Ultrazvučna ekstrakcija jestivih ulja
Jestiva ulja imaju mnogobrojne primjene u kuhanju i proizvodnji hrane. Mehanička ekstrakcija jestivih ulja sprječava njihovu razgradnju. Ultrazvučna ekstrakcija jestivih ulja superiorna je metoda oslobađanja ulja iz sjemenki, jezgri i plodova. Kao netoplinska tehnika ekstrakcije, ultrazvučna ekstrakcija omogućuje dobivanje visokokvalitetnih jestivih ulja uz veće prinose i kraće vrijeme obrade.
Proizvodnja jestivih ulja intenzivirana sonikacijom
Ultrazvučna ekstrakcija široko se primjenjuje za oslobađanje vrijednih unutarstaničnih tvari iz biljnog materijala. Ciljani ekstrakti uključuju lipide / masne kiseline, proteine, vitamine, polifenole i druge bioaktivne spojeve. Kao tehnika intenziviranja procesa, ultrazvučna ekstrakcija jestivih ulja, među ostalim ekstra djevičanskog maslinova ulja, ulja avokada, ulja sjemenki suncokreta i ulja sjemenki lana, povećava prinos ekstrahiranog ulja (masnih kiselina), skraćuje vrijeme ekstrakcije te smanjuje ili uklanja potrošnju otapala. Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija netoplinska je tehnika ekstrakcije čije se načelo rada temelji na pojavi akustične kavitacije. Akustična, odnosno ultrazvučna kavitacija stvara intenzivne smične sile koje razaraju stanične stijenke i povećavaju prijenos tvari između unutrašnjosti stanice i okolnog otapala. Zbog toga je ultrazvučna ekstrakcija superiorna tehnika za oslobađanje i izolaciju spojeva zarobljenih u biljnim stanicama.
- veći prinos
- kraće vrijeme ekstrakcije
- bez potrošnje otapala ili uz smanjenu potrošnju
- netoplinski proces
- visoka nutritivna kvaliteta
- jednostavna i sigurna uporaba
- brz povrat ulaganja
Ultrazvučni ekstraktor UIP4000hdT ugrađen u uljari radi poboljšanja proizvodnje ekstra djevičanskog maslinova ulja
Studije slučaja ultrazvučne ekstrakcije jestivih ulja
Ultrazvučna ekstrakcija ispitana je na različitim uljaricama i plodovima te je dokazana njezina učinkovitost.
Ultrazvučna ekstrakcija suncokretova ulja
Moradi i sur. (2018) istražili su utjecaj ultrazvučno potpomognute ekstrakcije na prinos ulja i sastav hranjivih tvari iz oljuštenih i neoljuštenih sjemenki suncokreta. Upotrijebili su ultrazvučni uređaj UP400S (400watts, 24kHz) za ekstrakciju suncokretova ulja iz sjemenki suncokreta uz n-heksan kao otapalo.
Kako bi se procijenili rezultati ekstrakcije, ulje je ekstrahirano i konvencionalnom šaržnom ekstrakcijom otapalom te Soxhletovom ekstrakcijom, pri čemu je n-heksan upotrijebljen u svim metodama ekstrakcije.
Ultrazvučna ekstrakcija suncokretova ulja dala je najviše prinose ulja, i to 45,44 ± 0,27% za neoljuštene te 23,71 ± 0,22% za oljuštene sjemenke suncokreta. U suncokretovoj sačmi nakon ultrazvučne ekstrakcije preostalo je manje od 4% zaostalog ulja iz neoljuštenih te manje od 5% iz oljuštenih sjemenki suncokreta.
Vrijeme potrebno za ekstrakciju primjenom ultrazvučne ekstrakcije skraćeno je na samo 105 min, dok je Soxhletova ekstrakcija zahtijevala 6 hrs, a šaržna ekstrakcija otapalom vrijeme obrade od 10 hrs.
Analiza plinskom kromatografijom pokazala je da ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija znatno poboljšava kvalitetu ekstrahiranih ulja i α-linolenske kiseline.
Plinski kromatogram ulja ekstrahiranog iz oljuštenih sjemenki suncokreta ultrazvukom
Studija i grafikon: Moradi i sur. 2018
Ultrazvučna ekstrakcija ekstra djevičanskog maslinova ulja
Servili i sur. (2019) integrirali su ultrazvučni uređaj snage 4kW UIP4000hdT u konvencionalnu liniju za malaksaciju maslinova tijesta. Mehanička obrada maslinova tijesta sonikacijom poboljšava učinkovitost procesa ekstrakcije, povećavajući kapacitet ekstrakcije uljara za preradu maslina. Budući da je tlak važan čimbenik, sonikacija je provedena uz uporabu ultrazvučne protočne ćelije sa sonotrodom cascatrode pri 3,5 bar. Ultrazvučna ekstrakcija nije uzrokovala promjene glavnih zakonski propisanih parametara kvalitete te je pokazala pozitivan utjecaj na fenolni sastav ekstra djevičanskog maslinova ulja (EVOO) pri povišenom tlaku od 3,5 bar. Ultrazvučno potpomognuta malaksacija maslinova tijesta rezultira većim prinosima i poboljšanim fenolnim sastavom ulja EVOO.
