Extraction des huiles alimentaires par ultrasons
Les huiles alimentaires sont utilisées dans de nombreuses applications culinaires et dans la production alimentaire. L’extraction mécanique des huiles alimentaires prévient leur dégradation. L’extraction des huiles alimentaires par ultrasons constitue une méthode supérieure pour libérer les huiles des graines, des amandes et des fruits. En tant que technique d’extraction non thermique, l’extraction par ultrasons permet d’obtenir des huiles alimentaires de haute qualité, avec des rendements plus élevés et un temps de traitement réduit.
Production d’huiles alimentaires intensifiée par sonication
L’extraction par ultrasons est largement utilisée pour libérer des substances intracellulaires précieuses à partir de matières végétales. Les extraits ciblés comprennent les lipides / acides gras, les protéines, les vitamines, les polyphénols et d’autres composés bioactifs. En tant que technique d’intensification des procédés, l’extraction par ultrasons d’huiles alimentaires, notamment l’huile d’olive vierge extra, l’huile d’avocat, l’huile de graines de tournesol et l’huile de lin, augmente le rendement en huile extraite (acides gras), raccourcit le temps d’extraction et réduit ou évite la consommation de solvants. L’extraction assistée par ultrasons est une technique non thermique dont le principe de fonctionnement repose sur le phénomène de cavitation acoustique. La cavitation acoustique, également appelée cavitation ultrasonore, crée des forces de cisaillement intenses qui désorganisent les parois cellulaires et augmentent le transfert de matière entre l’intérieur des cellules et le solvant environnant. L’extraction par ultrasons constitue ainsi une technique supérieure pour libérer et isoler les composés emprisonnés dans les cellules végétales.
- rendement plus élevé
- temps d’extraction plus court
- consommation de solvants nulle ou réduite
- procédé non thermique
- haute qualité nutritionnelle
- utilisation facile et sûre
- retour sur investissement rapide
Extracteur à ultrasons UIP4000hdT installé dans un moulin à huile d’olive pour améliorer la production d’huile d’olive vierge extra
Études de cas sur l’extraction des huiles alimentaires par ultrasons
L’extraction par ultrasons a été testée et son efficacité démontrée avec diverses graines oléagineuses et divers fruits.
Extraction de l’huile de tournesol par ultrasons
Moradi et al. (2018) ont étudié l’influence de l’extraction assistée par ultrasons sur le rendement en huile et la composition nutritionnelle de graines de tournesol décortiquées et non décortiquées. Ils ont utilisé un appareil à ultrasons UP400S (400watts, 24kHz) pour extraire l’huile de graines de tournesol en utilisant du n-hexane comme solvant.
Pour évaluer les résultats de l’extraction, l’huile a également été extraite par extraction conventionnelle au solvant en discontinu et par extraction Soxhlet, avec du n-hexane pour toutes les méthodes d’extraction.
L’extraction de l’huile de tournesol par ultrasons a donné les rendements en huile les plus élevés, avec 45,44 ± 0,27% et 23,71 ± 0,22% pour les graines de tournesol non décortiquées et décortiquées, respectivement. Les tourteaux de tournesol épuisés par ultrasons contenaient moins de 4% et de 5% d’huile résiduelle pour les graines non décortiquées et décortiquées, respectivement.
Le temps nécessaire à l’extraction par ultrasons a été réduit à seulement 105 min, tandis que l’extraction Soxhlet nécessitait 6 hrs et l’extraction au solvant en discontinu un temps de traitement de 10 hrs.
L’analyse par chromatographie en phase gazeuse a montré que l’extraction assistée par ultrasons améliore significativement la qualité des huiles extraites et de l’acide α-linolénique.
Chromatogramme en phase gazeuse de l’huile extraite de graines de tournesol décortiquées par ultrasons
Étude et graphique : Moradi et al. 2018
Extraction de l’huile d’olive vierge extra par ultrasons
Servili et al. (2019) ont intégré un appareil à ultrasons de 4kW UIP4000hdT dans une ligne conventionnelle de malaxage de l’huile d’olive. Le traitement mécanique de la pâte d’olive par sonication améliore les performances du procédé d’extraction et augmente la capacité d’extraction des moulins à huile d’olive. La pression étant un facteur important, la sonication a été réalisée dans une cellule à circulation ultrasonore équipée d’une cascatrode à 3,5 bar. L’extraction par ultrasons n’a entraîné aucune modification des principaux paramètres réglementaires de qualité et a eu un effet positif sur la composition phénolique de l’huile d’olive vierge extra (EVOO) à une pression élevée de 3,5 bar. Le malaxage de la pâte d’olive assisté par ultrasons permet d’obtenir des rendements plus élevés et une meilleure composition phénolique de l’EVOO.
