Produzione a ultrasuoni di ingredienti aromatici

L’estrazione a ultrasuoni degli aromi è un processo altamente efficiente e sostenibile che aumenta la resa riducendo significativamente i tempi di lavorazione. Utilizzando solventi sicuri ed ecologici, la tecnologia a ultrasuoni offre un metodo di estrazione ecologico con una maggiore efficienza energetica, rappresentando un’alternativa rispettosa dell’ambiente alle tecniche di estrazione tradizionali.

Estratti vegetali – Migliorati dalla sonicazione

L’estrazione a ultrasuoni è una tecnica impiegata su scala commerciale per la produzione di estratti di alta qualità destinati alle industrie alimentare e delle bevande, farmaceutica e cosmetica.
“Utilizzando gli ultrasuoni, è ora possibile completare estrazioni integrali in pochi minuti con un’elevata riproducibilità, riducendo il consumo di solvente, semplificando la manipolazione e le operazioni di separazione e purificazione, ottenendo una maggiore purezza del prodotto finale, eliminando il post-trattamento delle acque reflue e consumando solo una frazione dell’energia fossile normalmente necessaria per un metodo di estrazione convenzionale come l’estrazione Soxhlet, la macerazione o la distillazione Clevenger. Diverse classi di componenti alimentari, come aromi, pigmenti, antiossidanti e altri composti organici e minerali, sono state estratte, analizzate e formulate in modo efficiente a partire da varie matrici (principalmente tessuti animali, microalghe, lieviti, materiali alimentari e vegetali).” [Chemat et al. 2017]

L’estrazione a ultrasuoni viene utilizzata per ottenere composti isolati da materie prime vegetali. Il video mostra l’estrazione efficiente di composti aromatici dai fiocchi di peperoncino con UP200Ht.

In qualità di leader di mercato, Hielscher Ultrasonics ha sviluppato un’ampia base di conoscenze sui processi di estrazione a ultrasuoni, inclusa l’estrazione di spezie, erbe, fiori, frutta e verdura per la produzione di aromi e fragranze. Hielscher Ultrasonics ha acquisito conoscenze approfondite sull’estrazione di vari materiali vegetali, quali caffè, zafferano, uva (vino), quercia, foglie di tè, lavanda, menta, stevia, peperoncini, vaniglia, cacao, foglie di boldo, e molti altri.
I processi di estrazione a ultrasuoni possono essere eseguiti con quasi tutti i solventi, come acqua, alcol, etanolo acquoso, glicerina, oli, isopropanolo, esano, benzene, ecc.
Per la produzione di aromi, fragranze e componenti attivi da utilizzare come ingredienti nelle industrie alimentare e delle bevande, farmaceutica, cosmetica e profumiera, l’impiego di solventi non pericolosi ed ecologici, come acqua e alcol, rappresenta un grande vantaggio.

Forme di estrazione a ultrasuoni:

• Sonicazione
• Termosonicazione
• Manosonicazione
• Termomanosonicazione
• Estrazione Soxhlet a ultrasuoni (Sono-Soxhet)
• Estrazione supercritica a ultrasuoni

Il metodo a ultrasuoni consente un’estrazione migliore rispetto alla maggior parte dei processi di estrazione convenzionali, ad esempio la macerazione, in termini di tempi di processo, maggiore resa, maggiore risparmio energetico, pulizia, sicurezza e qualità del prodotto. Soprattutto per la produzione di additivi alimentari, per bevande, farmaceutici e cosmetici, la tecnica di estrazione ecologica a ultrasuoni offre un grande vantaggio in termini di sicurezza del prodotto.

