Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Estrazione di capsicina ad ultrasuoni da peperoncino piccante

  • La capsaicina è l'ingrediente principale del peperoncino, noto anche come peperoncino.
  • Per produrre capsaicina di alta qualità come sapore aromatico e ingrediente medicinale, è necessaria una tecnica di estrazione efficace ma delicata per prevenire la degradazione.
  • L'estrazione ad ultrasuoni è un metodo di estrazione meccanica leggera, che fornisce alti rendimenti di capsaicina in un tempo di estrazione molto breve.

 

Ultrasuoni ad alte prestazioni per estratti di capsaicina di alta qualità

L'estrazione ad ultrasuoni di capsaicinoidi dal peperoncino (ad es. Capsicum frutescens) migliora significativamente la resa di estrazione. Gli ultrasuoni Power favoriscono la perforazione e la rottura delle pareti cellulari, nonché il rigonfiamento e l'idratazione, spingendo il solvente nelle cellule della pianta. Ciò si traduce in un aumento del trasferimento di massa delle sostanze intracellulari (compresi i capsaicinoidi) dalle cellule vegetali al solvente.
In quanto tecnica di lavorazione puramente meccanica e non termica, l'estrazione ad ultrasuoni impedisce la degradazione termica dei composti termolabili. La cavitazione ad ultrasuoni intensifica il processo di estrazione, dando luogo a rese elevate e di qualità superiore. I costi di investimento e di esercizio degli impianti di estrazione a ultrasuoni sono relativamente bassi e consentono un RoI veloce.

Estrazione ad ultrasuoni dei fiocchi di peperoncino

Vantaggi dell'estrazione della capsicina ad ultrasuoni

  • Rendimento superiore
  • Estrazione ad alta velocità – in pochi minuti
  • Estratti di alta qualità – Leggero, non termico
  • Solventi verdi (ad es. acqua/etanolo)
  • Economico
  • Funzionamento facile e sicuro
  • Bassi costi di investimento e operativi
  • Funzionamento 24/7 in condizioni gravose
  • Metodo verde ed ecologico
2kW lotto di sonicazione setup per l'estrazione di estratti di erbe

120 L di estrazione a ultrasuoni a lotti di piante con UIP2000hdT e agitatore.

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Estrazione di capsaicinoidi ad ultrasuoni – in modalità Batch o a flusso continuo

UP400St agitato 8L setup di estrazione 8LLotto: I processi di estrazione ad ultrasuoni possono essere utilizzati come semplici processi batch o come trattamento in linea, in cui il fluido viene continuamente alimentato attraverso un reattore a flusso ultrasonico.
L'elaborazione in lotti è una procedura semplice, in cui l'estrazione viene eseguita lotto per lotto. Hielscher Ultrasonics offre processori ad ultrasuoni per piccoli e grandi lotti, da 1L a 120L.
Per l'elaborazione di lotti da 5 a 10L, si consiglia l'UP400ST con sonotrodo S24d22L2D. (vedi foto a sinistra)
Per l'elaborazione di lotti di circa 120L, si consiglia l'UIP2000hdT con sonotrodo RS4d40L4. (vedi foto in alto a destra)

Un flusso continuo: Per volumi maggiori e per l'estrazione commerciale su larga scala della capsaicina, un flusso continuo di liquido contenente scaglie di peperoncino viene alimentato attraverso un reattore ad ultrasuoni, dove il solvente/slurry botanico è intensamente sonicato.
Per un volume di circa 8L/min. si consiglia l'UIP4000hdT con sonotrodo RS4d40L3 e cella di flusso pressurizzabile FC130L4-3G0.

Caso di studio di estrazione della capsicina ad ultrasuoni

Olguín-Rojas et al. (2019) riportano l'isolamento della resa di capsaicinoid superiore al 96%. Hanno usato la sonda-ultrasuoni Hielscher. UP200S (200 W, 24 kHz) con il campione immerso in un bagno d'acqua a temperatura controllata. 0.25g di Capsicum chinense campione è stato messo in contatto con 25mL di metanolo per 10 minuti, ed è stato poi trasferito nel bagno d'acqua a 50ºC, 200 W di ampiezza di uscita, e 0.5sec duty cycle. Gli estratti

Sganzerla et al. (2014) hanno trovato che l'estrazione ad ultrasuoni è un metodo eccellente per l'estrazione quantitativa e riproducibile di capsaicinoidi dal peperoncino utilizzando il metanolo come solvente. Grazie alla sua semplicità ed efficienza, l'estrazione ad ultrasuoni può essere applicata per la rapida analisi di routine dei capsaicinoidi nei peperoncini.

