Εκχύλιση βρώσιμων ελαίων με υπερήχους
Τα βρώσιμα έλαια χρησιμοποιούνται σε πολυάριθμες εφαρμογές στη μαγειρική και στην παραγωγή τροφίμων. Η μηχανική εξαγωγή βρώσιμων ελαίων αποτρέπει την υποβάθμιση των ελαίων. Η εκχύλιση βρώσιμων ελαίων με υπερήχους αποτελεί ανώτερη μέθοδο για την απελευθέρωση ελαίων από σπόρους, πυρήνες και καρπούς. Ως μη θερμική τεχνική εκχύλισης, η εκχύλιση με υπερήχους παράγει βρώσιμα έλαια υψηλής ποιότητας και διακρίνεται για τις υψηλότερες αποδόσεις και τον μειωμένο χρόνο επεξεργασίας.
Εντατικοποίηση της παραγωγής βρώσιμων ελαίων με κατεργασία με υπερήχους
Η εκχύλιση με υπερήχους χρησιμοποιείται ευρέως για την απελευθέρωση πολύτιμων ενδοκυτταρικών συστατικών από φυτικό υλικό. Στα συστατικά που στοχεύει η εκχύλιση περιλαμβάνονται λιπίδια / λιπαρά οξέα, πρωτεΐνες, βιταμίνες, πολυφαινόλες και άλλες βιοδραστικές ενώσεις. Ως τεχνική εντατικοποίησης της διεργασίας, η εκχύλιση βρώσιμων ελαίων με υπερήχους, όπως εξαιρετικού παρθένου ελαιολάδου, ελαίου αβοκάντο, ηλιελαίου και λινελαίου, μεταξύ άλλων, αυξάνει την απόδοση του εκχυλιζόμενου ελαίου (λιπαρών οξέων), συντομεύει τον χρόνο εκχύλισης και μειώνει ή αποτρέπει την κατανάλωση διαλύτη. Ως μη θερμική τεχνική εκχύλισης, η υποβοηθούμενη από υπερήχους εκχύλιση βασίζεται, ως προς την αρχή λειτουργίας της, στο φαινόμενο της ακουστικής σπηλαίωσης. Η ακουστική σπηλαίωση, γνωστή και ως σπηλαίωση υπερήχων, δημιουργεί έντονες δυνάμεις διάτμησης, οι οποίες διαρρηγνύουν τα κυτταρικά τοιχώματα και αυξάνουν τη μεταφορά μάζας μεταξύ του εσωτερικού των κυττάρων και του περιβάλλοντος διαλύτη. Αυτό καθιστά την εκχύλιση με υπερήχους την ανώτερη τεχνική για την απελευθέρωση και την απομόνωση ενώσεων που είναι εγκλωβισμένες στα φυτικά κύτταρα.
- υψηλότερη απόδοση
- συντομότερος χρόνος εκχύλισης
- μηδενική ή μειωμένη κατανάλωση διαλύτη
- μη θερμική διεργασία
- υψηλή διατροφική ποιότητα
- εύκολη και ασφαλής χρήση
- γρήγορη απόσβεση της επένδυσης
Εκχυλιστήρας υπερήχων UIP4000hdT εγκατεστημένος σε ελαιοτριβείο για τη βελτίωση της παραγωγής εξαιρετικού παρθένου ελαιολάδου
Μελέτες περιπτώσεων εκχύλισης βρώσιμων ελαίων με υπερήχους
Η εκχύλιση με υπερήχους έχει δοκιμαστεί και έχει αποδειχθεί αποτελεσματική για διάφορους ελαιούχους σπόρους και καρπούς.
Εκχύλιση ηλιελαίου με υπερήχους
Οι Moradi et al. (2018) διερεύνησαν την επίδραση της υποβοηθούμενης από υπερήχους εκχύλισης στην απόδοση ελαίου και στη σύνθεση των θρεπτικών συστατικών από αποφλοιωμένους και μη αποφλοιωμένους ηλιόσπορους. Χρησιμοποίησαν έναν επεξεργαστή υπερήχων UP400S (400watts, 24kHz) για την εκχύλιση ηλιελαίου από ηλιόσπορους με χρήση n-εξανίου ως διαλύτη.