Kliknite ovdje kako biste pročitali više o ultrazvučno potpomognutoj malaksaciji ekstra djevičanskog maslinova ulja!
Ultrazvučna ekstrakcija ulja avokada
Martinez-Oadilla i sur. (2018) u svojem su istraživanju pokazali da je sonikacija uređajem UIP1000hdT (20kHz, 1000W) pri obradi pirea od avokada koji nije podvrgnut malaksaciji poboljšala mogućnost ekstrakcije uz dodatno izdvajanje 15–24% ulja.
Kliknite ovdje kako biste pročitali više o ultrazvučnoj ekstrakciji ulja avokada!
Ultrazvučna ekstrakcija lanenog ulja
Gutte i sur. (2015) primijenili su sonikaciju za ekstrakciju ulja iz mljevenih lanenih sjemenki uz n-heksan kao otapalo. Kao alternativna otapala mogu se upotrijebiti diklormetan, petroleter ili etanol. Ultrazvučna ekstrakcija povećala je prinos ekstrakcije za 11,5% uz količinu otapala sličnu onoj pri konvencionalnoj ekstrakciji. Kromatografska analiza pokazala je da ultrazvučna ekstrakcija nije imala značajnih učinaka poput razgradnje na α-linolensku kiselinu (ω-3). Istraživanje pokazuje da sonikacija povećava prinos ekstrakcije jestivog ulja i skraćuje vrijeme ekstrakcije uz očuvanje visoke nutritivne vrijednosti lanenog ulja.
Sinergijski učinci ultrazvučne ekstrakcije ulja
Ultrazvučna ekstrakcija može se primijeniti kao samostalna metoda za oslobađanje ulja iz sjemenki i plodova bogatih uljem ili se može integrirati ili naknadno ugraditi u konvencionalna / već postojeća postrojenja za proizvodnju jestivih ulja radi povećanja prinosa i kvalitete ulja. Sustavi za ultrazvučnu ekstrakciju mogu se jednostavno ugraditi za obradu prije ili nakon malaksacije, u kombinaciji sa Soxhletovom ekstrakcijom ili nakon mehaničke preše za ulje ili pužne preše.
Oprema za ekstrakciju tvrtke Hielscher Ultrasonics jednostavno se ugrađuje, zahtijeva vrlo malo prostora (malu površinu za smještaj) i stoga se može naknadno ugraditi u postojeće uljare. Zahvaljujući robusnosti i industrijskoj izvedbi, industrijski ultrazvučni uređaji Hielscher konstruirani su za rad 24/7 pod velikim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima.
Povećajte prinos i kvalitetu svojeg ulja uz Hielscher Ultrasonics!
UIP4000hdT, snažan ultrazvučni procesor snage 4kW za ekstrakciju jestivih ulja
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi za proizvodnju jestivih ulja
Za industrijsku obradu jestivih ulja u skladu sa zahtjevima prehrambene proizvodnje potrebna je ultrazvučna oprema visokih performansi za obradu velikih volumnih protoka uljarica u sustavu s kontinuiranim protokom. Hielscher Ultrasonics iskusan je i pouzdan dobavljač ultrazvučne opreme visokih performansi za ekstrakciju, koja je integrirana u postrojenja za proizvodnju hrane diljem svijeta.
Napredni ultrazvučni uređaji tvrtke Hielscher Ultrasonics mogu se precizno regulirati i operateru omogućuju potpunu kontrolu nad važnim procesnim parametrima poput amplitude, tlaka, temperature i vremena sonikacije.
Opsežan asortiman dodatne opreme, poput sonotroda (sondi), pojačivača amplitude, reaktora s protočnim ćelijama i drugih dodataka, omogućuje konfiguriranje sustava za ultrazvučnu ekstrakciju posebno za sirovinu koja se obrađuje i željeni rezultat.
