초음파를 이용한 향미 성분 생산
초음파 향미 추출은 처리 시간을 크게 단축하면서 수율을 높이는 매우 효율적이고 지속 가능한 공정입니다. 초음파 기술은 안전한 친환경 용매를 활용하여 에너지 효율이 향상된 친환경 추출 방법을 제공하므로, 기존 추출 기법을 대체할 수 있는 환경친화적인 방법입니다.
식물 추출물 – 초음파 처리로 개선
초음파 추출은 식음료, 제약 및 화장품 산업에서 고품질 추출물을 생산하기 위해 상용화된 기법입니다.
“이제 초음파를 사용하면 높은 재현성으로 몇 분 만에 완전한 추출을 마칠 수 있습니다. 이를 통해 용매 소비를 줄이고, 조작과 후처리를 간소화하며, 최종 제품의 순도를 높이고, 폐수의 후처리를 없애며, 속슬렛 추출, 침용 또는 클레벤저 증류와 같은 기존 추출 방법에 일반적으로 필요한 화석 에너지의 일부만 소비할 수 있습니다. 향기 성분, 색소, 항산화제 및 기타 유기 화합물과 무기 화합물 등 여러 부류의 식품 성분을 다양한 매트릭스(주로 동물 조직, 미세조류, 효모, 식품 및 식물 원료)에서 효율적으로 추출하고 분석하여 제형화해 왔습니다.” [Chemat et al. 2017]
시장 선도 기업인 Hielscher Ultrasonics는 향미와 향료 생산을 위한 향신료, 허브, 꽃, 과일, 채소의 추출을 비롯한 초음파 추출 공정에 관한 폭넓은 지식 데이터베이스를 구축했습니다. Hielscher Ultrasonics는 다양한 식물 원료의 추출에 관한 심도 있는 지식을 축적했으며, 이러한 원료의 예로는 커피, 사프란, 포도(와인), 참나무, 찻잎, 라벤더, 민트, 스테비아, 고추, 바닐라, 코코아, 볼두스 잎 등 그 밖에도 많은 원료가 있습니다.
초음파 추출 공정은 물, 알코올, 에탄올 수용액, 글리세린, 오일, 이소프로판올, 헥산, 벤젠 등 거의 모든 용매를 사용하여 수행할 수 있습니다.
식음료, 제약, 화장품 및 향수 산업에서 원료로 사용될 향미, 향료 및 활성 성분을 생산할 때 물과 알코올 같은 비유해성 친환경 용매를 사용할 수 있다는 것은 큰 장점입니다.
식물 추출물 생산을 위해 산업 현장에 설치된 초음파 추출기 UIP4000hdT.
- 초음파 처리
- 열 병용 초음파 처리
- 압력 병용 초음파 처리
- 열·압력 병용 초음파 처리
- 초음파 속슬렛 추출(Sono-Soxhet)
- 초음파 초임계 추출
초음파 방식은 침용과 같은 대부분의 기존 추출 공정에 비해 공정 시간, 더 높은 수율, 더 큰 에너지 절감, 청결성, 안전성 및 제품 품질 측면에서 더 우수한 추출 성능을 제공합니다. 특히 식품, 음료, 의약품 및 화장품 첨가제 생산에서 친환경 초음파 추출 기법은 제품 안전성 측면에서 큰 장점이 있습니다.
투명한 향미 에멀션
에멀션은 식품과 음료에 풍미, 영양가 및 안정성과 관련된 기능을 부여하기 위해 흔히 사용하는 첨가제입니다. 특히 음료 배합에서는 최종 제품이 품질 및 영양 기준뿐 아니라 외관 기준도 충족해야 하므로 투명도가 중요한 요소입니다. 투명한 음료와 식품의 경우, 이는 에멀션 첨가제가 목표로 하는 최종 품질 달성에 지장을 주어서는 안 된다는 뜻입니다. 따라서 투명한 에멀션은 가공하기가 더 쉽습니다. 나노에멀션은 크기가 작아 투명하거나 반투명합니다(적어도 육안으로 볼 때는 그렇습니다). 높은 동역학적 안정성, 낮은 점도, 높은 투명도와 더불어 침강, 크리밍, 합일 및 응집에 대한 높은 안정성을 지니므로 원료로 널리 사용됩니다.
