ייצור אולטרסוני של רכיבי טעם

מיצוי אולטרסוני של חומרי טעם הוא תהליך יעיל מאוד ובר־קיימא, המגדיל את התפוקה תוך הפחתה משמעותית של זמן העיבוד. באמצעות שימוש בממסים בטוחים וירוקים, טכנולוגיית האולטרסאונד מציעה שיטת מיצוי ירוקה בעלת יעילות אנרגטית משופרת, ההופכת אותה לחלופה ידידותית לסביבה לשיטות מיצוי מסורתיות.

תמציות צמחיות – משופרות באמצעות סוניקציה

מיצוי אולטרסוני הוא שיטה המיושמת באופן מסחרי לייצור תמציות באיכות גבוהה עבור תעשיות המזון והמשקאות, התרופות והקוסמטיקה.
"באמצעות אולטרסאונד, ניתן כעת להשלים מיצויים מלאים בתוך דקות עם הדירות גבוהה, תוך הפחתת צריכת הממס, פישוט פעולות הטיפול והעיבוד לאחר המיצוי, השגת טוהר גבוה יותר של המוצר הסופי, ביטול הצורך בטיפול המשך בשפכים וצריכת חלק קטן בלבד מהאנרגיה ממקורות מאובנים הנדרשת בדרך כלל לשיטת מיצוי קונבנציונלית, כגון מיצוי Soxhlet, השריה או זיקוק Clevenger. כמה קבוצות של רכיבי מזון, כגון חומרי ארומה, פיגמנטים, נוגדי חמצון ותרכובות אורגניות ומינרליות אחרות, מוצו, נותחו ושולבו בפורמולציות ביעילות מתוך מגוון מטריצות (בעיקר רקמות של בעלי חיים, מיקרו־אצות, שמרים, מזון וחומרים צמחיים)." [Chemat et al. 2017]

מיצוי אולטרסוני משמש להפקת חומרים מבודדים מחומר צמחי. הסרטון מציג מיצוי יעיל של תרכובות טעם מפתיתי צ'ילי באמצעות UP200Ht.

כמובילת שוק, Hielscher Ultrasonics בנתה בסיס ידע נרחב על תהליכי מיצוי אולטרסוני, לרבות מיצוי תבלינים, צמחי תבלין ומרפא, פרחים, פירות וירקות לצורך ייצור חומרי טעם וריח. Hielscher Ultrasonics צברה ידע מעמיק במיצוי חומרים צמחיים שונים, כגון קפה, זעפרן, ענבים (יין), אלון, עלי תה, לבנדר, נענע, סטיביה, פלפלי צ'ילי, וניל, קקאו, עלי בולדו, ורבים אחרים.
ניתן לבצע תהליכי מיצוי אולטרסוני באמצעות כמעט כל ממס, כגון מים, אלכוהול, אתנול מימי, גליצרין, שמנים, איזופרופנול, הקסאן, בנזן ועוד.
לייצור חומרי טעם וריח ורכיבים פעילים שישמשו כרכיבים בתעשיות המזון והמשקאות, התרופות, הקוסמטיקה והבשמים, השימוש בממסים ירוקים שאינם מסוכנים, כגון מים ואלכוהול, הוא יתרון גדול.

צורות של מיצוי אולטרסוני:

• סוניקציה
• סוניקציה תרמית
• סוניקציה בלחץ
• סוניקציה תרמית בלחץ
• מיצוי Soxhlet אולטרסוני (Sono-Soxhet)
• מיצוי אולטרסוני בתנאים על־קריטיים

השיטה האולטרסונית מספקת מיצוי טוב יותר בהשוואה לרוב תהליכי המיצוי הקונבנציונליים, כגון השריה, מבחינת זמן התהליך, תפוקה גבוהה יותר, חיסכון רב יותר באנרגיה, ניקיון, בטיחות ואיכות המוצר. במיוחד בכל הנוגע לייצור תוספים למזון, למשקאות, לתרופות ולמוצרי קוסמטיקה, שיטת המיצוי האולטרסונית הירוקה מספקת יתרון גדול מבחינת בטיחות המוצר.

תחליבי טעם שקופים

תחליבים הם תוסף נפוץ להקניית תכונות למזון ולמשקאות מבחינת טעם, ערך תזונתי ויציבות. בייחוד בפיתוח פורמולציות של משקאות, הצלילות היא גורם חשוב, שכן על המוצר הסופי לעמוד לא רק בתקני איכות ותזונה, אלא גם בתקנים אופטיים. במשקאות ובמזונות צלולים, פירוש הדבר הוא שתוסף התחליב אינו אמור לפגוע ביעד האיכות הסופי המבוקש. לפיכך, תחליב צלול קל יותר לעיבוד. בשל גודלם, ננו־תחליבים הם שקופים ושקופים למחצה (לפחות לעין בלתי מזוינת). בזכות יציבותם הקינטית הגבוהה, צמיגותם הנמוכה, שקיפותם הגבוהה ועמידותם הגבוהה בפני שקיעה, הקרמה, התאחות ופתיתה, הם משמשים בהיקף נרחב כמרכיבים.
ככל שגודל הטיפות / החלקיקים גדול יותר, כך גדלה האטימות הנוספת למוצר הסופי. בפיתוח פורמולציות של משקאות צלולים, השימוש בתחליב צלול עם טיפות ננומטריות נותן את התוצאות הטובות ביותר. תחלוב אולטרסוני מאפשר לייצר תחליבי W/O, תחליבי O/W, תחליבים הפוכים וכן תחליבים כפולים או מרובים מסוג W/O/W עם טיפות בטווח הננומטרי (המכונים מיני־תחליבים, ננו־תחליבים, תחליבים אולטרה־עדינים או תחליבים תת־מיקרוניים). ניתן לכוונן את גודל הטיפות ולשלוט בו באמצעות פרמטרים של התהליך האולטרסוני. מכשירי הסוניקציה של Hielscher ניתנים לבקרה מדויקת להשגת תוצאות תהליך מיטביות והדירות.

