Producción ultrasónica de ingredientes aromatizantes
La extracción ultrasónica de aromas es un proceso altamente eficiente y sostenible que aumenta el rendimiento y reduce significativamente el tiempo de procesamiento. Al utilizar disolventes seguros y ecológicos, la tecnología de ultrasonidos ofrece un método de extracción ecológico con una mayor eficiencia energética, lo que la convierte en una alternativa respetuosa con el medio ambiente a las técnicas de extracción tradicionales.
Extractos botánicos – Mejorados mediante sonicación
La extracción ultrasónica es una técnica comercializada para la producción de extractos de alta calidad destinados a las industrias alimentaria y de bebidas, farmacéutica y cosmética.
«Con los ultrasonidos, ahora se pueden completar extracciones totales en minutos con una alta reproducibilidad, reduciendo el consumo de disolventes, simplificando la manipulación y el tratamiento posterior, obteniendo una mayor pureza del producto final, eliminando el tratamiento posterior de las aguas residuales y consumiendo solo una fracción de la energía fósil normalmente necesaria para un método de extracción convencional, como la extracción Soxhlet, la maceración o la destilación Clevenger. Se han extraído, analizado y formulado de manera eficiente diversas clases de componentes alimentarios, como aromas, pigmentos, antioxidantes y otros compuestos orgánicos y minerales, a partir de una variedad de matrices (principalmente tejidos animales, microalgas, levaduras, alimentos y materiales vegetales).» [Chemat et al. 2017]
Como líder del mercado, Hielscher Ultrasonics ha desarrollado una amplia base de conocimientos sobre los procesos de extracción ultrasónica, incluida la extracción de especias, hierbas, flores, frutas y verduras para la producción de aromas y fragancias. Hielscher Ultrasonics ha adquirido conocimientos profundos sobre la extracción de diversos materiales vegetales, como café, azafrán, uvas (vino), roble, hojas de té, lavanda, menta, estevia, chiles, vainilla, cacao, hojas de boldo, y muchos otros.
Los procesos de extracción ultrasónica pueden realizarse con prácticamente cualquier disolvente, como agua, alcohol, etanol acuoso, glicerina, aceites, isopropanol, hexano, benceno, etc.
Para la producción de aromas, fragancias y componentes activos que se utilizarán como ingredientes en las industrias alimentaria y de bebidas, farmacéutica, cosmética y de perfumería, el uso de disolventes ecológicos y no peligrosos, como el agua y el alcohol, supone una gran ventaja.
Instalación industrial del extractor ultrasónico UIP4000hdT para la producción de extractos botánicos.
- Sonicación
- Termosonicación
- Manosonicación
- Termomanosonicación
- Soxhlet ultrasónico (Sono-Soxhet)
- Extracción supercrítica ultrasónica
El método ultrasónico ofrece una mejor extracción que la mayoría de los procesos de extracción convencionales, como la maceración, en términos de tiempo de procesamiento, mayor rendimiento, mayor ahorro energético, limpieza, seguridad y calidad del producto. Especialmente en la producción de aditivos alimentarios, para bebidas, farmacéuticos y cosméticos, la técnica de extracción ultrasónica ecológica supone una gran ventaja en cuanto a la seguridad del producto.
Emulsiones aromatizantes transparentes
Las emulsiones son un aditivo habitual para conferir propiedades funcionales a los alimentos y las bebidas en cuanto a sabor, valor nutricional y estabilidad. Especialmente en la formulación de bebidas, la transparencia es un factor importante, ya que el producto final debe cumplir tanto las normas de calidad y nutricionales como las ópticas. Para las bebidas y los alimentos transparentes, esto significa que la emulsión utilizada como aditivo no debe interferir con el objetivo de calidad final deseado. Además, una emulsión transparente es más fácil de procesar. Debido a su tamaño, las nanoemulsiones son transparentes y translúcidas (al menos a simple vista). Por su elevada estabilidad cinética, baja viscosidad, elevada transparencia y gran estabilidad frente a la sedimentación, el cremado, la coalescencia y la floculación, se utilizan ampliamente como ingredientes.
Cuanto mayor sea el tamaño de las gotas / partículas, mayor será la opacidad que aportan al producto final. Para la formulación de bebidas transparentes, el uso de una emulsión transparente con nanogotas ofrece los mejores resultados. La emulsificación ultrasónica permite producir emulsiones W/O, O/W, emulsiones inversas, así como emulsiones dobles o múltiples W/O/W con gotas de tamaño nanométrico (denominadas miniemulsiones, nanoemulsiones, emulsiones ultrafinas o emulsiones submicrométricas). El tamaño de las gotas puede ajustarse y controlarse mediante los parámetros del proceso ultrasónico. Los sonicadores Hielscher pueden controlarse con precisión para obtener resultados de proceso óptimos y reproducibles.
Extracción ultrasónica de hierbas
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Encapsulación de aromas mediante ultrasonidos
El uso de liposomas en productos farmacéuticos y alimentarios aumenta continuamente. Los liposomas pueden utilizarse como vehículos para moléculas activas, como nutrientes y fármacos. Mediante sonicación, pueden formarse liposomas por emulsificación de una suspensión de lípidos/agua o por sonicación de vesículas multilamelares (MLVs). Durante el proceso de emulsificación ultrasónica, las bicapas lipídicas se rompen en fragmentos más pequeños, que se autoensamblan para formar pequeñas vesículas unilamelares (SUVs) compuestas de fosfolípidos. Durante el proceso de sonicación, los ingredientes activos pueden encapsularse en los liposomas.