Για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της εκχύλισης, πραγματοποιήθηκε επίσης εκχύλιση ελαίου με συμβατική εκχύλιση με διαλύτη κατά παρτίδες και εκχύλιση Soxhlet, με χρήση n-εξανίου σε όλες τις μεθόδους εκχύλισης.
Η εκχύλιση ηλιελαίου με υπερήχους έδωσε τις υψηλότερες αποδόσεις ελαίου, με 45,44 ± 0,27% και 23,71 ± 0,22% για τους μη αποφλοιωμένους και τους αποφλοιωμένους ηλιόσπορους, αντίστοιχα. Στα ηλιάλευρα που είχαν υποστεί εκχύλιση με υπερήχους παρέμεινε λιγότερο από 4% υπολειμματικού ελαίου για τους μη αποφλοιωμένους ηλιόσπορους και λιγότερο από 5% για τους αποφλοιωμένους.
Ο απαιτούμενος χρόνος εκχύλισης κατά την εφαρμογή της εκχύλισης με υπερήχους μειώθηκε σε μόλις 105 min, ενώ η εκχύλιση Soxhlet απαιτούσε 6 hrs και η εκχύλιση με διαλύτη κατά παρτίδες απαιτούσε χρόνο επεξεργασίας 10 hrs.
Η ανάλυση με αέρια χρωματογραφία έδειξε ότι η υποβοηθούμενη από υπερήχους εκχύλιση βελτιώνει σημαντικά την ποιότητα των εκχυλιζόμενων ελαίων και του α-λινολενικού οξέος.
Αέριο χρωματογράφημα ελαίου που εκχυλίστηκε από αποφλοιωμένους ηλιόσπορους με κατεργασία με υπερήχους
Μελέτη και διάγραμμα από: Moradi et al. 2018
Εκχύλιση εξαιρετικού παρθένου ελαιολάδου με υπερήχους
Οι Servili et al. (2019) ενσωμάτωσαν έναν επεξεργαστή υπερήχων ισχύος 4kW UIP4000hdT σε μια συμβατική γραμμή μάλαξης για την παραγωγή ελαιολάδου. Η μηχανική επεξεργασία της ελαιοζύμης μέσω κατεργασίας με υπερήχους βελτιώνει την απόδοση της διεργασίας εκχύλισης, αυξάνοντας την εκχυλιστική δυναμικότητα των ελαιοτριβείων. Καθώς η πίεση αποτελεί σημαντικό παράγοντα, η κατεργασία με υπερήχους πραγματοποιήθηκε με χρήση κυψελίδας ροής υπερήχων με cascatrode στα 3,5 bar. Η εκχύλιση με υπερήχους δεν προκάλεσε καμία μεταβολή στις κύριες νομοθετικά καθορισμένες παραμέτρους ποιότητας και επέδειξε θετική επίδραση στη φαινολική σύσταση του εξαιρετικού παρθένου ελαιολάδου (EVOO) σε αυξημένη πίεση 3,5 bar. Η υποβοηθούμενη από υπερήχους μάλαξη της ελαιοζύμης οδηγεί σε υψηλότερες αποδόσεις και βελτιωμένη φαινολική σύσταση του EVOO.
Κάντε κλικ εδώ για να διαβάσετε περισσότερα σχετικά με τη μάλαξη για την παραγωγή εξαιρετικού παρθένου ελαιολάδου με υποβοήθηση υπερήχων!
Εκχύλιση ελαίου αβοκάντο με υπερήχους
Οι Martinez-Oadilla και συν. (2018) έδειξαν στη μελέτη τους ότι η κατεργασία με υπερήχους με τη χρήση ενός UIP1000hdT (20kHz, 1000W) για την επεξεργασία πουρέ αβοκάντο που δεν είχε υποβληθεί σε μάλαξη βελτίωσε την εκχυλισιμότητα, επιτυγχάνοντας πρόσθετη ανάκτηση ελαίου κατά 15–24%.
Κάντε κλικ εδώ για να διαβάσετε περισσότερα σχετικά με την εκχύλιση ελαίου αβοκάντο με υπερήχους!
