Ultrazvučna proizvodnja sastojaka aroma

Ultrazvučna ekstrakcija aroma vrlo je učinkovit i održiv proces koji povećava prinos uz znatno skraćivanje vremena obrade. Primjenom sigurnih, ekološki prihvatljivih otapala ultrazvučna tehnologija omogućuje ekološki prihvatljivu metodu ekstrakcije s poboljšanom energetskom učinkovitošću, što je čini ekološki prihvatljivom alternativom tradicionalnim tehnikama ekstrakcije.

Biljni ekstrakti – poboljšani sonikacijom

Ultrazvučna ekstrakcija komercijalizirana je tehnika za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata za industriju hrane i pića te farmaceutsku i kozmetičku industriju.
“Primjenom ultrazvuka potpune ekstrakcije sada se mogu provesti u nekoliko minuta uz visoku ponovljivost, čime se smanjuje potrošnja otapala, pojednostavljuju rukovanje i daljnja obrada, postiže veća čistoća konačnog proizvoda, uklanja potreba za naknadnom obradom otpadnih voda i troši samo djelić fosilne energije koja je obično potrebna za konvencionalnu metodu ekstrakcije poput Soxhletove ekstrakcije, maceracije ili destilacije po Clevengeru. Nekoliko skupina sastojaka hrane, poput aroma, pigmenata, antioksidansa te drugih organskih i mineralnih spojeva, učinkovito je ekstrahirano, analizirano i formulirano iz različitih matriksa (uglavnom životinjskih tkiva, mikroalgi, kvasaca, hrane i biljnih materijala).” [Chemat et al. 2017]

Ultrazvučna ekstrakcija upotrebljava se za dobivanje izolata iz biljnih sirovina. Videozapis prikazuje učinkovitu ekstrakciju aromatskih spojeva iz čili pahuljica uređajem UP200Ht.

Kao tržišni lider, Hielscher Ultrasonics razvio je opsežnu bazu znanja o procesima ultrazvučne ekstrakcije, uključujući ekstrakciju začina, začinskog bilja, cvjetova, voća i povrća za proizvodnju aroma i mirisa. Hielscher Ultrasonics stekao je temeljito znanje o ekstrakciji različitih biljnih materijala poput kave, šafrana, grožđa (vina), hrasta, listova čaja, lavande, metvice, stevije, čili papričica, vanilije, kakaa, listova bolda i mnogih drugih.
Procesi ultrazvučne ekstrakcije mogu se provoditi gotovo svim otapalima, poput vode, alkohola, vodene otopine etanola, glicerina, ulja, izopropanola, heksana, benzena itd.
Za proizvodnju aroma, mirisa i aktivnih sastojaka koji će se upotrebljavati kao sastojci u industriji hrane i pića te farmaceutskoj, kozmetičkoj i parfemskoj industriji, upotreba neopasnih, ekološki prihvatljivih otapala poput vode i alkohola velika je prednost.

Oblici ultrazvučne ekstrakcije:

• Sonikacija
• Termosonikacija
• Manosonikacija
• Termomanosonikacija
• Ultrazvučna Soxhletova ekstrakcija (Sono-Soxhet)
• Ultrazvučna superkritična ekstrakcija

Ultrazvučna metoda omogućuje bolju ekstrakciju u usporedbi s većinom konvencionalnih procesa ekstrakcije, npr. maceracijom, u pogledu trajanja procesa, većeg prinosa, veće uštede energije, čistoće, sigurnosti i kvalitete proizvoda. Osobito pri proizvodnji dodataka za hranu i pića te farmaceutskih i kozmetičkih dodataka, ekološki prihvatljiva tehnika ultrazvučne ekstrakcije donosi veliku prednost u pogledu sigurnosti proizvoda.

Prozirne emulzije aroma

Emulzije su uobičajen dodatak za poboljšanje funkcionalnih svojstava hrane i pića u pogledu arome, hranjive vrijednosti i stabilnosti. Osobito pri formuliranju pića, bistrina je važan čimbenik jer konačni proizvod mora zadovoljiti ne samo standarde kvalitete i hranjive vrijednosti nego i optičke standarde. Za bistra pića i hranu to znači da dodatak emulzije ne smije narušiti ciljanu kvalitetu konačnog proizvoda. Pritom je bistru emulziju lakše obrađivati. Zbog svoje veličine nanoemulzije su prozirne i prozračne (barem golom oku). Zbog visoke kinetičke stabilnosti, niske viskoznosti, visoke prozirnosti i visoke otpornosti na sedimentaciju, kremiranje, koalescenciju i flokulaciju široko se upotrebljavaju kao sastojci.
Što je veća veličina kapljica / čestica, to je konačni proizvod neprozirniji. Pri formuliranju bistrih pića upotreba bistre emulzije s nanokapljicama daje najbolje rezultate. Ultrazvučno emulgiranje omogućuje proizvodnju emulzija W/O, O/W, inverznih emulzija te dvostrukih ili višestrukih emulzija W/O/W s kapljicama nanometarske veličine (takozvane miniemulzije, nanoemulzije, ultrafine emulzije ili submikronske emulzije). Veličina kapljica može se podešavati i kontrolirati parametrima ultrazvučnog procesa. Hielscher sonikatori omogućuju preciznu kontrolu za optimalne i ponovljive rezultate procesa.

