλίζοντας υψηλές αποδόσεις εκχυλίσματος ανώτερης ποιότητας. Το επενδυτικό και το λειτουργικό κόστος του εξοπλισμού εκχύλισης με υπερήχους είναι σχετικά χαμηλά και επιτρέπουν τη γρήγορη απόσβεση της επένδυσης.

Εκχύλιση καψαϊκινοειδών με υπερήχους – σε παρτίδες ή με συνεχή ροή

Κατά παρτίδες: Οι διαδικασίες εκχύλισης με υπερήχους μπορούν να πραγματοποιούνται ως απλές διαδικασίες κατά παρτίδες ή ως επεξεργασία εντός της γραμμής, όπου το μέσο τροφοδοτείται συνεχώς μέσω ενός αντιδραστήρα υπερήχων συνεχούς ροής.
Η επεξεργασία κατά παρτίδες είναι μια εύκολη διαδικασία, κατά την οποία η εκχύλιση πραγματοποιείται ανά παρτίδα. Η Hielscher Ultrasonics προσφέρει επεξεργαστές υπερήχων για μικρές έως μεγάλες παρτίδες, δηλαδή από 1L έως 120L.
Για την επεξεργασία παρτίδων από 5 έως 10L, συνιστούμε το UP400ST με ηχοτρόδιο S24d22L2D. (βλ. εικόνα αριστερά)
Για την επεξεργασία παρτίδων περίπου 120L, συνιστούμε το UIP2000hdT με ηχοτρόδιο RS4d40L4. (βλ. εικόνα επάνω δεξιά)

Συνεχής ροή: Για μεγαλύτερους όγκους και για την εμπορική εκχύλιση καψαϊκίνης σε πλήρη κλίμακα, ένα συνεχές υγρό ρεύμα που περιέχει νιφάδες καυτερής πιπεριάς τροφοδοτείται μέσω ενός αντιδραστήρα υπερήχων, όπου ο πολτός διαλύτη/φυτικής ύλης υποβάλλεται σε έντονη κατεργασία με υπερήχους.
Για όγκο περίπου 8L/min., συνιστούμε το UIP4000hdT με ηχοτρόδιο RS4d40L3 και κυψελίδα ροής FC130L4-3G0 με δυνατότητα λειτουργίας υπό πίεση.

Μελέτη περίπτωσης εκχύλισης καψαϊκίνης με υπερήχους

Οι Olguín-Rojas et al. (2019) αναφέρουν απόδοση απομόνωσης καψαϊκινοειδών υψηλότερη από 96% χρησιμοποιώντας τρεις καλλιεργούμενες ποικιλίες του Capsicum chinense Jacq. (πιπεριές ‘Bode’, ‘Habanero’ και ‘Habanero Roxo’). Χρησιμοποίησαν τη συσκευή υπερήχων με καθετήρα της Hielscher UP200S (200 W, 24 kHz) με το δείγμα βυθισμένο σε υδατόλουτρο ελεγχόμενης θερμοκρασίας. Δείγμα Capsicum chinense βάρους 0,25g τέθηκε σε επαφή με 25mL μεθανόλης για 10 λεπτά και στη συνέχεια μεταφέρθηκε στο υδατόλουτρο στους 50ºC, με πλάτος εξόδου 200 W και κύκλο λειτουργίας 0,5sec. Κατόπιν, τα εκχυλίσματα διηθήθηκαν μέσω φίλτρου σύριγγας από νάιλον και αναλύθηκαν με χρωματογραφία. Κατά την ανάλυση ανιχνεύθηκαν και τα πέντε κύρια καψαϊκινοειδή (n-DHC, C, DHC, h-C και h-DHC). Η εκχύλιση με υπερήχους δίνει εκχύλισμα πλήρους φάσματος με ευρύ γευστικό προφίλ.

Οι Sganzerla et al. (2014) διαπίστωσαν ότι η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια εξαιρετική μέθοδος για την ποσοτική και αναπαραγώγιμη εκχύλιση καψαϊκινοειδών από πιπεριές τσίλι με χρήση μεθανόλης ως διαλύτη. Χάρη στην απλότητα και την αποτελεσματικότητά της, η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να εφαρμοστεί για την ταχεία ανάλυση ρουτίνας των καψαϊκινοειδών στις πιπεριές τσίλι.

Εξοπλισμός εκχύλισης με υπερήχους

Η Hielscher Ultrasonics ειδικεύεται στην κατασκευή επεξεργαστών υπερήχων υψηλής απόδοσης για την παραγωγή εκχυλισμάτων υψηλής ποιότητας από φυτικές ύλες.

Η ευρεία γκάμα προϊόντων της Hielscher Ultarsonics εκτείνεται από συμπαγείς, ισχυρές εργαστηριακές συσκευές υπερήχων έως ανθεκτικά επιτραπέζια και πλήρως βιομηχανικά συστήματα, τα οποία παρέχουν υπερήχους υψηλής έντασης για την αποτελεσματική εκχύλιση και απομόνωση βιοδραστικών ουσιών (π.χ. κερκετίνη, καφεΐνη, κουρκουμίνη, τερπένια κ.λπ.). Όλες οι ψηφιακές συσκευές υπερήχων από 200W έως 16.000W διαθέτουν εύχρηστο μενού με προγραμματιζόμενες ρυθμίσεις, έγχρωμη οθόνη αφής για ψηφιακό έλεγχο, ενσωματωμένη κάρτα SD για αυτόματη καταγραφή δεδομένων, τηλεχειρισμό μέσω προγράμματος περιήγησης και πολλές ακόμη λειτουργίες φιλικές προς τον χρήστη. Τα ηχοτρόδια και οι κυψελίδες ροής (τα μέρη που έρχονται σε επαφή με το μέσο) μπορούν να αποστειρωθούν σε αυτόκαυστο και καθαρίζονται εύκολα. Όλες οι συσκευές υπερήχων μας έχουν κατασκευαστεί για λειτουργία 24/7, απαιτούν ελάχιστη συντήρηση και η λειτουργία τους είναι εύκολη και ασφαλής.
Μια ψηφιακή έγχρωμη οθόνη επιτρέπει τον εύχρηστο έλεγχο της συσκευής υπερήχων. Τα συστήματά μας μπορούν να παρέχουν από χαμηλά έως και πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης. Για την εκχύλιση πολυφαινολών και άλλων βιοδραστικών φυτοχημικών ουσιών, όπως τα καψαϊκινοειδή, προσφέρουμε ειδικά ηχοτρόδια υπερήχων (γνωστά και ως καθετήρες ή κέρατα υπερήχων), τα οποία είναι βελτιστοποιημένα για την ήπια απομόνωση δραστικών ουσιών υψηλής ποιότητας. Η ανθεκτικότητα του εξοπλισμού υπερήχων της Hielscher επιτρέπει τη λειτουργία 24/7 υπό συνθήκες βαριάς χρήσης και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Ο ακριβής έλεγχος των παραμέτρων της διεργασίας υπερήχων εξασφαλίζει αναπαραγωγιμότητα και τυποποίηση της διεργασίας.

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