Εκχύλιση λινελαίου με υπερήχους
Οι Gutte και συν. (2015) χρησιμοποίησαν κατεργασία με υπερήχους για την εκχύλιση ελαίου από αλεσμένο λιναρόσπορο, χρησιμοποιώντας n-εξάνιο ως διαλύτη. Εναλλακτικά, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως διαλύτες διχλωρομεθάνιο, πετρελαϊκός αιθέρας ή αιθανόλη. Η εκχύλιση με υπερήχους βελτίωσε την απόδοση εκχύλισης κατά 11,5%, χρησιμοποιώντας παρόμοια ποσότητα διαλύτη με τη συμβατική εκχύλιση. Η χρωματογραφική ανάλυση έδειξε ότι η εκχύλιση με υπερήχους δεν είχε σημαντικές επιδράσεις, όπως αποδόμηση, στο α-λινολενικό οξύ (ω-3). Η μελέτη δείχνει ότι η κατεργασία με υπερήχους αυξάνει την απόδοση εκχύλισης βρώσιμου ελαίου και μειώνει τον χρόνο εκχύλισης, διατηρώντας παράλληλα υψηλό διατροφικό προφίλ του λινελαίου.
Συνεργιστικές επιδράσεις της εκχύλισης ελαίων με υπερήχους
Η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να εφαρμοστεί ως αυτοτελής μέθοδος για την απελευθέρωση ελαίου από σπόρους και καρπούς πλούσιους σε έλαιο ή να ενσωματωθεί ή να προστεθεί εκ των υστέρων σε συμβατικές / ήδη υπάρχουσες εγκαταστάσεις παραγωγής βρώσιμων ελαίων, ώστε να αυξηθούν η απόδοση και η ποιότητα του ελαίου. Τα συστήματα εκχύλισης με υπερήχους μπορούν να εγκατασταθούν εύκολα ως στάδιο προεπεξεργασίας ή μετεπεξεργασίας της μάλαξης, σε συνδυασμό με εκχύλιση Soxhlet ή μετά από μηχανικό ελαιοπιεστήριο ή κοχλιοφόρο ελαιοπιεστήριο.
Ο εξοπλισμός εκχύλισης της Hielscher Ultrasonics εγκαθίσταται εύκολα, απαιτεί μόνο ελάχιστο χώρο (μικρό αποτύπωμα εγκατάστασης) και επομένως μπορεί να προστεθεί εκ των υστέρων σε υπάρχοντα ελαιουργεία. Χάρη στην ανθεκτικότητα και τη βιομηχανική κατασκευή τους, οι βιομηχανικές συσκευές υπερήχων της Hielscher είναι κατασκευασμένες για λειτουργία 24/7 υπό μεγάλο φορτίο και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Αυξήστε την απόδοση και την ποιότητα του ελαίου σας με τη Hielscher Ultrasonics!
UIP4000hdT, ένας ισχυρός επεξεργαστής υπερήχων 4kW για την εκχύλιση βρώσιμων ελαίων
Εκχυλιστές υπερήχων υψηλής απόδοσης για την παραγωγή βρώσιμων ελαίων
Για την επεξεργασία βρώσιμων ελαίων σε βιομηχανική κλίμακα υπό συνθήκες κατάλληλες για τρόφιμα, απαιτείται εξοπλισμός υπερήχων υψηλής απόδοσης για την επεξεργασία ρευμάτων ελαιούχων σπόρων μεγάλου όγκου σε σύστημα συνεχούς διέλευσης. Η Hielscher Ultrasonics είναι ένας αξιόπιστος προμηθευτής εξοπλισμού εκχύλισης με υπερήχους υψηλής απόδοσης, με πολυετή εμπειρία, ο οποίος ενσωματώνεται σε μονάδες παραγωγής τροφίμων παγκοσμίως.
Οι προηγμένες συσκευές υπερήχων της Hielscher Ultrasonics μπορούν να ελέγχονται με ακρίβεια και παρέχουν στον χειριστή πλήρη έλεγχο των σημαντικών παραμέτρων της διεργασίας, όπως το πλάτος ταλάντωσης, η πίεση, η θερμοκρασία και ο χρόνος κατεργασίας με υπερήχους.
Η εκτεταμένη γκάμα εξαρτημάτων, όπως ηχοτρόδια (ακίδες), κέρατα ενίσχυσης, αντιδραστήρες κυψελίδας ροής και πρόσθετα παρελκόμενα, επιτρέπει τη διαμόρφωση του συστήματος εκχύλισης με υπερήχους ειδικά για την υπό επεξεργασία πρώτη ύλη και το επιδιωκόμενο αποτέλεσμα.