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Sistemas de extracción ultrasónica
La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sistemas de extracción ultrasónica más populares:
- disolventes ecológicos
- mayor rendimiento
- menor tiempo de extracción
- seguridad
- rápido retorno de la inversión
- costes bajos
Extracción supercrítica ultrasónica
La extracción con fluidos supercríticos y con CO2 supercrítico es una de las técnicas de extracción más importantes para la producción de aromas y fragancias.
El dióxido de carbono supercrítico es un disolvente selectivo con una densidad ajustable. Su selectividad y su poder disolvente dependen de la densidad variable, que puede modificarse mediante la presión y la temperatura.
Al combinar la extracción supercrítica con la sonicación, es posible utilizar disolventes de grado alimentario, como el alcohol o el agua, y aun así alcanzar altas tasas de extracción y elevados rendimientos.
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Vea en el siguiente vídeo una comparación entre la extracción ultrasónica y la maceración convencional de hojas frescas de llantén menor en agua. La sonicación no solo produce un potente extracto de llantén menor en segundos, sino que el color del extracto también indica una diferencia de calidad. Mientras que el extracto ultrasónico tiene un color verde intenso, el extracto macerado durante 20 días presenta un color parduzco que indica una degradación oxidativa de los compuestos bioactivos.
Bibliografía / Referencias
- Dent, M.; Dragović-Uzelac, V; Elez Garofulić, I.; Bosiljkov, T.; Ježek, D.; Brnčić, M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound-assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from Sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q., 29 (3), 2015. 475–484.
- Djenni, Z.; Pingret, D.; Mason, T.J.; Chemat, F. (2013): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Anal. Methods 6, 2013. 1229-1233.
- Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 5750-5764.
- Sicaire, Anne-Gaëlle; Vian, Maryline Abert; Fine, Frédéric; Carré, Patrick; Tostain, Sylvain; Chemat, Farid (2016): Ultrasound induced green solvent extraction of oil from oleaginous seeds. Ultrasonics Sonochemistry (2016), Vol. 31. 319-329.
- Šic Žlabur, J.; Voća, S.; Dobričević, N.; Brnčić, M.; Dujmić, F.; Rimac Brnčić, S. (2015): Optimization of ultrasound assisted extraction of functional ingredients from Stevia rebaudiana Bertoni leaves. Int. Agrophys. 29, 2015. 231-237.
Más información sobre la extracción ultrasónica
La extracción ultrasónica es un método conocido y fiable para producir extractos a partir de diversas materias primas vegetales. Los ultrasonidos de alta potencia aumentan la transferencia de masa entre la materia prima y el disolvente al impulsar el disolvente hacia el interior de la estructura celular y expulsarlo a una frecuencia de aproximadamente 20.000 veces por segundo (a 20 kHz). Se ha demostrado que la sonicación es un método muy suave y, a la vez, muy eficiente – ¡permite obtener mayores rendimientos y extractos de mayor calidad en un tiempo de procesamiento más corto!
La extracción mediante ultrasonidos ya ha dado excelentes resultados con los siguientes materiales:
Especias: azafrán, chiles (p. ej., capsaicina), jengibre, canela, vainillina / vainilla, ácido rosmarínico, salvia, romero, mejorana, albahaca, etc.
Hierbas: menta piperita, tés (p. ej., negro, verde, Pai Mu Tan, jazmín, rooibos, honeybush), hierbabuena, estevia, cannabis, etc.
Flores: lavanda, pachulí, ylang-ylang, rosa, etc.
Frutas y verduras: vino, uvas / semillas de uva, café, cacao, aceitunas, naranja / cáscara de naranja, tomate, semillas de guaraná, semillas oleaginosas (almendras, habas de soja, semillas de papaya, semillas de lino, girasol, semillas de colza), cáscara de granada, espinacas, moras, raíces, etc.
Microorganismos: algas marinas, espirulina, microalgas (microalgas Nannochloropsis spp, microalgas Nannochloropsis oculata, microalgas Dunaliella salina), cianobacterias Synechococcus sp., levadura Xanthophyllomyces dendrorhous, levadura Trichosporon oleaginosisus, hongo oleaginoso, hongo Cordyceps sinensis
Los extractos de interés obtenidos mediante sonicación incluyen aceites esenciales, vitaminas, lípidos, proteínas y fitocomplejos como compuestos fenólicos, antioxidantes, polisacáridos, oleorresinas, ésteres, esencias, hidrolizados de proteínas, aminoácidos, saponinas, flavonoides, alcaloides (p. ej., morfina, codeína, tebaína), pigmentos / colorantes (carotenoides, clorofila, ficocianina), antocianinas, limoneno, alantolactona, isoalantolactona y otras sustancias activas.
Acerca de la extracción ecológica
La extracción ecológica se centra en métodos sostenibles y respetuosos con el medio ambiente. Por tanto, la reducción del consumo energético del proceso, el uso de disolventes alternativos y el empleo de materias primas naturales renovables son factores clave para la extracción ecológica. El objetivo es garantizar un extracto seguro y de alta calidad. Para obtener un producto seguro y de alta calidad, es importante utilizar disolventes alternativos, reciclables y más seguros. Al reducir la toxicidad global del proceso y de los productos finales, los consumidores se benefician de un producto más saludable y seguro, y los productores crean un entorno de procesamiento más seguro para sus empleados.