استخراج فراصوتی روغن‌های خوراکی
روغن‌های خوراکی کاربردهای گوناگونی در آشپزی و تولید مواد غذایی دارند. استخراج مکانیکی روغن‌های خوراکی از تخریب روغن‌ها جلوگیری می‌کند. استخراج فراصوتی روغن‌های خوراکی روشی برتر برای آزادسازی روغن از دانه‌ها، مغزها و میوه‌هاست. استخراج فراصوتی، به‌عنوان یک روش استخراج غیرحرارتی، روغن‌های خوراکی باکیفیتی تولید می‌کند و با بازده بالاتر و زمان فرآوری کوتاه‌تر متمایز می‌شود.
تشدید تولید روغن خوراکی با فراصوت‌دهی
استخراج فراصوتی به‌طور گسترده برای آزادسازی مواد ارزشمند درون‌سلولی از مواد گیاهی به کار می‌رود. مواد هدف برای استخراج شامل لیپیدها / اسیدهای چرب، پروتئین‌ها، ویتامین‌ها، پلی‌فنول‌ها و سایر ترکیبات زیست‌فعال هستند. استخراج فراصوتی روغن‌های خوراکی، مانند روغن زیتون فرابکر، روغن آووکادو، روغن دانه آفتابگردان و روغن بذر کتان، به‌عنوان روشی برای تشدید فرایند، بازده روغن استخراج‌شده (اسیدهای چرب) را افزایش می‌دهد، زمان استخراج را کوتاه می‌کند و مصرف حلال را کاهش می‌دهد یا حذف می‌کند. اصل عملکرد استخراج به کمک فراصوت، به‌عنوان یک روش استخراج غیرحرارتی، بر پدیده کاویتاسیون آکوستیکی استوار است. کاویتاسیون آکوستیکی، که کاویتاسیون فراصوتی نیز نامیده می‌شود، نیروهای برشی شدیدی ایجاد می‌کند که دیواره‌های سلولی را تخریب کرده و انتقال جرم بین فضای درون سلول و حلال پیرامون آن را افزایش می‌دهند. این ویژگی، استخراج فراصوتی را به روشی برتر برای آزادسازی و جداسازی ترکیبات محبوس در سلول‌های گیاهی تبدیل می‌کند.
- بازده بالاتر
- زمان استخراج کوتاه‌تر
- حذف یا کاهش مصرف حلال
- فرایند غیرحرارتی
- کیفیت تغذیه‌ای بالا
- کاربری آسان و ایمن
- بازگشت سریع سرمایه
استخراج‌کننده فراصوتی UIP4000hdT نصب‌شده در یک کارخانه روغن‌کشی زیتون برای بهبود تولید روغن زیتون فرابکر
مطالعات موردی استخراج فراصوتی روغن خوراکی
استخراج فراصوتی برای انواع دانه‌های روغنی و میوه‌ها آزمایش شده و کارایی آن به اثبات رسیده است.
استخراج فراصوتی روغن آفتابگردان
Moradi et al. (2018) تأثیر استخراج به کمک فراصوت را بر بازده روغن و ترکیب مواد مغذی حاصل از دانه‌های آفتابگردان پوست‌کنده و پوست‌نکنده بررسی کردند. آن‌ها از یک سونیکاتور UP400S با مشخصات (400 وات، 24kHz) برای استخراج روغن آفتابگردان از دانه‌های آفتابگردان با استفاده از ان‌هگزان به‌عنوان حلال استفاده کردند.
برای ارزیابی نتایج استخراج، روغن با روش‌های متداول استخراج ناپیوسته با حلال و استخراج سوکسله نیز استخراج شد و در تمام روش‌های استخراج از ان‌هگزان استفاده شد.
استخراج فراصوتی روغن آفتابگردان، بالاترین بازده روغن را به‌ترتیب با 45٫44 ± 0٫27% و 23٫71 ± 0٫22% برای دانه‌های آفتابگردان پوست‌نکنده و پوست‌کنده به دست داد. در کنجاله‌های آفتابگردان روغن‌گیری‌شده با فراصوت، روغن باقی‌مانده برای دانه‌های پوست‌نکنده و پوست‌کنده به‌ترتیب کمتر از 4% و 5% بود.