Οι συσκευές υπερήχων υψηλής ισχύος της Hielscher Ultrasonic επεξεργάζονται εύκολα πολτούς με υψηλή περιεκτικότητα σε στερεά, δηλαδή με υψηλή αναλογία στερεών (σπόρων) προς διαλύτη
Έλεγχος θερμοκρασίας κατά την επεξεργασία με υπερήχους
Καθώς η εκχύλιση με υποβοήθηση υπερήχων είναι μια μη θερμική μέθοδος επεξεργασίας, μπορεί να προληφθεί η θερμική αποδόμηση των θερμοευαίσθητων θρεπτικών ενώσεων. Οι αντιδραστήρες κυψελίδας ροής υπερήχων της Hielscher διαθέτουν μανδύα ψύξης για την απαγωγή θερμότητας. Επιπλέον, η εισροή ενέργειας μπορεί να προσαρμοστεί με ακρίβεια στις βέλτιστες συνθήκες επεξεργασίας, π.χ. με τη χρήση της παλμικής λειτουργίας του εκχυλιστή υπερήχων. Η εκχύλιση βρώσιμων ελαίων με υπερήχους σε χαμηλές θερμοκρασίες αποτρέπει τη θερμικά επαγόμενη αποσύνθεση των εκχυλισμένων ελαίων και ελαχιστοποιεί την απώλεια βιοδραστικών ενώσεων.
Παρακολούθηση της διεργασίας υπερήχων
Όλες οι ψηφιακές συσκευές υπερήχων της Hielscher – από εργαστηριακό έως βιομηχανικό μέγεθος – διαθέτουν έξυπνο λογισμικό που διευκολύνει τον ακριβή έλεγχο, την παρακολούθηση και την επανεξέταση της διεργασίας υπερήχων. Το πλάτος ταλάντωσης, το όριο εισροής ενέργειας, οι κύκλοι παλμών και ο χρόνος κατεργασίας με υπερήχους μπορούν να προκαθοριστούν μέσω του φιλικού προς τον χρήστη λογισμικού. Η έγχρωμη οθόνη αφής παρέχει εύκολη πρόσβαση στο μενού και επιτρέπει τον διαισθητικό χειρισμό του. Ο τηλεχειρισμός μέσω προγράμματος περιήγησης επιτρέπει στον χειριστή να λειτουργεί και να παρακολουθεί το σύστημα υπερήχων εξ αποστάσεως.
Όλα τα σημαντικά δεδομένα της διεργασίας υπερήχων (όπως το πλάτος ταλάντωσης, η θερμοκρασία, η πίεση, η καθαρή ενέργεια, η συνολική ενέργεια, η ώρα και η ημερομηνία) αποθηκεύονται αυτόματα σε ενσωματωμένη κάρτα SD. Η αυτόματη καταγραφή δεδομένων εκτιμάται ιδιαίτερα στη βιομηχανία τροφίμων και στη φαρμακοβιομηχανία, καθώς επιτρέπει στον παραγωγό τροφίμων να επανεξετάζει τις συνθήκες επεξεργασίας οποιασδήποτε παρτίδας έχει υποβληθεί σε κατεργασία με υπερήχους. Αυτό επιτρέπει την τυποποίηση της διεργασίας, τη σταθερή παραγωγή προϊόντων υψηλής ποιότητας και την εφαρμογή Ορθών Πρακτικών Παραγωγής (GMP).
Συσκευή υπερήχων UIP4000hdT για επεξεργασία ελαιούχων σπόρων εντός της γραμμής παραγωγής για υψηλότερες αποδόσεις βρώσιμων ελαίων υψηλής ποιότητας
Οι βιομηχανικές συσκευές υπερήχων της Hielscher Ultrasonics μπορούν να παρέχουν πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης. Η συνεχής λειτουργία με πλάτη ταλάντωσης έως και 200µm είναι εύκολα εφικτή σε λειτουργία 24/7. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη ταλάντωσης, διατίθενται ειδικά προσαρμοσμένα ηχοτρόδια υπερήχων. Η ανθεκτικότητα του εξοπλισμού υπερήχων της Hielscher επιτρέπει τη λειτουργία 24/7 υπό βαρύ φορτίο και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής ισχύος για χρήση από εργαστηριακή έως πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- FactSheet Ultrasonic Extraction of Extra Virgin Olive Oil
- Negin Moradi, Masoud Rahimi, Atefeh Moeini, Mohammad Amin Parsamoghadam (2018): Impact of ultrasound on oil yield and content of functional food ingredients at the oil extraction from sunflower. Separation Science and Technology, 53:2, 2018. 261-276.