Emulsioni aromatiche trasparenti

Le emulsioni sono additivi comunemente utilizzati per conferire proprietà funzionali ad alimenti e bevande in termini di aroma, valore nutrizionale e stabilità. Soprattutto nella formulazione delle bevande, la limpidezza è un fattore importante, poiché il prodotto finale deve soddisfare standard non solo qualitativi e nutrizionali, ma anche ottici. Per bevande e alimenti limpidi, ciò significa che l’additivo in emulsione non deve interferire con l’obiettivo di qualità finale previsto. Inoltre, un’emulsione limpida è più facile da lavorare. Grazie alle loro dimensioni, le nanoemulsioni sono trasparenti e traslucide (almeno a occhio nudo). Grazie all’elevata stabilità cinetica, alla bassa viscosità, all’elevata trasparenza e all’elevata stabilità nei confronti di sedimentazione, affioramento, coalescenza e flocculazione, sono ampiamente utilizzate come ingredienti.
Quanto maggiori sono le dimensioni delle goccioline / particelle, tanto maggiore è l’opacità conferita al prodotto finale. Per la formulazione di bevande limpide, l’impiego di un’emulsione limpida con nanogoccioline offre i risultati migliori. L’emulsificazione a ultrasuoni consente di produrre emulsioni W/O, O/W, inverse, nonché emulsioni doppie o multiple W/O/W con goccioline di dimensioni nanometriche (le cosiddette miniemulsioni, nanoemulsioni, emulsioni ultrafini o emulsioni submicroniche). Le dimensioni delle goccioline possono essere regolate e controllate mediante i parametri del processo a ultrasuoni. I sonicatori Hielscher sono controllabili con precisione per ottenere risultati di processo ottimali e riproducibili.

Con il MultiPhaseCavitator, Hielscher ha sviluppato un esclusivo inserto per celle di flusso per migliorare ulteriormente l’emulsificazione a ultrasuoni.
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Incapsulamento degli aromi mediante ultrasuoni

L’impiego dei liposomi nei prodotti farmaceutici e alimentari è in continuo aumento. I liposomi possono essere utilizzati come vettori per molecole attive, ad esempio nutrienti e farmaci. Mediante sonicazione, i liposomi possono essere formati tramite emulsificazione di una sospensione di lipidi/acqua oppure tramite sonicazione di vescicole multilamellari (MLVs). Durante il processo di emulsificazione a ultrasuoni, i doppi strati lipidici vengono frammentati in porzioni più piccole, che si autoassemblano in piccole vescicole unilamellari (SUVs) composte da fosfolipidi. Durante il processo di sonicazione, i principi attivi possono essere incapsulati nei liposomi.
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Sistemi di estrazione a ultrasuoni

La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sistemi di estrazione a ultrasuoni più diffusi:

Estrazione supercritica a ultrasuoni

L’estrazione con fluidi supercritici e con CO2 supercritica è una delle tecniche di estrazione più importanti per la produzione di aromi e fragranze.
L’anidride carbonica supercritica è un solvente selettivo con una densità regolabile. La sua selettività e il suo potere solvente dipendono dalla densità variabile, che può essere influenzata dalla pressione e dalla temperatura.
Combinando l’estrazione supercritica con la sonicazione, diventa possibile utilizzare solventi di grado alimentare, come alcol o acqua, ottenendo comunque elevate velocità di estrazione e rese elevate.
Utilizza il modulo sottostante per ottenere maggiori informazioni sui nostri sistemi di estrazione a ultrasuoni e sulle loro applicazioni!

Guarda nel video sottostante un confronto tra l’estrazione a ultrasuoni e la macerazione convenzionale di foglie fresche di piantaggine lanceolata in acqua. La sonicazione produce in pochi secondi un potente estratto di piantaggine lanceolata e anche il colore dell’estratto indica una differenza di qualità. Mentre l’estratto ottenuto con ultrasuoni presenta un colore verde intenso, l’estratto macerato per 20 giorni ha un colore brunastro che indica una degradazione ossidativa dei composti bioattivi.
 

In questo breve video confrontiamo l’estrazione a ultrasuoni in acqua fredda mediante il sonicatore a sonda Hielscher UP200Ht con la macerazione tradizionale per 20 giorni. Mentre la macerazione convenzionale richiede settimane per estrarre i composti bioattivi dalle foglie fresche di piantaggine lanceolata, l’estrazione a ultrasuoni con sonda li rilascia in pochi secondi. Confrontando l’estratto ottenuto mediante macerazione tradizionale con quello ottenuto a ultrasuoni, risulta evidente che l’estratto sonicato presenta un colore verde intenso, mentre l’estratto macerato mostra una tonalità brunastra, che suggerisce una degradazione ossidativa dei composti bioattivi. Il colore verde intenso dell’estratto di piantaggine lanceolata ottenuto a ultrasuoni evidenzia la maggiore efficienza della tecnologia a ultrasuoni nella produzione di un estratto a spettro completo. L’estrazione di materiale vegetale a ultrasuoni è più rapida, più potente e più efficiente. L’estrazione a ultrasuoni ad alta efficienza con UP200Ht produce un estratto di piantaggine lanceolata a spettro completo.

 

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