زمان لازم برای استخراج با به‌کارگیری استخراج فراصوتی به تنها 105 min کاهش یافت، درحالی‌که استخراج سوکسله به 6 hrs و استخراج ناپیوسته با حلال به زمان فرآوری 10 hrs نیاز داشت.
آنالیز کروماتوگرافی گازی نشان داد که استخراج به کمک فراصوت، کیفیت روغن‌های استخراج‌شده و اسید α-لینولنیک را به‌طور چشمگیری بهبود می‌بخشد.
کروماتوگرام گازی روغن استخراج‌شده از دانه‌های آفتابگردان پوست‌کنده با فراصوت‌دهی
مطالعه و نمودار از: Moradi et al. 2018
استخراج فراصوتی روغن زیتون فرابکر
Servili et al. (2019) یک سونیکاتور 4kW UIP4000hdT را در یک خط متداول مالاکساسیون روغن زیتون ادغام کردند. تیمار مکانیکی خمیر زیتون با فراصوت‌دهی، عملکرد فرایند استخراج را بهبود می‌بخشد و ظرفیت استخراج کارخانه‌های روغن‌کشی زیتون را افزایش می‌دهد. ازآنجاکه فشار عامل مهمی است، فراصوت‌دهی با استفاده از یک سلول جریان فراصوتی مجهز به کاسکاترود در فشار 3٫5 bar انجام شد. استخراج فراصوتی هیچ تغییری در پارامترهای اصلی کیفیت مقرر در قوانین ایجاد نکرد و در فشار افزایش‌یافته 3٫5 bar تأثیر مثبتی بر ترکیب فنولی روغن زیتون فرابکر (EVOO) نشان داد. مالاکساسیون خمیر زیتون به کمک فراصوت، به بازده بالاتر و بهبود ترکیب فنولی EVOO منجر می‌شود.
برای مطالعه بیشتر درباره مالاکساسیون روغن زیتون فرابکر به کمک فراصوت، اینجا کلیک کنید!
استخراج فراصوتی روغن آووکادو
Martinez-Oadilla et al. (2018) در مطالعه خود نشان دادند که فراصوت‌دهی با استفاده از UIP1000hdT (20kHz, 1000W) برای تیمار پوره آووکادوی مالاکسه‌نشده، با بازیابی 15–24% روغن بیشتر، قابلیت استخراج را بهبود بخشید.
برای مطالعه بیشتر درباره استخراج فراصوتی روغن آووکادو، اینجا کلیک کنید!
استخراج فراصوتی روغن بذر کتان
Gutte et al. (2015) از فراصوت‌دهی برای استخراج روغن از بذر کتان آسیاب‌شده با استفاده از ان‌هگزان به‌عنوان حلال استفاده کردند. به‌جای آن، می‌توان از دی‌کلرومتان، اتر نفتی یا اتانول نیز به‌عنوان حلال استفاده کرد. استخراج فراصوتی با مصرف مقداری حلال مشابه استخراج متداول، بازده استخراج را به میزان 11٫5% افزایش داد. آنالیز کروماتوگرافی نشان داد که استخراج فراصوتی اثر معناداری مانند تخریب بر اسید α-لینولنیک (ω-3) نداشته است. این مطالعه نشان می‌دهد که فراصوت‌دهی، ضمن حفظ ارزش تغذیه‌ای بالای روغن بذر کتان، بازده استخراج روغن خوراکی را افزایش و زمان استخراج را کاهش می‌دهد.
اثرات هم‌افزای استخراج فراصوتی روغن
استخراج فراصوتی را می‌توان به‌عنوان روشی مستقل برای آزادسازی روغن از دانه‌ها و میوه‌های غنی از روغن به کار برد، یا آن را برای افزایش بازده و کیفیت روغن در تأسیسات متداول / موجود تولید روغن خوراکی ادغام کرد یا به آن‌ها افزود. سامانه‌های استخراج فراصوتی را می‌توان به‌آسانی برای پیش‌تیمار یا پس‌تیمار مالاکساسیون، در ترکیب با استخراج سوکسله، یا پس از یک دستگاه پرس مکانیکی روغن یا اکسپلر نصب کرد.
