食用油の超音波抽出

食用油は、調理や食品製造のさまざまな用途に使用されています。食用油の機械的抽出は、油の劣化を防ぎます。食用油の超音波抽出は、種子、仁、果実から油を取り出す優れた方法です。非加熱抽出技術である超音波抽出は、より高い収量と短い処理時間を実現し、高品質な食用油を得られます。

超音波処理による食用油製造の強化

超音波抽出は、植物原料から価値のある細胞内物質を取り出すために広く使用されています。抽出対象には、脂質／脂肪酸、タンパク質、ビタミン、ポリフェノール、その他の生理活性化合物が含まれます。プロセスを強化する技術として、エキストラバージンオリーブ油、アボカド油、ヒマワリ種子油、亜麻仁油などの食用油の超音波抽出は、抽出油（脂肪酸）の収量を増やし、抽出時間を短縮し、溶媒の使用量を削減するか、溶媒の使用を不要にします。非加熱抽出技術である超音波支援抽出の動作原理は、音響キャビテーション現象に基づいています。音響キャビテーション、別名超音波キャビテーションは、強力なせん断力を生み出し、細胞壁を破壊して、細胞内部と周囲の溶媒との間の物質移動を促進します。このため、植物細胞内に閉じ込められた化合物の放出と分離において、超音波抽出は優れた技術となります。

食用油の超音波抽出の事例研究

超音波抽出は、さまざまな油糧種子や果実で試験され、その効率性が実証されています。

ヒマワリ油の超音波抽出

Moradi et al. (2018) は、殻を除いたヒマワリ種子と殻付きのヒマワリ種子について、超音波支援抽出が油の収量と栄養成分組成に及ぼす影響を調べました。研究では、超音波処理装置 UP400S （400ワット、24kHz）を使用し、n-ヘキサンを溶媒としてヒマワリ種子からヒマワリ油を抽出しました。
抽出結果を評価するため、従来のバッチ式溶媒抽出とソックスレー抽出でも油を抽出し、すべての抽出法でn-ヘキサンを使用しました。
ヒマワリ油の超音波抽出では、殻付き種子と殻を除いた種子の油の収率がそれぞれ45.44 ± 0.27%および23.71 ± 0.22%となり、最高の収率が得られました。超音波で油を抽出したヒマワリの搾りかすに残った油は、殻付き種子で4%未満、殻を除いた種子で5%未満でした。
超音波抽出を適用した場合、必要な抽出時間はわずか105 minに短縮されました。一方、ソックスレー抽出には6 hrs、バッチ式溶媒抽出には10 hrsの処理時間が必要でした。
ガスクロマトグラフィー分析により、超音波支援抽出は、抽出された油とα-リノレン酸の品質を大幅に向上させることが示されました。

超音波処理により殻を除いたヒマワリ種子から抽出した油のガスクロマトグラム
研究および図表：Moradi et al. 2018

エキストラバージンオリーブ油の超音波抽出

Servili et al. (2019) は、4kWの超音波処理装置 UIP4000hdT を従来のオリーブ油の練り込みラインに組み込みました。超音波処理によるオリーブペーストの機械的処理は、抽出プロセスの性能を向上させ、オリーブ製油所の抽出能力を高めます。圧力は重要な要因であるため、Cascatrodeを備えた超音波フローセルを用い、3.5 barで超音波処理を行いました。超音波抽出は、法令で定められた主要な品質指標に変化をもたらさず、3.5 barの加圧条件でエキストラバージンオリーブ油（EVOO）のフェノール成分組成に好影響を与えました。オリーブペーストの超音波支援練り込みは、収量の増加とEVOOのフェノール成分組成の改善をもたらします。
エキストラバージンオリーブ油の超音波支援練り込みについて詳しくは、こちらをご覧ください！

アボカド油の超音波抽出

Martinez-Oadilla et al. (2018) は、研究において、 UIP1000hdT (20kHz, 1000W) を用いて練り込みを行っていないアボカドピューレを超音波処理すると、油の回収量がさらに15–24%増加し、抽出性が向上することを示しました。
アボカド油の超音波抽出について詳しくは、こちらをご覧ください！

