Estrazione della Stevia Senza l’Utilizzo di Solventi grazie all’Utilizzo degli Ultrasuoni

L'estrazione convenzionale dei componenti dolci come gli stevioglicosidi dalla Stevia rebaudiana utilizza solventi tossici. Per ottenere un prodotto alimentare sano e di alta qualità, è necessario un metodo di estrazione privo di solventi. La tecnica di estrazione a ultrasuoni evita l'uso di solventi e consente di ottenere rese di estrazione molto elevate in tempi brevi. L'estrazione ad ultrasuoni della stevia eccelle quindi per la sua straordinaria efficienza e per il rispetto dell'ambiente.

Estratti Sani Grazie al Metodo di Estrazione ad Ultrasuoni

Il dolcificante a base di stevia dovrebbe presentarsi come un prodotto sano e naturale estratto dalle foglie della Stevia Rebaudiana Bertoni e utilizzato come dolcificante privo di calorie. La dolcezza del dolcificante a base di stevia è dovuta alla concentrazione di glicoside diterpenico che è circa 300 volte più dolce del saccarosio.
Il contenuto del glicoside della Stevia Rebaudiana Bertoni è composto da: stevioside (5 – 10%), rebaudioside A (2-4%), rebaudioside C (1 – 2%), dulcoside A (0,5 – 1%), rebaudioside B, rebaudioside D e rebaudioside E. A differenza degli altri glicosidi, la Rebaudiana A si caratterizza per la sua totale assenza di amarezza. Pertanto, la Rebaudiana A è il composto più ambito delle foglie di stevia. L’estrazione attraverso l’implementazione degli ultrasuoni consente l'estrazione di steviosidi e rebaudiosidi di elevata qualità e purezza. L' estrazione ad ultrasuoni di glicosidi steviolici può essere facilmente eseguita in acqua e permette rese davvero elevate. Inoltre grazie alla bassa temperatura di estrazione , compresa tra i 60°C e gli 80°C, si evita qualsiasi tipo di danneggiamento degli estratti di stevia.

Da quando la stevia è stata approvata come dolcificante, la domanda di questo sostituto naturale dello zucchero, privo di calorie, è aumentata in modo significativo. Per fornire i prodotti a base di stevia richiesti, è necessario ampliare le capacità di produzione commerciale. Gli ultrasuoni sono un metodo collaudato per intensificazione di estrazione.

Vantaggi dell'estrazione della stevia tramite l’utilizzo degli ultrasuoni:

• Privo di solventi , (implementazione dell’acqua)
• Rendimenti più elevati
• Migliore qualità del prodotto ottenuto
• Risparmio di tempo
• Risparmio di costi
• Sicuro
• Rispettoso dell'ambiente
• Batch o elaborazione in linea

Estrazione della Stevia ad Ultrasuoni: Risultati della Ricerca

Carbonell-Capella et al. (2016) hanno confrontato diverse tecniche di estrazione per l'estrazione di steviosidi e rebaudiosidi. Il recupero più elevato di stevioside è stato ottenuto applicando l'estrazione a ultrasuoni con l'UP400S (vedi immagine a sinistra) utilizzando l'acqua come solvente, essendo 3,5 volte superiore rispetto al metodo di diffusione tradizionale e 1,5 volte superiore rispetto ai campioni di Stevia macinata. In questo studio, le foglie di stevia (6 g) sono state sospese in acqua (180 g) a 208 C con un rapporto solido/liquido di 1:30 (p/p). L'estrazione a ultrasuoni è stata eseguita utilizzando un processore a ultrasuoni UP400S (Hielscher GmbH, Germania), funzionante a 400 W e con una frequenza di 24 kHz. Per gli esperimenti, il team di ricerca di Carbonell-Capella ha impostato l'ampiezza al 100%, con una modalità di sonicazione continua. Per accoppiare le onde ultrasonore al campione è stato montato un sonotrodo in titanio H22 con un diametro di 22 mm e una lunghezza di 100 mm. La sonda è stata immersa in una miscela contenente 6 g di foglie di Stevia sospese in 180 g di acqua o etanolo/acqua (50%) in un pallone di vetro a collo stretto (capacità di carico 1.000 mL). I campioni sono stati immersi in un bagno di raffreddamento per evitare il riscaldamento indotto dalla sonicazione e la temperatura è stata mantenuta sempre inferiore a 50ºC). L'energia specifica totale assorbita (W_specin kJ/kg) è stata calcolata moltiplicando la potenza del generatore (400 J/s) (Potenza) per la durata totale del trattamento (sec) divisa per la massa del prodotto (kg). L'energia degli ultrasuoni era di 178 kJ/kg (per t_{STATI UNITI} = 80 sec.)
(cfr. Carbonell-Capella et al. 2016)
Sic-Zlabur et al. (2015) hanno studiato l'estrazione di glicosidi steviolici insieme ad altri ingredienti funzionali dalle foglie di Stevia e hanno concluso che l'estrazione a ultrasuoni è una tecnologia ecologica che può essere utilizzata per l'estrazione di composti funzionali dalle foglie di Stevia con un tempo di trattamento significativamente più breve e un consumo energetico inferiore rispetto all'estrazione convenzionale.

