Estrazione a ultrasuoni di oli alimentari

Gli oli alimentari trovano molteplici applicazioni in cucina e nella produzione alimentare. L’estrazione meccanica degli oli alimentari ne previene la degradazione. L’estrazione a ultrasuoni degli oli alimentari è un metodo superiore per liberare gli oli da semi, gherigli e frutti. In quanto tecnica di estrazione non termica, l’estrazione a ultrasuoni consente di ottenere oli alimentari di alta qualità, distinguendosi per rese più elevate e tempi di lavorazione ridotti.

Produzione di oli alimentari intensificata mediante sonicazione

L’estrazione a ultrasuoni è ampiamente utilizzata per liberare preziose sostanze intracellulari dal materiale vegetale. Gli estratti di interesse comprendono lipidi / acidi grassi, proteine, vitamine, polifenoli e altri composti bioattivi. Come tecnica di intensificazione del processo, l’estrazione a ultrasuoni di oli alimentari, quali olio extravergine di oliva, olio di avocado, olio di semi di girasole e olio di semi di lino, tra gli altri, aumenta la resa dell’olio estratto (acidi grassi), abbrevia il tempo di estrazione e riduce o evita il consumo di solventi. Essendo una tecnica di estrazione non termica, il principio di funzionamento dell’estrazione assistita da ultrasuoni si basa sul fenomeno della cavitazione acustica. La cavitazione acustica, detta anche cavitazione ultrasonica, genera intense forze di taglio che disgregano le pareti cellulari e aumentano il trasferimento di massa tra l’interno delle cellule e il solvente circostante. Ciò rende l’estrazione a ultrasuoni una tecnica superiore per la liberazione e l’isolamento dei composti intrappolati nelle cellule vegetali.

Casi di studio sull’estrazione a ultrasuoni di oli alimentari

L’estrazione a ultrasuoni è stata testata e si è dimostrata efficiente con diversi semi oleosi e frutti.

Estrazione a ultrasuoni dell’olio di girasole

Moradi et al. (2018) hanno studiato l’influenza dell’estrazione assistita da ultrasuoni sulla resa in olio e sulla composizione nutrizionale di semi di girasole decorticati e non decorticati. Hanno utilizzato un sonicatore UP400S (400watts, 24kHz) per estrarre olio di girasole dai semi di girasole utilizzando n-esano come solvente.
Per valutare i risultati dell’estrazione, l’olio è stato estratto anche mediante estrazione convenzionale con solvente in batch ed estrazione Soxhlet, utilizzando n-esano per tutti i metodi di estrazione.
L’estrazione a ultrasuoni dell’olio di girasole ha fornito le rese in olio più elevate, pari rispettivamente a 45,44 ± 0,27% e 23,71 ± 0,22% per i semi di girasole non decorticati e decorticati. Nelle farine di girasole esaurite mediante ultrasuoni rimaneva meno del 4% e del 5% di olio residuo, rispettivamente per i semi di girasole non decorticati e decorticati.
Il tempo necessario per l’estrazione a ultrasuoni è stato ridotto a soli 105 min, mentre l’estrazione Soxhlet richiedeva 6 hrs e l’estrazione con solvente in batch richiedeva un tempo di lavorazione di 10 hrs.
L’analisi gascromatografica ha mostrato che l’estrazione assistita da ultrasuoni migliora significativamente la qualità degli oli estratti e dell’acido α-linolenico.

Cromatogramma gascromatografico dell’olio estratto da semi di girasole decorticati mediante sonicazione
Studio e grafico di: Moradi et al. 2018

Estrazione a ultrasuoni dell’olio extravergine di oliva

Servili et al. (2019) hanno integrato un sonicatore da 4kW UIP4000hdT in una linea convenzionale di gramolazione per la produzione di olio di oliva. Il trattamento meccanico della pasta di olive mediante sonicazione migliora le prestazioni del processo di estrazione, aumentando la capacità di estrazione dei frantoi. Poiché la pressione è un fattore importante, la sonicazione è stata eseguita utilizzando una cella di flusso a ultrasuoni con cascatrode a 3,5 bar. L’estrazione a ultrasuoni non ha causato alterazioni dei principali parametri di qualità previsti dalla legge e ha mostrato un effetto positivo sulla composizione fenolica dell’olio extravergine di oliva (EVOO) alla pressione elevata di 3,5 bar. La gramolazione della pasta di olive assistita da ultrasuoni consente di ottenere rese più elevate e una migliore composizione fenolica dell’EVOO.
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Estrazione a ultrasuoni dell’olio di avocado

Martinez-Oadilla et al. (2018) hanno dimostrato nel loro studio che la sonicazione mediante un UIP1000hdT (20kHz, 1000W) per il trattamento della purea di avocado non sottoposta a gramolazione ha migliorato l’estraibilità, consentendo un recupero aggiuntivo di olio del 15–24%.
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Estrazione a ultrasuoni dell’olio di semi di lino

Gutte et al. (2015) hanno utilizzato la sonicazione per estrarre olio da semi di lino macinati, impiegando n-esano come solvente. In alternativa, si possono utilizzare diclorometano, etere di petrolio o etanolo come solventi. L’estrazione a ultrasuoni ha migliorato la resa di estrazione dell’11,5% utilizzando una quantità di solvente simile a quella impiegata nell’estrazione convenzionale. L’analisi cromatografica ha mostrato che l’estrazione a ultrasuoni non ha avuto effetti significativi, come la degradazione, sull’acido α-linolenico (ω-3). Lo studio mostra che la sonicazione aumenta la resa di estrazione dell’olio alimentare e riduce il tempo di estrazione, mantenendo al contempo un elevato profilo nutrizionale dell’olio di semi di lino.