亜麻仁油の超音波抽出

Gutte et al. (2015) は、n-ヘキサンを溶媒として、粉砕した亜麻仁から超音波処理で油を抽出しました。代わりに、ジクロロメタン、石油エーテル、エタノールを溶媒として使用することもできます。超音波抽出は、従来の抽出と同程度の溶媒量で、抽出収率を11.5%向上させました。クロマトグラフィー分析では、超音波抽出によるα-リノレン酸（ω-3）の分解などの有意な影響は認められませんでした。この研究は、超音波処理が、亜麻仁油の高い栄養価を維持しながら、食用油の抽出収率を高め、抽出時間を短縮することを示しています。

油の超音波抽出の相乗効果

超音波抽出は、種子や油分の多い果実から油を取り出す単独の方法として使用できます。また、従来の、または既存の食用油製造設備に組み込むか後付けすることで、油の収量と品質を向上させることもできます。超音波抽出システムは、練り込みの前処理または後処理として、ソックスレー抽出との組み合わせで、あるいは機械式搾油プレスやエクスペラーの後段に、簡単に設置できます。
Hielscher Ultrasonicsの抽出装置は設置が簡単で、必要なスペースがごくわずか（設置面積が小さい）なため、既存の製油所に後付けできます。堅牢で産業用途の仕様を備えたHielscherの産業用超音波処理装置は、高負荷かつ厳しい環境下で24/7運転できるように設計されています。
Hielscher Ultrasonicsで油の収量と品質を向上させましょう！

食用油製造向けの高性能超音波抽出装置

産業規模で食用油を食品用の品質基準に適合するように処理するには、連続フロー式システムで油糧種子の大量流を処理する高性能な超音波装置が必要です。Hielscher Ultrasonicsは、高性能超音波抽出装置の供給において長年の経験と信頼を有し、その装置は世界各地の食品製造工場に導入されています。
Hielscher Ultrasonicsの高度な超音波処理装置は精密に制御でき、振幅、圧力、温度、超音波処理時間などの重要なプロセスパラメーターを、操作者が完全に管理できます。
ソノトロード（プローブ）、ブースターホーン、フローセル反応器、その他の追加機器など、豊富なアクセサリーにより、処理する原料と目標とする出力に合わせて超音波抽出システムを構成できます。
Hielscher Ultrasonicの高出力超音波処理装置は、固形分含有量が高いスラリー、つまり溶媒に対する固形物（種子）の比率が高いスラリーを容易に処理できます

超音波処理中の温度制御

超音波支援抽出は非加熱処理法であるため、熱に敏感な栄養成分の熱劣化を防ぐことができます。Hielscherの超音波フローセル反応器には、放熱用の冷却ジャケットが付いています。さらに、例えば超音波抽出装置のパルスモードを使用することで、エネルギー投入量を最適な処理条件に正確に合わせることができます。低温での食用油の超音波抽出は、抽出油の熱による分解を防ぎ、生理活性化合物の損失を最小限に抑えます。

超音波プロセスの監視

Hielscherのすべてのデジタル超音波処理装置 – ラボ用から産業規模まで – には、超音波プロセスの精密な制御、監視、見直しを容易にするインテリジェントなソフトウェアが搭載されています。使いやすいソフトウェアで、振幅、エネルギー投入量の上限、パルス周期、超音波処理時間を事前に設定できます。カラータッチディスプレイからメニューに簡単にアクセスでき、直感的に操作できます。ブラウザーによる遠隔制御により、操作者は超音波システムを遠隔で操作し、監視できます。
重要な超音波プロセスデータ（振幅、温度、圧力、正味エネルギー、総エネルギー、時刻、日付など）は、すべて内蔵のSDカードに自動的に保存されます。自動データ記録により、食品製造業者は超音波処理を行ったあらゆるロットの処理条件を確認できるため、食品業界および製薬業界で高く評価されています。これにより、プロセスの標準化、継続的に高品質な製品の生産、適正製造規範（GMP）の実施が可能になります。
 

超音波処理装置UIP4000hdT は、油糧種子をインライン処理し、高品質な食用油の収量を高めるために使用されます

 
Hielscher Ultrasonicsの産業用超音波処理装置は、非常に高い振幅を実現できます。最大200µmの振幅で、24/7の連続運転を容易に行えます。さらに高い振幅には、特注の超音波ソノトロードを利用できます。Hielscherの超音波装置の堅牢性により、高負荷かつ厳しい環境下で24/7運転が可能です。
下表は、当社の超音波処理装置のおおよその処理能力の目安を示しています。