تجهیزات استخراج Hielscher Ultrasonics به‌آسانی نصب می‌شوند، به فضای بسیار کمی نیاز دارند (سطح اشغال کم) و بنابراین می‌توان آن‌ها را به کارخانه‌های روغن‌کشی موجود افزود. سونیکاتورهای صنعتی Hielscher با ساختاری مقاوم و در رده صنعتی، برای کارکرد 24/7 تحت بار سنگین و در محیط‌های دشوار ساخته شده‌اند.
بازده و کیفیت روغن خود را با Hielscher Ultrasonics افزایش دهید!
UIP4000hdT، یک پردازشگر فراصوتی پرقدرت 4kW برای استخراج روغن‌های خوراکی
استخراج‌کننده‌های فراصوتی با عملکرد بالا برای تولید روغن خوراکی
برای فرآوری روغن‌های خوراکی مطابق الزامات صنایع غذایی در مقیاس صنعتی، تجهیزات فراصوتی با عملکرد بالا لازم است تا جریان‌های حجیم دانه‌های روغنی را در یک سامانه عبور جریان پیوسته فرآوری کنند. Hielscher Ultrasonics تأمین‌کننده‌ای باسابقه و مورد اعتماد در زمینه تجهیزات استخراج فراصوتی با عملکرد بالاست که در کارخانه‌های تولید مواد غذایی سراسر جهان به کار گرفته می‌شوند.
سونیکاتورهای پیشرفته Hielscher Ultrasonics قابلیت کنترل دقیق دارند و کنترل کامل پارامترهای مهم فرایند، مانند دامنه، فشار، دما و زمان فراصوت‌دهی را در اختیار اپراتور قرار می‌دهند.
طیف گسترده لوازم جانبی، مانند سونوتْرودها (پروب‌ها)، هورن‌های تقویت‌کننده، راکتورهای سلول جریان و سایر تجهیزات تکمیلی، امکان پیکربندی سامانه استخراج فراصوتی را به‌طور اختصاصی برای ماده اولیه تحت فرآوری و محصول خروجی هدف فراهم می‌کند.
سونیکاتورهای پرتوان Hielscher Ultrasonic به‌آسانی دوغاب‌هایی با محتوای جامد بالا، یعنی نسبت بالای مواد جامد (دانه‌ها) به حلال، را فرآوری می‌کنند
کنترل دما در طول فرآوری فراصوتی
ازآنجاکه استخراج به کمک فراصوت یک روش فرآوری غیرحرارتی است، می‌توان از تخریب حرارتی ترکیبات مغذی حساس به گرما جلوگیری کرد. راکتورهای سلول جریان فراصوتی Hielscher برای دفع گرما به ژاکت خنک‌کننده مجهز هستند. همچنین، انرژی ورودی را می‌توان دقیقاً با شرایط بهینه فرآوری تطبیق داد؛ برای مثال، با استفاده از حالت پالسی استخراج‌کننده فراصوتی. استخراج فراصوتی روغن‌های خوراکی در دماهای پایین از تجزیه ناشی از گرمای روغن‌های استخراج‌شده جلوگیری می‌کند و اتلاف ترکیبات زیست‌فعال را به حداقل می‌رساند.
پایش فرایند فراصوتی
تمام سونیکاتورهای دیجیتال Hielscher – از اندازه آزمایشگاهی تا صنعتی – به نرم‌افزاری هوشمند مجهز هستند که کنترل، پایش و بازبینی دقیق فرایند فراصوتی را آسان می‌کند. دامنه، حد انرژی ورودی، چرخه‌های پالس و زمان فراصوت‌دهی را می‌توان از طریق نرم‌افزار کاربرپسند از پیش تنظیم کرد. نمایشگر لمسی رنگی، دسترسی آسان به منو و کاربری شهودی آن را فراهم می‌کند. کنترل از راه دور مبتنی بر مرورگر به اپراتور امکان می‌دهد سامانه فراصوتی را از راه دور راهبری و پایش کند.