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Extraction de l’huile d’avocat par ultrasons
Martinez-Oadilla et al. (2018) ont montré dans leur étude que la sonication avec un UIP1000hdT (20kHz, 1000W) pour traiter la purée d’avocat non malaxée améliorait l’extractibilité, avec une récupération d’huile supplémentaire de 15–24%.
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Extraction de l’huile de lin par ultrasons
Gutte et al. (2015) ont utilisé les ultrasons pour extraire l’huile de graines de lin broyées en employant du n-hexane comme solvant. Le dichlorométhane, l’éther de pétrole ou l’éthanol peuvent également être utilisés comme solvants. L’extraction par ultrasons a amélioré le rendement d’extraction de 11,5%, avec une quantité de solvant similaire à celle de l’extraction conventionnelle. L’analyse chromatographique a montré que l’extraction par ultrasons n’avait aucun effet significatif, tel qu’une dégradation, sur l’acide α-linolénique (ω-3). L’étude montre que la sonication augmente le rendement d’extraction des huiles alimentaires et réduit le temps d’extraction tout en préservant le profil nutritionnel élevé de l’huile de lin.
Effets synergiques de l’extraction des huiles par ultrasons
L’extraction par ultrasons peut être utilisée comme méthode unique pour libérer l’huile des graines et des fruits riches en huile, ou être intégrée à des installations conventionnelles / existantes de production d’huiles alimentaires, y compris par modernisation, afin d’augmenter le rendement et la qualité de l’huile. Les systèmes d’extraction par ultrasons peuvent facilement être installés en prétraitement ou en post-traitement du malaxage, en combinaison avec l’extraction Soxhlet ou en aval d’une presse mécanique à huile ou d’une presse à vis.
Les équipements d’extraction Hielscher Ultrasonics sont faciles à installer et nécessitent très peu d’espace (faible encombrement), ce qui permet leur intégration dans des moulins à huile existants. Robustes et de qualité industrielle, les appareils à ultrasons industriels Hielscher sont conçus pour fonctionner 24/7 sous forte charge et dans des environnements exigeants.
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UIP4000hdT, un puissant processeur à ultrasons de 4kW pour l’extraction des huiles alimentaires
Extracteurs à ultrasons haute performance pour la production d’huiles alimentaires
Le traitement des huiles alimentaires à l’échelle industrielle dans des conditions adaptées à l’usage alimentaire nécessite des équipements à ultrasons haute performance pour traiter d’importants flux de graines oléagineuses dans un système à circulation continue. Hielscher Ultrasonics est un fournisseur fiable et expérimenté d’équipements d’extraction par ultrasons haute performance, intégrés dans des usines de production alimentaire du monde entier.
Les appareils à ultrasons sophistiqués de Hielscher Ultrasonics peuvent être commandés avec précision et offrent à l’opérateur une maîtrise complète des paramètres importants du procédé, tels que l’amplitude, la pression, la température et le temps de sonication.
La vaste gamme d’accessoires, notamment les sonotrodes (sondes), les amplificateurs mécaniques d’amplitude, les réacteurs à cellule à circulation et d’autres équipements complémentaires, permet de configurer le système d’extraction par ultrasons spécifiquement pour la matière première traitée et le résultat visé.
Les appareils à ultrasons de forte puissance Hielscher Ultrasonic traitent facilement les suspensions à forte teneur en solides, c’est-à-dire présentant un rapport élevé entre les solides (graines) et le solvant
Contrôle de la température pendant le traitement par ultrasons
L’extraction assistée par ultrasons étant une méthode de traitement non thermique, elle permet de prévenir la dégradation thermique des composés nutritionnels sensibles à la chaleur. Les réacteurs à cellule à circulation ultrasonore Hielscher sont équipés d’une enveloppe de refroidissement pour dissiper la chaleur. De plus, l’apport d’énergie peut être adapté avec précision aux conditions de traitement optimales, par exemple en utilisant le mode pulsé de l’extracteur à ultrasons. L’extraction des huiles alimentaires par ultrasons à basse température évite la décomposition des huiles extraites sous l’effet de la chaleur et minimise la perte de composés bioactifs.