Ultrazvučni uređaji velike snage Hielscher Ultrasonic lako obrađuju suspenzije s visokim udjelom krute tvari, odnosno visokim omjerom krute tvari (sjemenki) i otapala
Kontrola temperature tijekom ultrazvučne obrade
Budući da je ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija netoplinska metoda obrade, može se spriječiti toplinska razgradnja hranjivih spojeva osjetljivih na toplinu. Hielscher ultrazvučni reaktori s protočnim ćelijama opremljeni su rashladnim plaštem za odvođenje topline. Osim toga, unos energije može se točno prilagoditi optimalnim uvjetima obrade, primjerice primjenom pulsnog načina rada ultrazvučnog ekstraktora. Ultrazvučnom ekstrakcijom jestivih ulja pri niskim temperaturama izbjegava se toplinski izazvana razgradnja ekstrahiranih ulja i gubitak bioaktivnih spojeva svodi se na najmanju moguću mjeru.
Praćenje ultrazvučnog procesa
Svi digitalni ultrazvučni uređaji Hielscher – od laboratorijskih do industrijskih veličina – opremljeni su inteligentnim softverom koji olakšava precizno upravljanje ultrazvučnim procesom, njegovo praćenje i prilagodbu. Amplituda, granična vrijednost unesene energije, pulsni ciklusi i vrijeme sonikacije mogu se unaprijed postaviti putem softvera jednostavnog za uporabu. Zaslon u boji osjetljiv na dodir omogućuje jednostavan pristup izborniku i intuitivno rukovanje. Daljinsko upravljanje putem preglednika omogućuje operateru upravljanje ultrazvučnim sustavom i njegovo praćenje na daljinu.
Svi važni podaci ultrazvučnog procesa (kao što su amplituda, temperatura, tlak, neto energija, ukupna energija, vrijeme i datum) automatski se pohranjuju na ugrađenu SD karticu. Automatsko bilježenje podataka vrlo je cijenjeno u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji jer proizvođaču hrane omogućuje pregled uvjeta obrade svake sonikirane šarže. To omogućuje standardizaciju procesa, kontinuirano visoku kvalitetu proizvoda i primjenu dobre proizvođačke prakse (GMP).
Sonikator UIP4000hdT za obradu uljarica u proizvodnoj liniji radi većih prinosa visokokvalitetnih jestivih ulja
Industrijski sonikatori Hielscher Ultrasonics mogu postići vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano održavati tijekom rada 24/7. Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost ultrazvučne opreme Hielscher omogućuje rad 24/7 pri velikom opterećenju i u zahtjevnim okruženjima.
Tablica u nastavku daje okviran pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | skupina uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od laboratorijskog do pilotnog i industrijskog mjerila.
Literatura / Reference
- 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.
Korisne činjenice
Jestiva ulja
Jestiva ulja obično su tekuća pri sobnoj temperaturi, iako neka ulja koja sadrže zasićene masti, poput kokosova ulja, palmina ulja i ulja palminih koštica, mogu biti kruta. Jestiva ulja uglavnom su biljna ulja, kao i ulja dobivena iz plodova, poput maslinova ulja i ulja avokada. Biljna ulja poput sojina ulja, ulja kanole / repičina ulja, kukuruznog ulja, ulja kikirikija, sezamova ulja, suncokretova ulja, ulja šafranike, palmina ulja, ulja gorušice, ulja rižinih mekinja, bučina ulja, kokosova ulja i drugih ulja sjemenki široko se upotrebljavaju kao ulja za kuhanje i u dodacima jelima (npr. preljevima za salate, marinadama, umacima, umacima za umakanje itd.). Biljna ulja obično se upotrebljavaju za kuhanje kao zamjena za masti životinjskog podrijetla poput maslaca i svinjske masti.
Margarin je popularna zamjena za maslac na bazi rafiniranih biljnih ulja (npr. ulja šafranike, suncokreta, soje, sjemenki pamuka, uljane repice ili maslinova ulja). Pročitajte više o ultrazvučnoj proizvodnji margarina!
Jestiva ulja poput maslinova ulja, repičina ulja, suncokretova ulja ili ulja sjemenki grožđa mogu se aromatizirati infuzijom aromatičnih biljaka kao što su začinsko bilje (npr. ružmarin, bosiljak itd.), voće (npr. citrusi, naranča, malina), čili papričice ili češnjak. Sonikacija se upotrebljava za obogaćivanje biljnih ulja biljnim ekstraktima. Pročitajte više o ultrazvučnoj maceraciji i infuziji!
Ulja i masti – razlika: Masti su krute pri sobnoj temperaturi, dok su ulja tekuća. Nezasićene masti poput višestruko nezasićenih i jednostruko nezasićenih masnih kiselina pripadaju kategoriji ulja. Masti su uglavnom životinjskog podrijetla i sadrže pretežno zasićene masne kiseline. Uobičajene su masti maslac, svinjska mast i loj.