تمام داده‌های مهم فرایند فراصوتی (مانند دامنه، دما، فشار، انرژی خالص، انرژی کل، زمان و تاریخ) به‌طور خودکار روی کارت SD تعبیه‌شده ذخیره می‌شوند. ثبت خودکار داده‌ها در صنایع غذایی و دارویی بسیار ارزشمند است، زیرا به تولیدکننده مواد غذایی امکان می‌دهد شرایط فرآوری هر بچ فراصوت‌دهی‌شده را بازبینی کند. این قابلیت، استانداردسازی فرایند، تولید مستمر محصول باکیفیت و اجرای روش‌های صحیح تولید (GMP) را امکان‌پذیر می‌سازد.
سونیکاتور UIP4000hdT برای فرآوری درون‌خطی دانه‌های روغنی به‌منظور دستیابی به بازده بالاتر روغن‌های خوراکی باکیفیت
سونیکاتورهای صنعتی Hielscher Ultrasonics می‌توانند دامنه‌های بسیار بالایی ایجاد کنند. کارکرد پیوسته با دامنه‌هایی تا 200µm در بهره‌برداری 24/7 به‌آسانی امکان‌پذیر است. برای دامنه‌های باز هم بالاتر، سونوتْرودهای فراصوتی سفارشی در دسترس هستند. استحکام تجهیزات فراصوتی Hielscher امکان کارکرد 24/7 تحت شرایط کاری سنگین و در محیط‌های دشوار را فراهم می‌کند.
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی فرآوری سونیکاتورهای ما ارائه می‌دهد:
| حجم بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| قابل اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
هموژنایزرهای فراصوتی پرتوان از مقیاس آزمایشگاهی تا پایلوت و صنعتی .
منابع علمی / مراجع
- 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.
نکات دانستنی
روغن‌های خوراکی
روغن‌های خوراکی معمولاً در دمای اتاق مایع هستند، هرچند برخی روغن‌های حاوی چربی اشباع، مانند روغن نارگیل، روغن پالم و روغن هسته پالم، می‌توانند جامد باشند. روغن‌های خوراکی عمدتاً شامل روغن‌های گیاهی و نیز روغن‌های حاصل از میوه‌ها، مانند روغن زیتون و روغن آووکادو، هستند. روغن‌های گیاهی مانند روغن سویا، روغن کانولا / روغن کلزا، روغن ذرت، روغن بادام‌زمینی، روغن کنجد، روغن آفتابگردان، روغن گلرنگ، روغن پالم، روغن خردل، روغن سبوس برنج، روغن تخم کدو، روغن نارگیل و سایر روغن‌های دانه‌ای، به‌طور گسترده به‌عنوان روغن پخت‌وپز و در چاشنی‌ها (مانند سس‌های سالاد، مواد مرینیت، سس‌ها، دیپ‌ها و غیره) استفاده می‌شوند. روغن‌های گیاهی معمولاً در آشپزی به‌عنوان جایگزین چربی‌های حیوانی مانند کره و چربی خوک به کار می‌روند.
مارگارین جایگزینی رایج برای کره است که بر پایه روغن‌های گیاهی تصفیه‌شده (برای مثال روغن گلرنگ، آفتابگردان، سویا، پنبه‌دانه، کلزا یا زیتون) تهیه می‌شود. درباره تولید فراصوتی مارگارین بیشتر بخوانید!
روغن‌های خوراکی مانند روغن زیتون، روغن کلزا، روغن آفتابگردان یا روغن هسته انگور را می‌توان با خیساندن گیاهان معطر مانند سبزی‌های معطر (برای مثال رزماری، ریحان و غیره)، میوه‌ها (برای مثال مرکبات، پرتقال، تمشک)، فلفل‌های تند یا سیر در آن‌ها طعم‌دار کرد. فراصوت‌دهی برای آغشته‌سازی روغن‌های گیاهی با عصاره‌های گیاهی به کار می‌رود. درباره ماسراسیون و آغشته‌سازی فراصوتی بیشتر بخوانید!
تفاوت روغن‌ها و چربی‌ها: چربی‌ها در دمای اتاق جامد هستند، درحالی‌که روغن‌ها مایع‌اند. چربی‌های غیراشباع، مانند اسیدهای چرب چندغیراشباع و تک‌غیراشباع، در دسته روغن‌ها قرار می‌گیرند. چربی‌ها عمدتاً منشأ حیوانی دارند و بیشتر حاوی اسیدهای چرب اشباع هستند. چربی‌های رایج شامل کره، چربی خوک و پیه هستند.