Surveillance du procédé ultrasonore
Tous les appareils à ultrasons numériques Hielscher – des modèles de laboratoire aux modèles industriels – sont équipés d’un logiciel intelligent qui facilite la commande, la surveillance et la révision précises du procédé ultrasonore. L’amplitude, la limite d’apport d’énergie, les cycles d’impulsion et le temps de sonication peuvent être préréglés à l’aide du logiciel convivial. L’écran tactile couleur offre un accès facile au menu et une utilisation intuitive. La commande à distance via un navigateur permet à l’opérateur de piloter et de surveiller le système à ultrasons à distance.
Toutes les données importantes du procédé ultrasonore (telles que l’amplitude, la température, la pression, l’énergie nette, l’énergie totale, l’heure et la date) sont automatiquement enregistrées sur une carte SD intégrée. L’enregistrement automatique des données est très apprécié dans les industries alimentaire et pharmaceutique, car il permet au fabricant de produits alimentaires de vérifier les conditions de traitement de chaque lot soumis à la sonication. Cela permet la standardisation des procédés, une qualité élevée et constante des produits et la mise en œuvre des bonnes pratiques de fabrication (GMP).
Appareil à ultrasons UIP4000hdT pour le traitement en ligne des graines oléagineuses afin d’obtenir des rendements plus élevés en huiles alimentaires de haute qualité
Les appareils à ultrasons industriels Hielscher Ultrasonics peuvent délivrer des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu’à 200µm peuvent être facilement maintenues en continu en fonctionnement 24/7. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes ultrasonores personnalisées sont disponibles. La robustesse des équipements à ultrasons Hielscher permet un fonctionnement 24/7 sous forte charge et dans des environnements exigeants.
Le tableau ci-dessous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos appareils à ultrasons :
| Volume par lot | Débit | Appareils recommandés |
|---|---|---|
| 1 à 500mL | 10 à 200mL/min | UP100H |
| 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 à 20L | 0,2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000hdT |
| sans objet | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| sans objet | supérieur | ensemble de UIP16000 |
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Homogénéisateurs à ultrasons de forte puissance, de l’échelle du laboratoire à l’échelle pilote et à l’échelle industrielle.
Bibliographie / Références
- 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.
Informations utiles
Huiles alimentaires
Les huiles alimentaires sont généralement liquides à température ambiante, bien que certaines huiles contenant des graisses saturées, telles que l’huile de coco, l’huile de palme et l’huile de palmiste, puissent être solides. Les huiles alimentaires sont principalement des huiles végétales, notamment des huiles issues de fruits, telles que l’huile d’olive et l’huile d’avocat. Les huiles végétales telles que l’huile de soja, l’huile de canola / de colza, l’huile de maïs, l’huile d’arachide, l’huile de sésame, l’huile de tournesol, l’huile de carthame, l’huile de palme, l’huile de moutarde, l’huile de son de riz, l’huile de graines de courge, l’huile de coco et d’autres huiles de graines sont largement utilisées comme huiles de cuisson et dans les condiments (par exemple les vinaigrettes, les marinades, les sauces, les sauces à tremper, etc.). Les huiles végétales sont couramment utilisées en cuisine comme alternatives aux graisses d’origine animale, telles que le beurre et le saindoux.
La margarine est un substitut populaire du beurre, fabriqué à partir d’huiles végétales raffinées (par exemple de carthame, de tournesol, de soja, de graines de coton, de colza ou d’olive). Découvrez-en davantage sur la production de margarine par ultrasons !
Les huiles alimentaires telles que l’huile d’olive, l’huile de colza, l’huile de tournesol ou l’huile de pépins de raisin peuvent être aromatisées par infusion de plantes aromatiques, telles que des herbes (par exemple le romarin, le basilic, etc.), des fruits (par exemple des agrumes, des oranges, des framboises), des piments ou de l’ail. La sonication est utilisée pour infuser des extraits de plantes dans les huiles végétales. Découvrez-en davantage sur la macération et l’infusion par ultrasons !
Huiles et graisses – la différence : Les graisses sont solides à température ambiante, tandis que les huiles sont liquides. Les graisses insaturées, telles que les acides gras polyinsaturés et monoinsaturés, appartiennent à la catégorie des huiles. Les graisses sont principalement d’origine animale et contiennent surtout des acides gras saturés. Le beurre, le saindoux et le suif sont des graisses courantes.