S uređajem MultiPhaseCavitator Hielscher je razvio jedinstven umetak za protočnu ćeliju kako bi dodatno poboljšao ultrazvučno emulgiranje.
Kliknite ovdje i pročitajte više o uređaju MultiPhaseCavitator!
Kliknite ovdje i pročitajte više o ultrazvučnom emulgiranju!

Enkapsulacija aroma ultrazvukom

Upotreba liposoma u farmaceutskim i prehrambenim proizvodima neprestano raste. Liposomi se mogu upotrebljavati kao nosači aktivnih molekula, primjerice hranjivih tvari i lijekova. Sonikacijom se liposomi mogu oblikovati emulgiranjem suspenzije lipida u vodi ili sonikacijom multilamelarnih vezikula (MLVs). U postupku ultrazvučnog emulgiranja lipidni dvoslojevi razbijaju se na manje fragmente, koji se zatim sami oblikuju u male unilamelarne vezikule (SUVs) sastavljene od fosfolipida. Tijekom postupka sonikacije aktivni sastojci mogu se enkapsulirati u liposome.
Kliknite ovdje i saznajte više o ultrazvučnoj proizvodnji liposoma!

Sustavi za ultrazvučnu ekstrakciju

Tablica u nastavku daje pregled približnog kapaciteta obrade naših najpopularnijih sustava za ultrazvučnu ekstrakciju:

Ultrazvučna superkritična ekstrakcija

Ekstrakcija superkritičnim fluidima i superkritičnim CO2 jedna je od najvažnijih tehnika ekstrakcije u proizvodnji aroma i mirisa.
Superkritični ugljikov dioksid selektivno je otapalo podesive gustoće. Njegova selektivnost i sposobnost otapanja ovise o promjenjivoj gustoći na koju se može utjecati tlakom i temperaturom.
Kombiniranjem superkritične ekstrakcije sa sonikacijom postaje moguće upotrebljavati otapala prehrambene kvalitete, poput alkohola ili vode, i pritom postići visoke brzine ekstrakcije i visoke prinose.
Upotrijebite obrazac u nastavku kako biste dobili više informacija o našim sustavima za ultrazvučnu ekstrakciju i njihovim primjenama!

U videozapisu u nastavku pogledajte usporedbu ultrazvučne ekstrakcije i konvencionalne maceracije svježih listova uskolisnog trputca u vodi. Sonikacijom se u samo nekoliko sekundi dobiva snažan ekstrakt uskolisnog trputca, a i boja ekstrakta upućuje na razliku u kvaliteti. Dok ultrazvučni ekstrakt ima tamnozelenu boju, ekstrakt dobiven maceracijom tijekom 20 dana ima smećkastu boju koja upućuje na oksidativnu razgradnju bioaktivnih spojeva.
 

U ovom kratkom videu uspoređujemo ultrazvučnu ekstrakciju u hladnoj vodi sonikatorom sa sondom Hielscher UP200Ht s tradicionalnom maceracijom tijekom 20 dana. Dok su konvencionalnoj maceraciji potrebni tjedni za ekstrakciju bioaktivnih spojeva iz svježih listova uskolisnog trputca, ultrazvučna ekstrakcija sondom oslobađa ih u samo nekoliko sekundi. Usporedba tradicionalno maceriranog ekstrakta s ultrazvučnim ekstraktom jasno pokazuje da sonificirani ekstrakt ima intenzivnu zelenu boju, dok macerirani ekstrakt ima smećkastu nijansu koja upućuje na oksidacijsku razgradnju bioaktivnih spojeva. Intenzivna zelena boja ultrazvučnog ekstrakta uskolisnog trputca naglašava veću učinkovitost ultrazvučne tehnologije u dobivanju ekstrakta punog spektra. Ultrazvučna ekstrakcija biljnog materijala brža je, daje snažniji ekstrakt i učinkovitija je. Visokoučinkovita ultrazvučna ekstrakcija uređajem UP200Ht daje ekstrakt uskolisnog trputca punog spektra.

 

---

---