עם ה־MultiPhaseCavitator פיתחה Hielscher רכיב פנימי ייחודי לתא זרימה, לשיפור נוסף של התחלוב האולטרסוני.
לחצו כאן לקריאה נוספת על ה־MultiPhaseCavitator!
לחצו כאן לקריאה נוספת על תחלוב אולטרסוני!

כימוס חומרי טעם באמצעות אולטרסאונד

השימוש בליפוזומים במוצרי תרופות ומזון הולך וגובר בהתמדה. ליפוזומים יכולים לשמש כנשאים למולקולות פעילות, כגון רכיבי תזונה ותרופות. באמצעות סוניקציה ניתן ליצור ליפוזומים על ידי תחלוב של תרחיף ליפידים/מים או על ידי סוניקציה של שלפוחיות רב־שכבתיות (MLVs). בתהליך התחלוב האולטרסוני, דו־שכבות ליפידיות מתפרקות למקטעים קטנים יותר, ומקטעים אלה מתארגנים מעצמם לשלפוחיות חד־שכבתיות קטנות (SUVs) המורכבות מפוספוליפידים. במהלך תהליך הסוניקציה ניתן לכמס מרכיבים פעילים בתוך הליפוזומים.
לחצו כאן למידע נוסף על ייצור אולטרסוני של ליפוזומים!

מערכות מיצוי אולטרסוניות

הטבלה שלהלן מציגה את כושר העיבוד המשוער של מערכות המיצוי האולטרסוניות הפופולריות ביותר שלנו:

מיצוי אולטרסוני בתנאים על־קריטיים

מיצוי באמצעות זורם על־קריטי ובאמצעות CO2 על־קריטי הוא אחת מטכניקות המיצוי החשובות ביותר לייצור חומרי טעם וריח.
פחמן דו־חמצני על־קריטי הוא ממס בררני בעל צפיפות הניתנת לכוונון. הבררנות שלו וכושר ההמסה שלו תלויים בצפיפות המשתנה, שניתן להשפיע עליה באמצעות הלחץ והטמפרטורה.
שילוב של מיצוי בתנאים על־קריטיים עם סוניקציה מאפשר להשתמש בממסים בדרגת מזון, כגון אלכוהול או מים, ובכל זאת להשיג קצבי מיצוי גבוהים ותפוקות גבוהות.
השתמשו בטופס שלהלן לקבלת מידע נוסף על מערכות המיצוי האולטרסוניות שלנו ועל יישומיהן!

צפו בסרטון שלהלן בהשוואה בין מיצוי אולטרסוני לבין מיצוי קונבנציונלי בהשריה של עלי לחך אזמלני טריים במים. סוניקציה לא רק מפיקה תמצית רבת־עוצמה של לחך אזמלני בתוך שניות, אלא גם צבע התמצית מעיד על הבדל באיכות. בעוד שלתמצית האולטרסונית צבע ירוק עמוק, לתמצית שהופקה בהשריה במשך 20 ימים יש צבע חום המעיד על פירוק חמצוני של התרכובות הפעילות ביולוגית.
 

בסרטון קצר זה אנו משווים מיצוי אולטרסוני במים קרים באמצעות המכשיר האולטרסוני בעל הגשושית UP200Ht של Hielscher להשריה מסורתית במשך 20 ימים. בעוד שהשריה רגילה דורשת שבועות למיצוי תרכובות פעילות ביולוגית מעלי לחך אזמלני טריים, מיצוי אולטרסוני באמצעות גשושית משחרר אותן בתוך שניות בלבד. בהשוואה בין התמצית שהופקה בהשריה מסורתית לתמצית האולטרסונית, ניכר כי לתמצית שטופלה באולטרסאונד צבע ירוק עמוק, ואילו לתמצית שהופקה בהשריה גוון חום, המעיד על אפשרות לפירוק חמצוני של התרכובות הפעילות ביולוגית. הצבע הירוק העמוק של תמצית הלחך האזמלני האולטרסונית מדגיש את יעילותה העדיפה של הטכנולוגיה האולטרסונית בהפקת תמצית המכילה את מלוא קשת התרכובות. מיצוי אולטרסוני של חומרים צמחיים מהיר יותר, יעיל יותר ומניב תמצית בעלת עוצמה גבוהה יותר. המיצוי האולטרסוני היעיל במיוחד באמצעות UP200Ht מפיק תמצית לחך אזמלני המכילה את מלוא קשת התרכובות.

 

---

---