액적 / 입자 크기가 클수록 최종 제품의 불투명도가 높아집니다. 투명한 음료를 배합할 때 나노 크기의 액적을 포함하는 투명한 에멀션을 사용하면 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 초음파 유화를 통해 나노 범위의 액적을 포함하는 W/O, O/W, 역에멀션뿐 아니라 W/O/W 이중 또는 다중 에멀션도 생산할 수 있습니다(이른바 미니에멀션, 나노에멀션, 초미세 에멀션 또는 서브마이크론 에멀션). 액적 크기는 초음파 공정 매개변수로 조정하고 제어할 수 있습니다. Hielscher 초음파 처리기는 최적의 재현성 있는 공정 결과를 얻을 수 있도록 정밀하게 제어할 수 있습니다.
허브의 초음파 추출
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초음파를 이용한 풍미 성분의 캡슐화
의약품과 식품에서 리포솜의 사용이 지속적으로 증가하고 있습니다. 리포솜은 영양소와 약물 같은 활성 분자의 운반체로 사용할 수 있습니다. 초음파 처리를 통해 지질/물 현탁액을 유화하거나 다중층 소포(MLVs)를 초음파 처리하여 리포솜을 형성할 수 있습니다. 초음파 유화 공정에서는 지질 이중층이 더 작은 조각으로 분해되고, 이 조각들이 스스로 인지질로 구성된 작은 단일층 소포(SUVs)를 형성합니다. 초음파 처리 과정에서 활성 성분을 리포솜 내부에 캡슐화할 수 있습니다.
초음파를 이용한 리포솜 생산에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하세요!
초음파 추출 시스템
아래 표는 당사의 가장 인기 있는 초음파 추출 시스템의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.
- 친환경 용매
- 더 높은 수율
- 더 짧은 추출 시간
- 안전성
- 빠른 투자비 회수
- 낮은 비용
초음파 초임계 추출
초임계 유체 추출과 초임계 CO2 추출은 향미료와 향료 생산에서 가장 중요한 추출 기법 중 하나입니다.
초임계 이산화탄소는 밀도를 조절할 수 있는 선택적 용매입니다. 선택성과 용해력은 압력과 온도의 영향을 받아 변할 수 있는 밀도에 따라 달라집니다.
초임계 추출과 초음파 처리를 결합하면 알코올이나 물 같은 식품용 용매를 사용하면서도 높은 추출률과 높은 수율을 달성할 수 있습니다.
당사의 초음파 추출 시스템과 그 응용 분야에 대한 자세한 정보를 얻으려면 아래 양식을 이용하세요!
아래 동영상에서 신선한 좁은잎질경이 잎을 물에서 초음파로 추출하는 방법과 기존 침용법을 비교해 보세요. 초음파 처리는 수초 만에 효능이 강한 좁은잎질경이 추출물을 생산할 뿐 아니라, 추출물의 색상에서도 품질 차이가 드러납니다. 초음파 추출물은 짙은 녹색을 띠는 반면, 20일 동안 침용한 추출물은 생리활성 화합물의 산화적 분해를 나타내는 갈색을 띱니다.
문헌 / 참고 자료
- Dent, M.; Dragović-Uzelac, V; Elez Garofulić, I.; Bosiljkov, T.; Ježek, D.; Brnčić, M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound-assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from Sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q., 29 (3), 2015. 475–484.
- Djenni, Z.; Pingret, D.; Mason, T.J.; Chemat, F. (2013): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Anal. Methods 6, 2013. 1229-1233.
- Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 5750-5764.
- Sicaire, Anne-Gaëlle; Vian, Maryline Abert; Fine, Frédéric; Carré, Patrick; Tostain, Sylvain; Chemat, Farid (2016): Ultrasound induced green solvent extraction of oil from oleaginous seeds. Ultrasonics Sonochemistry (2016), Vol. 31. 319-329.
- Šic Žlabur, J.; Voća, S.; Dobričević, N.; Brnčić, M.; Dujmić, F.; Rimac Brnčić, S. (2015): Optimization of ultrasound assisted extraction of functional ingredients from Stevia rebaudiana Bertoni leaves. Int. Agrophys. 29, 2015. 231-237.
초음파 추출에 관한 추가 정보
초음파 추출은 다양한 식물성 원료에서 추출물을 생산하는 잘 알려진 신뢰할 수 있는 방법입니다. 고출력 초음파는 용매를 세포 구조 내부로 밀어 넣고 초당 약 20,000회(20kHz에서)의 속도로 다시 씻어 내어 원료와 용매 사이의 물질 전달을 증가시킵니다. 초음파 처리는 매우 온화하면서도 매우 효율적인 방법으로 입증되었습니다 – 더 짧은 처리 시간에 더 높은 수율과 더 높은 품질의 추출물을 얻을 수 있습니다!
다음 원료는 이미 초음파 처리를 통해 매우 성공적으로 추출되었습니다:
향신료: 사프란, 고추(예: 캡사이신), 생강, 계피, 바닐린 / 바닐라, 로즈마린산, 세이지, 로즈메리, 마조람, 바질 등.
허브: 페퍼민트, 차(예: 홍차, 녹차, 백모단, 재스민차, 루이보스차, 허니부시차), 스피어민트, 스테비아, 대마 등.
꽃: 라벤더, 파촐리, 일랑일랑, 장미 등.
과일 및 채소: 와인, 포도 / 포도씨, 커피, 코코아, 올리브, 오렌지 / 오렌지 껍질, 토마토, 과라나 씨앗, 유지 종자(아몬드, 콩, 파파야 씨앗, 아마씨, 해바라기, 유채씨), 석류 껍질, 시금치, 오디, 뿌리 등.
미생물: 해조류, 스피룰리나, 미세조류(Nannochloropsis spp 미세조류, Nannochloropsis oculata 미세조류, Dunaliella salina 미세조류), Synechococcus sp. 남세균, Xanthophyllomyces dendrorhous 효모, Trichosporon oleaginosisus 효모, 유지 생성 진균, Cordyceps sinensis 진균
초음파 처리로 얻는 목표 추출물은 에센셜 오일, 비타민, 지질, 단백질 및 식물성 복합물로, 여기에는 페놀성 화합물, 항산화제, 다당류, 올레오레진, 에스터, 에센스, 단백질 가수분해물, 아미노산, 사포닌, 플라보노이드, 알칼로이드(예: 모르핀, 코데인, 테바인), 색소 / 착색제(카로티노이드, 엽록소, 피코시아닌), 안토시아닌, 리모넨, 알란토락톤, 이소알란토락톤 및 기타 활성 물질 등이 포함됩니다.
친환경 추출에 관하여
친환경 추출은 환경친화적이고 지속 가능한 방법에 중점을 둡니다. 따라서 공정의 에너지 소비 절감, 대체 용매 및 재생 가능한 천연 원료의 사용이 친환경 추출의 핵심 요소입니다. 목표는 안전하고 품질이 높은 추출물을 확보하는 것입니다. 안전하고 품질이 높은 제품을 얻으려면 대체 용매이면서 재활용이 가능하고 더 안전한 용매를 사용하는 것이 중요합니다. 공정과 최종 제품의 전반적인 독성을 줄임으로써 소비자는 더 건강하고 안전한 제품의 혜택을 누리고, 생산자는 직원을 위해 더 안전한 공정 환경을 조성할 수 있습니다.