Effetti sinergici dell’estrazione a ultrasuoni degli oli

L’estrazione a ultrasuoni può essere applicata come metodo unico per liberare l’olio da semi e frutti ricchi di olio oppure può essere integrata o installata successivamente in impianti convenzionali / già esistenti per la produzione di oli alimentari, al fine di aumentare la resa e la qualità dell’olio. I sistemi di estrazione a ultrasuoni possono essere facilmente installati come trattamento precedente o successivo alla gramolazione, in combinazione con l’estrazione Soxhlet oppure a valle di una pressa meccanica per olio o di un espulsore a vite.
Le apparecchiature di estrazione Hielscher Ultrasonics sono facili da installare, richiedono pochissimo spazio (ingombro ridotto) e possono quindi essere integrate nei frantoi esistenti. Grazie alla loro robustezza e alla costruzione di livello industriale, i sonicatori industriali Hielscher sono progettati per funzionare 24/7 sotto carichi elevati e in ambienti impegnativi.
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Estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni per la produzione di oli alimentari

Per la lavorazione degli oli alimentari su scala industriale nel rispetto dei requisiti alimentari, sono necessarie apparecchiature a ultrasuoni ad alte prestazioni per trattare flussi di grandi volumi di semi oleosi in un sistema a flusso continuo. Hielscher Ultrasonics è un fornitore affidabile, con una lunga esperienza nelle apparecchiature di estrazione a ultrasuoni ad alte prestazioni, integrate negli impianti di produzione alimentare di tutto il mondo.
I sofisticati sonicatori di Hielscher Ultrasonics possono essere controllati con precisione e offrono all’operatore il pieno controllo dei parametri di processo importanti, quali ampiezza, pressione, temperatura e tempo di sonicazione.
L’ampia gamma di accessori, quali sonotrodi (sonde), booster, reattori con cella di flusso e ulteriori componenti aggiuntivi, consente di configurare il sistema di estrazione a ultrasuoni specificamente per la materia prima trattata e il risultato desiderato.
I sonicatori ad alta potenza Hielscher Ultrasonic trattano facilmente sospensioni con un elevato contenuto di solidi, ossia con un elevato rapporto tra solidi (semi) e solvente

Controllo della temperatura durante il trattamento a ultrasuoni

Poiché l’estrazione assistita da ultrasuoni è un metodo di trattamento non termico, è possibile prevenire la degradazione termica dei composti nutrizionali termosensibili. I reattori Hielscher con cella di flusso a ultrasuoni sono dotati di una camicia di raffreddamento per la dissipazione del calore. Inoltre, l’apporto energetico può essere adattato con precisione alle condizioni di lavorazione ottimali, ad esempio utilizzando la modalità pulsata dell’estrattore a ultrasuoni. L’estrazione a ultrasuoni degli oli alimentari a basse temperature evita la decomposizione degli oli estratti indotta dal calore e riduce al minimo la perdita di composti bioattivi.

Monitoraggio del processo a ultrasuoni

Tutti i sonicatori digitali Hielscher – dai modelli da laboratorio a quelli industriali – sono dotati di un software intelligente che facilita il controllo preciso, il monitoraggio e la revisione del processo a ultrasuoni. Ampiezza, limite dell’apporto energetico, cicli di pulsazione e tempo di sonicazione possono essere preimpostati tramite il software intuitivo. Il display touch a colori consente di accedere facilmente al menu e di utilizzarlo in modo intuitivo. Il controllo remoto tramite browser permette all’operatore di azionare e monitorare il sistema a ultrasuoni a distanza.
Tutti i dati importanti del processo a ultrasuoni (quali ampiezza, temperatura, pressione, energia netta, energia totale, ora e data) vengono memorizzati automaticamente su una scheda SD integrata. La registrazione automatica dei dati è molto apprezzata nell’industria alimentare e farmaceutica, poiché consente al produttore alimentare di verificare le condizioni di lavorazione di qualsiasi lotto sottoposto a sonicazione. Ciò permette la standardizzazione del processo, una produzione di qualità costantemente elevata e l’attuazione delle buone pratiche di fabbricazione (GMP).
 

Sonicatore UIP4000hdT per il trattamento in linea di semi oleosi, per ottenere rese più elevate di oli alimentari di alta qualità

 
I sonicatori industriali Hielscher Ultrasonics possono fornire ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente mantenute in modo continuo nel funzionamento 24/7. Per ampiezze ancora più elevate, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente il funzionamento 24/7 sotto carichi elevati e in ambienti impegnativi.
La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori: