Extracción ultrasónica de aceites comestibles

Los aceites comestibles se utilizan en numerosas aplicaciones culinarias y de producción de alimentos. La extracción mecánica de aceites comestibles evita su degradación. La extracción ultrasónica de aceites comestibles es un método superior para liberar aceites de semillas, pepitas y frutos. Como técnica de extracción no térmica, la extracción ultrasónica permite obtener aceites comestibles de alta calidad y destaca por sus mayores rendimientos y un menor tiempo de procesamiento.

Producción de aceites comestibles intensificada mediante sonicación

La extracción ultrasónica se utiliza ampliamente para liberar sustancias intracelulares valiosas del material vegetal. Entre los extractos de interés se incluyen lípidos / ácidos grasos, proteínas, vitaminas, polifenoles y otros compuestos bioactivos. Como técnica de intensificación de procesos, la extracción ultrasónica de aceites comestibles, como el aceite de oliva virgen extra, el aceite de aguacate, el aceite de semillas de girasol y el aceite de linaza, entre otros, aumenta el rendimiento de aceite extraído (ácidos grasos), acorta el tiempo de extracción y reduce o evita el consumo de disolventes. Al tratarse de una técnica de extracción no térmica, el principio de funcionamiento de la extracción asistida por ultrasonidos se basa en el fenómeno de la cavitación acústica. La cavitación acústica, también denominada cavitación ultrasónica, genera intensas fuerzas de cizallamiento que rompen las paredes celulares y aumentan la transferencia de masa entre el interior de las células y el disolvente circundante. Esto convierte a la extracción ultrasónica en una técnica superior para liberar y aislar los compuestos atrapados en las células vegetales.

Estudios de casos de extracción ultrasónica de aceites comestibles

La extracción ultrasónica se ha probado con diversas semillas oleaginosas y frutos, y se ha demostrado su eficacia.

Extracción ultrasónica de aceite de girasol

Moradi et al. (2018) investigaron la influencia de la extracción asistida por ultrasonidos en el rendimiento de aceite y la composición nutricional de semillas de girasol con y sin cáscara. Utilizaron un UP400S (400 vatios, 24 kHz), un sonicador para extraer aceite de semillas de girasol utilizando n-hexano como disolvente.
Para evaluar los resultados de la extracción, también se extrajo aceite mediante extracción convencional con disolvente por lotes y extracción Soxhlet, utilizando n-hexano en todos los métodos de extracción.
La extracción ultrasónica de aceite de girasol proporcionó los mayores rendimientos de aceite, con 45,44 ± 0,27% y 23,71 ± 0,22% para las semillas de girasol con y sin cáscara, respectivamente. En las harinas de girasol agotadas mediante ultrasonidos quedó menos del 4% y del 5% de aceite residual para las semillas de girasol con y sin cáscara, respectivamente.
El tiempo de extracción necesario al aplicar la extracción ultrasónica se redujo a solo 105 min, mientras que la extracción Soxhlet requirió 6 hrs y la extracción con disolvente por lotes requirió un tiempo de procesamiento de 10 hrs.
El análisis por cromatografía de gases mostró que la extracción asistida por ultrasonidos mejora significativamente la calidad de los aceites extraídos y del ácido α-linolénico.

Cromatograma de gases del aceite extraído de semillas de girasol sin cáscara mediante ultrasonidos
Estudio y gráfico de: Moradi et al. 2018

Extracción ultrasónica de aceite de oliva virgen extra

Servili et al. (2019) integraron un sonicador de 4 kW UIP4000hdT en una línea convencional de batido para la producción de aceite de oliva. El tratamiento mecánico de la pasta de aceituna mediante sonicación mejora el rendimiento del proceso de extracción y aumenta la capacidad de extracción de las almazaras. Dado que la presión es un factor importante, la sonicación se realizó utilizando una celda de flujo ultrasónica con cascatrode a 3,5 bar. La extracción ultrasónica no provocó alteraciones en los principales parámetros legales de calidad y mostró un efecto positivo sobre la composición fenólica del aceite de oliva virgen extra (EVOO) a una presión elevada de 3,5 bar. El batido de la pasta de aceituna asistido por ultrasonidos permite obtener mayores rendimientos y una mejor composición fenólica del EVOO.
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Extracción ultrasónica de aceite de aguacate

Martinez-Oadilla et al. (2018) mostraron en su estudio que la sonicación con un UIP1000hdT (20 kHz, 1000 W) para el tratamiento del puré de aguacate sin batir mejoró la extractabilidad, con una recuperación adicional de aceite del 15–24%.
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Extracción ultrasónica de aceite de linaza

Gutte et al. (2015) utilizaron ultrasonidos para extraer aceite de linaza molida utilizando n-hexano como disolvente. Como alternativa, pueden utilizarse diclorometano, éter de petróleo o etanol como disolventes. La extracción ultrasónica mejoró el rendimiento de extracción en un 11,5% utilizando una cantidad de disolvente similar a la empleada en la extracción convencional. El análisis cromatográfico mostró que la extracción ultrasónica no produjo efectos significativos, como degradación, sobre el ácido α-linolénico (ω-3). El estudio muestra que la sonicación aumenta el rendimiento de extracción del aceite comestible y reduce el tiempo de extracción, manteniendo un elevado valor nutricional del aceite de linaza.

Efectos sinérgicos de la extracción ultrasónica de aceite

La extracción ultrasónica puede aplicarse como método único para liberar aceite de semillas y frutos ricos en aceite, o integrarse o incorporarse mediante adaptación en instalaciones convencionales / ya existentes de producción de aceites comestibles para aumentar el rendimiento y la calidad del aceite. Los sistemas de extracción ultrasónica pueden instalarse fácilmente como tratamiento previo o posterior al batido, en combinación con la extracción Soxhlet o después de una prensa mecánica de aceite o una prensa de tornillo.
Los equipos de extracción de Hielscher Ultrasonics son fáciles de instalar, requieren muy poco espacio y, por ello, pueden incorporarse a almazaras y otras instalaciones de extracción de aceite existentes. Gracias a su robustez y construcción de calidad industrial, los sonicadores industriales de Hielscher están diseñados para funcionar 24/7 bajo cargas elevadas y en entornos exigentes.
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Extractores ultrasónicos de alto rendimiento para la producción de aceites comestibles

Para procesar aceites comestibles a escala industrial conforme a los requisitos de uso alimentario, se requieren equipos ultrasónicos de alto rendimiento que permitan tratar grandes caudales de semillas oleaginosas en un sistema de flujo continuo. Hielscher Ultrasonics es un proveedor de confianza con una larga experiencia en equipos de extracción ultrasónica de alto rendimiento, integrados en plantas de fabricación de alimentos de todo el mundo.
Los sofisticados sonicadores de Hielscher Ultrasonics pueden controlarse con precisión y ofrecen al operador un control total sobre los parámetros importantes del proceso, como la amplitud, la presión, la temperatura y el tiempo de sonicación.
La amplia gama de accesorios, como sonotrodos (sondas), amplificadores mecánicos de amplitud, reactores de celda de flujo y otros complementos, permite configurar el sistema de extracción ultrasónica específicamente para la materia prima procesada y el resultado deseado.
Los sonicadores de alta potencia de Hielscher Ultrasonic procesan fácilmente suspensiones con un alto contenido de sólidos, es decir, una elevada proporción de sólidos (semillas) respecto al disolvente

Control de la temperatura durante el procesamiento ultrasónico

Como la extracción asistida por ultrasonidos es un método de procesamiento no térmico, puede evitarse la degradación térmica de los compuestos nutricionales sensibles al calor. Los reactores de celda de flujo ultrasónica de Hielscher incorporan una camisa de refrigeración para disipar el calor. Además, el aporte de energía puede ajustarse con exactitud a las condiciones óptimas de procesamiento, por ejemplo, utilizando el modo pulsado del extractor ultrasónico. La extracción ultrasónica de aceites comestibles a bajas temperaturas evita la descomposición térmica de los aceites extraídos y minimiza la pérdida de compuestos bioactivos.

Supervisión del proceso ultrasónico

Todos los sonicadores digitales de Hielscher –desde los equipos de laboratorio hasta los de tamaño industrial– están equipados con un software inteligente que facilita el control, la supervisión y la revisión precisos del proceso ultrasónico. La amplitud, el límite de aporte de energía, los ciclos de pulsos y el tiempo de sonicación pueden preconfigurarse mediante el software de fácil manejo. La pantalla táctil a color permite acceder fácilmente al menú y manejarlo de forma intuitiva. El control remoto mediante navegador permite al operador manejar y supervisar el sistema ultrasónico a distancia.
Todos los datos importantes del proceso ultrasónico (como amplitud, temperatura, presión, energía neta, energía total, hora y fecha) se almacenan automáticamente en una tarjeta SD integrada. El registro automático de datos es muy valorado en las industrias alimentaria y farmacéutica, ya que permite al fabricante de alimentos revisar las condiciones de procesamiento de cualquier lote sometido a sonicación. Esto permite estandarizar el proceso, obtener de forma continua productos de alta calidad e implementar las buenas prácticas de fabricación (GMP).
 

Sonicador UIP4000hdT para el procesamiento en línea de semillas oleaginosas y la obtención de mayores rendimientos de aceites comestibles de alta calidad

 
Los sonicadores industriales de Hielscher Ultrasonics pueden proporcionar amplitudes muy altas. Pueden funcionar fácilmente con amplitudes de hasta 200 µm de forma continua en operación 24/7. Para amplitudes aún mayores, se ofrecen sonotrodos ultrasónicos personalizados. La robustez de los equipos ultrasónicos de Hielscher permite su funcionamiento 24/7 bajo cargas elevadas y en entornos exigentes.
La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros sonicadores: