バニラの超音波抽出 – 非熱的方法

• バニラエキスは、バニラのさやからエタノールと水の溶液中に抽出した香味溶液です。
• 芳香、香味、香料成分として高品質のバニリンを製造するには、分解を防ぐため、効率的でありながら穏やかな抽出技術が必要です。
• 超音波抽出は穏やかな機械的抽出法であり、非常に短い抽出時間で高収量のバニリンが得られます。

高品質のバニリンエキスを得るための高性能超音波技術

バニラはサフランに次いで二番目に高価な香辛料であり、その製造には、貴重な精油の劣化を防ぐ効率的な抽出法が必要です。超音波抽出は、植物材料から生理活性化合物を放出させる、穏やかで非熱的でありながら非常に効率的な方法として広く知られ、確立されています。超音波抽出は音響キャビテーション現象に基づく、純粋に機械的な処理です。このため超音波処理は、植物原料から香味化合物や精油などの繊細な生理活性化合物、例えばバニリン、ポリフェノール、抗酸化物質を単離するための好ましい方法となっています。

バニラの超音波抽出 – バッチ式または連続フロー式

バッチ式： 超音波抽出プロセスは、単純なバッチプロセスとして、または媒体を超音波フロー式反応器に連続的に供給するインライン処理として運用できます。
バッチ処理は、ロットごとに抽出する簡単な手順です。Hielscher Ultrasonicsは、小規模から大規模まで、すなわち1L–120Lのバッチに対応する超音波プロセッサーを提供しています。
5–10Lのバッチの処理には、 UP400St （400W、下の動画参照）にソノトロードS24d22L2Dを組み合わせた構成をお勧めします。

植物原料の撹拌バッチ抽出用超音波ホモジナイザーUP400St

約120Lのバッチの処理には、 UIP2000hdT （2kW、右欄上部の写真参照）にソノトロードRS4d40L4を組み合わせた構成をお勧めします。

フロー式： より大きな容量や本格的な商業規模の抽出では、連続した液流を超音波反応器に供給し、その中で溶媒と植物原料のスラリーに強力な超音波処理を施します。
約8L/min.の処理容量には、 UIP4000hdT （4kW、右の写真参照）にソノトロードRS4d40L3と加圧可能なフローセルFC130L4-3G0を組み合わせた構成をお勧めします。

バニラの超音波抽出の事例研究

Jadhav et al. (2009)は、超音波支援抽出 (UAE) とソックスレー抽出を比較しました。この研究では、超音波抽出がソックスレー抽出と比べてバニリンの放出を大幅に促進することが確認されました。ソックスレー処理では、操作温度95°C、溶媒：溶質比66.67ml/g、抽出時間8hrsが必要で、約180ppmのバニリンが放出されました。超音波支援抽出 (UAE) では、室温で同じ溶媒：溶質比を用い、わずか1hrで約140ppmのバニリンが放出されました。
Rasoamandrary et al. (2013)は、100Wのプローブ型超音波処理装置（例： UP100H）、超音波浴、温水浴を用いたバニリン抽出の効率を比較しました。研究者らは、プローブ型超音波処理装置は高強度の超音波を発生させるため、強力な抽出ツールであると結論づけました。したがって、プローブ型超音波処理装置は、他の抽出法と同等またはそれ以上のバニリン収量を、著しく短い抽出時間と少ない溶媒（すなわちエタノール）消費量で実現し、他の抽出法を上回りました。
三つの抽出法 – 超音波プローブ、超音波浴、温水浴抽出 – の比較では、周囲温度30°C、抽出時間1hr、40%エタノール（v/v）を用いたプローブによる超音波処理で、バニリン抽出が最も効率的であることが示されました。温水浴抽出では、56°Cで15hrs、50%エタノール（v/v）濃度が必要でした。

 

このプレゼンテーションでは、植物抽出物の製造についてご紹介します。高品質な植物抽出物を製造する際の課題と、超音波処理装置がその解決にどのように役立つかを説明します。超音波抽出の仕組みに加え、抽出に超音波処理装置を使用することで期待できる利点や、抽出物の製造工程に超音波抽出装置を導入する方法をご紹介します。

 

高性能抽出のための超音波装置

Hielscher Ultrasonicsは、植物原料から高品質のエキスを製造するための高性能超音波プロセッサーの製造を専門としています。
Hielscherの幅広い製品ラインアップは、小型で強力な研究室用超音波処理装置から、堅牢な卓上型および完全な産業用システムまでを網羅しています。これらは、生理活性物質を効率的に抽出・単離するための高強度超音波を提供します（例： ケルセチン, カフェイン, クルクミン, テルペン など）。出力が 200W – 16,000W のすべての超音波装置には、デジタル制御用のカラーディスプレイ、自動データ記録用の内蔵SDカード、ブラウザーによる遠隔制御など、使いやすい機能が数多く備わっています。ソノトロードとフローセル（媒体に接触する部品）はオートクレーブ滅菌が可能で、洗浄も簡単です。当社のすべての超音波処理装置は24/7運転に対応するよう設計されており、メンテナンスの負担が少なく、簡単かつ安全に操作できます。
デジタルカラーディスプレイにより、超音波処理装置を使いやすく制御できます。当社のシステムは、低振幅から非常に高い振幅まで対応できます。ポリフェノールやバニリンなどの生理活性化合物の抽出には、高品質の活性物質を穏やかに単離するために最適化された特殊な超音波ソノトロード（超音波プローブまたはホーンとも呼ばれます）を提供しています。Hielscherの超音波装置は堅牢なため、高負荷条件や厳しい環境下で24/7運転が可能です。
超音波プロセスのパラメーターを精密に制御することで、再現性とプロセスの標準化が確保されます。
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。