Liu et al. (2010) hanno studiato l'estrazione a ultrasuoni dei carboidrati totali dalla Stevia rebaudiana Bertoni. Per massimizzare la resa di carboidrati totali dalla Stevia rebaudiana Bertoni, è stata utilizzata come campione la stevia del tipo LUYU-131. La metodologia della superficie di risposta (RSM) è stata impiegata per ottimizzare le condizioni di estrazione assistita da ultrasuoni. I risultati hanno indicato come condizioni di estrazione ottimali una temperatura di estrazione di 68°C, una potenza sonica di 60 W e un tempo di estrazione di 32 minuti. Utilizzando l'estrazione assistita da ultrasuoni, il rendimento è aumentato del 1,5% rispetto al metodo di estrazione tradizionale ( temperatura di estrazione bassa (68°C) e più breve (32 min)). Dall’analisi dei prodotti ottenuti si è evinto che la quantità di Rebaudiana A presente è maggiore rispetto alla quantità riscontrata nei prodotti ottenuti con il metodo di estrazione tradizionale e inoltre risulta essere anche di qualità superiore.
Alupului e Lavric (2008) confermano nel loro studio l'efficienza superiore dell'estrazione della stevia con ultrasuoni, affermando che l'estrazione di stevioside di Stevia rebaudiana indotta dagli ultrasuoni comporta un miglioramento della produttività rispetto all'ammollo convenzionale di duecento volte e un tempo di trattamento inferiore. (cfr. Alupului A., Lavric V., 2008)

Post-Elaborazione ad Ultrasuoni degli Steviosidi

E’ ormai risaputo che gli ultrasuoni sono un metodo sicuro e affidabile per la miscelazione e l'omogeneizzazionedi composti pertanto sono ampiamente impiegati sia durante la formulazione che la composizione del prodotto finale. Quando l'estratto di stevia deve essere disciolto in un liquido, gli ultrasuoni rappresentano una tecnica veloce ed efficiente per preparare una miscela omogenea – indipendentemente dalla viscosità. La dissoluzione mediante l’utilizzo di ultrasuoni permette di preparare soluzioni altamente sature e persino più che sature.

Sistemi di Estrazione ad Ultrasuoni

Grazie alla sua ampia gamma di prodotti, Hielscher è in grado di soddisfare tutti i suoi clienti nonostante le loro diverse necessità poiché è in grado di offrire sia macchinari adatti all’estrazione – di volumi di piccole o di medie dimensioni per analisi e ricerche di laboratori, sia macchinari per la produzione commerciale su larga scala. La gamma di prodotti Hieslcher include dispositivi ad ultrasuoni lab, sistemi di banco per R&D e impianti pilota come ad esempio impianti ad ultrasuoni industriali ad alta potenza che permettono il raggiungimento di addirittura 16.000 watt per ogni singola unità, e inoltre possono poi essere facilmente raggruppati e containerizzati. Grazie alla vasta selezione di Accessori per ultrasuoni che Hielscher propone, come ad esempio il sonotrodo, il booster, i reattori e le celle di flusso, permette una configurazione ottimale del sistema perfettamente corrispondente alle esigenze del cliente.

Investimento

Tutti i dispositivi ad ultrasuoni Hielscher sono costruiti per operare 24 ore su 24, 7 giorni su 7 pertanto permettono un veloce ritorno sull'investimento sostenuto (rapido RoI). Alupului et al (2009) grazie alle loro ricerche hanno verificato che non si può non considerare il metodo ad estrazione ad ultrasuoni come un metodo ad alta intensità ma alla fine economico e basso costo . Inoltre la tecnica di estrazione ad ultrasuoni ultrasuoni appare convincente in quanto di semplice utilizzo e significativa efficienza.