- Servili M; Veneziani G.; Taticchi A.; Romaniello R.; Tamborrino A.; Leone A.(2019): Low-frequency, high-power ultrasound treatment at different pressures for olive paste: Effects on olive oil yield and quality. Ultrasonics Sonochemistry 59, 2019.
- Krishna B. Gutte, Akshaya K. Sahoo, Rahul C. Ranveer (2014): Effect of ultrasonic treatment on extraction and fatty acid profile of flaxseed oil. Oilseeds & fats Crops and Lipids Journal 22(6) 2015.
- Laura Patricia Martínez-Padilla, Lisa Franke, Xin-Qing Xu, Pablo Juliano (2018): Improved Extraction of Avocado Oil by Application of Sono-Physical Processes. Ultrasonics Sonochemistry 40, Jan. 2018. 720-726.
Χρήσιμες πληροφορίες
Βρώσιμα έλαια
Τα βρώσιμα έλαια είναι συνήθως υγρά σε θερμοκρασία δωματίου, αν και ορισμένα έλαια που περιέχουν κορεσμένα λιπαρά, όπως το έλαιο καρύδας, το φοινικέλαιο και το φοινικοπυρηνέλαιο, μπορούν να είναι στερεά. Τα βρώσιμα έλαια είναι κυρίως φυτικά έλαια, καθώς και έλαια που προέρχονται από καρπούς, όπως το ελαιόλαδο και το έλαιο αβοκάντο. Φυτικά έλαια όπως το σογιέλαιο, το έλαιο κανόλα / κραμβέλαιο, το αραβοσιτέλαιο, το αραχιδέλαιο, το σησαμέλαιο, το ηλιέλαιο, το έλαιο κνήκου, το φοινικέλαιο, το σιναπέλαιο, το έλαιο πίτουρου ρυζιού, το κολοκυθέλαιο, το έλαιο καρύδας και άλλα σπορέλαια χρησιμοποιούνται ευρέως ως μαγειρικά έλαια και σε αρτύματα (π.χ. σάλτσες σαλάτας, μαρινάδες, σάλτσες, ντιπ κ.λπ.). Τα φυτικά έλαια χρησιμοποιούνται συνήθως στη μαγειρική ως εναλλακτική λύση αντί των ζωικών λιπών, όπως το βούτυρο και το λαρδί.
Η μαργαρίνη είναι ένα δημοφιλές υποκατάστατο βουτύρου με βάση εξευγενισμένα φυτικά έλαια (π.χ. έλαιο κνήκου, ηλιέλαιο, σογιέλαιο, βαμβακέλαιο, κραμβέλαιο ή ελαιόλαδο). Διαβάστε περισσότερα για την παραγωγή μαργαρίνης με υπερήχους!
Βρώσιμα έλαια όπως το ελαιόλαδο, το κραμβέλαιο, το ηλιέλαιο ή το έλαιο γιγάρτων σταφυλιού μπορούν να αρωματιστούν με την εκχύλιση σε αυτά αρωματικών φυτών, όπως βότανα (π.χ. δενδρολίβανο, βασιλικός κ.λπ.), φρούτα (π.χ. εσπεριδοειδή, πορτοκάλι, σμέουρο), πιπεριές τσίλι ή σκόρδο. Η κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται για τον εμπλουτισμό φυτικών ελαίων με εκχυλίσματα βοτάνων. Διαβάστε περισσότερα για τη διαβροχή και τον εμπλουτισμό με υπερήχους!
Έλαια και λίπη – η διαφορά: Τα λίπη είναι στερεά σε θερμοκρασία δωματίου, ενώ τα έλαια είναι υγρά. Τα ακόρεστα λιπαρά, όπως τα πολυακόρεστα και τα μονοακόρεστα λιπαρά οξέα, ανήκουν στην κατηγορία των ελαίων. Τα λίπη είναι κυρίως ζωικής προέλευσης και περιέχουν κυρίως κορεσμένα λιπαρά οξέα. Συνήθη λίπη είναι το βούτυρο, το λαρδί και το στέαρ.