Attrezzature per l'estrazione a ultrasuoni

Hielscher Ultrasonics è specializzata nella produzione di processori ad ultrasuoni ad alte prestazioni per la produzione di estratti vegetali di alta qualità.
L'ampia gamma di prodotti Hielscher spazia dai piccoli e potenti ultrasuoni da laboratorio ai robusti sistemi da banco e completamente industriali, che forniscono ultrasuoni ad alta intensità per l'estrazione efficiente e l'isolamento di sostanze bioattive (ad es. quercetina, caffeina, curcumina, terpeni ecc.). Tutti i dispositivi a ultrasuoni di 200W a 16,000W dispongono di un display a colori per il controllo digitale, una scheda SD integrata per la registrazione automatica dei dati, il controllo remoto del browser e molte altre funzioni di facile utilizzo. I sonotrodi e le celle a flusso (le parti a contatto con il fluido) possono essere sterilizzati in autoclave e sono facili da pulire. Tutti i nostri ultrasuoni sono costruiti per funzionare 24/7, richiedono poca manutenzione e sono facili e sicuri da usare.
Un display digitale a colori consente di controllare l'ultrasuoni in modo semplice e intuitivo. I nostri sistemi sono in grado di fornire da basse fino ad ampiezze molto elevate. Per l'estrazione di polifenoli e altre sostanze fitochimiche bioattive come i capsaicinoidi, offriamo speciali sonotrodi ad ultrasuoni (noti anche come sonde ad ultrasuoni o corni) ottimizzati per l'isolamento sensibile di sostanze attive di alta qualità. La robustezza delle apparecchiature ad ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24/7 in ambienti gravosi e impegnativi.
Il controllo preciso dei parametri di processo ad ultrasuoni garantisce la riproducibilità e la standardizzazione del processo.

La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

Volume di batch Portata Dispositivi raccomandati
0,5-1,5 mL n.a. VialTweeter
1 - 500mL 10 - 200mL/min UP100H
10 - 2000mL 20 - 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 - 20L 0,2 - 4L/min UIP2000hdT
10 - 100L 2 - 10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. più grande cluster di UIP16000

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Letteratura/riferimenti

  • Barbero G.F., Liazid A., Palma M., Barroso C.G. (2008): Estrazione ultrasonica di capsaicinoidi dai peperoni. Talanta 75, 2008. 1332-1337.
  • Boonkird S.; Phisalaphong C.; Phisalaphong M. (2008): Estrazione ultrasuoni di capsaicinoidi dal Capsicum frutescens su scala di laboratorio e impianto pilota. Ecochimica ad ultrasuoni, 15, 2008. 1075-1079.
  • Lu M.; Ho Ch.-T.; Huang Q. (2017): Estrazione, biodisponibilità e bioefficacia dei capsaicinoidi. Journal of Food and Drug Analysis Vol. 25, Issue 1, Jan. 2017. 27-36.
  • Olguín-Rojas J.A.; Fayos O.; Vázquez-León L.A.; Ferreiro-González M.; del Carmen Rodríguez-Jimenes G.; Palma M.; Garcés-Claver A.; Barbero G.F. (2019): Progressione del contenuto totale e individuale di capsaicinoidi nei frutti di tre diverse cultivar di Capsicum chinense Jacq. Agronomia 2019, 9, 141.
  • Sganzerla M.; Pereira Coutinho J.; Tavaresde Melo A.M.; Teixeira Godoy H. (2014): Metodo rapido per l'analisi dei capsaicinoidi dai frutti di Capsicum chinense. Food Research International, Vol. 64, ottobre 2014. 718-725.


Particolarità / Cose da sapere

Capsaicinoidi

I peperoni sono popolari in tutto il mondo, e sono spesso utilizzati come additivi alimentari per fornire un sapore piccante e pungente. I capsaicinoidi sono composti aromatici nei peperoncini rossi, composti principalmente da capsaicina (trans-8 metil-N-vanillyl-N-vanillyl-6-nonenamide) e dihydrocapsaicin (8 metil-N-vanillylnonanamide), nordihydrocapsaicin, homocapsaicin, e homodihydrocapsaicin. La capsaicina e diidrocapsaicina sono i capsaicinoidi più abbondanti, responsabili di circa il 90% della speziatura. Complessivamente sono stati distinti più di 20 capsaicinoidi in diverse specie di pepe.
I capsaicinoidi sono il tipo più importante di sostanze fitochimiche nei peperoni. Si tratta di alcaloidi non volatili, che sono ammidi chimicamente acidi degli acidi grassi a catena ramificata C9-C11 e della vanillylamina. Responsabile del sapore piccante e piccante del peperoncino, i capsaicinoidi sono un ingrediente speziato popolare. Oltre che come ingrediente alimentare, i capsaicinoidi sono noti per le loro proprietà farmacologiche, che includono la loro funzione di chemioprotettori contro la mutagenesi o tumorigenesi, come antimicrobici, come antiossidanti, per il loro effetto anticancro, per i loro effetti analgesici e per il loro effetto sui neuroni responsabili della trasmissione del dolore e dell'infiammazione neurogenica. Un altro uso comune di capsaicinoidi è negli analgesici topici contro il dolore, unguenti antiartritici e antinfiammatori e come inibitore naturale dei microrganismi patogeni.
nell'industria alimentare a causa delle loro proprietà antimicrobiche.

I frutti del peperoncino rosso di Capsicum annuum L., Capsicum frutescens L., Capsicum baccatum L., Capsicum pubescens Ruiz & Pav., e Capsicum chinense sono coltivati intorno alla parola e sono quindi ben noti.