Ultrasone extractie van capsaïcine uit hete chilipepers

• Capsaïcine is de belangrijkste smaakstof en de stof die de scherpte veroorzaakt in hete pepers, ook bekend als chilipepers.
• Om hoogwaardige capsaïcine als aromatische smaakstof en medicinaal ingrediënt te produceren, is een efficiënte, maar milde extractietechniek vereist om afbraak te voorkomen.
• Ultrasone extractie is een milde mechanische extractiemethode die in een zeer korte extractietijd hoge opbrengsten aan capsaïcine oplevert.

Ultrasone technologie met hoge prestaties voor hoogwaardige capsaïcine-extracten

Ultrasone extractie van capsaïcinoïden uit hete chilipepers (bijv. Capsicum frutescens) verbetert de extractieopbrengst aanzienlijk. Krachtig ultrageluid bevordert de perforatie en ontwrichting van celwanden, evenals zwelling en hydratatie, doordat het oplosmiddel de plantencellen in wordt geduwd. Dit resulteert in een verhoogde massaoverdracht van de intracellulaire stoffen (waaronder capsaïcinoïden) vanuit de plantencellen naar het oplosmiddel.
Als zuiver mechanische, niet-thermische verwerkingstechniek voorkomt ultrasone extractie de thermische afbraak van thermolabiele verbindingen. Ultrasone cavitatie intensiveert het extractieproces, wat resulteert in hoge opbrengsten van extracten van superieure kwaliteit. De investerings- en bedrijfskosten van ultrasone extractieapparatuur zijn relatief laag en maken een snelle terugverdientijd mogelijk.

Ultrasone extractie van capsaïcinoïden – in batchmodus of met continue doorstroming

Batch: Ultrasone extractieprocessen kunnen worden uitgevoerd als eenvoudige batchprocessen of als inlinebehandeling, waarbij het medium continu door een ultrasone doorstroomreactor wordt gevoerd.
Batchverwerking is een eenvoudige procedure waarbij de extractie partij voor partij wordt uitgevoerd. Hielscher Ultrasonics biedt ultrasone processoren voor kleine tot grote batches, d.w.z. 1L tot 120L.
Voor de verwerking van batches van 5 tot 10L raden wij de UP400ST met sonotrode S24d22L2D aan. (zie afb. links)
Voor de verwerking van batches van ca. 120L raden wij de UIP2000hdT met sonotrode RS4d40L4 aan. (zie afb. rechtsboven)

Doorstroming: Voor grotere volumes en commerciële capsaïcine-extractie op volledige productieschaal wordt een continue vloeistofstroom met hete chilivlokken door een ultrasone reactor gevoerd, waar de slurry van oplosmiddel en plantaardig materiaal intensief wordt gesoniceerd.
Voor een volume van ca. 8L/min. raden wij de UIP4000hdT met sonotrode RS4d40L3 en de onder druk te zetten doorstroomcel FC130L4-3G0 aan.

Casestudy van ultrasone capsaïcine-extractie

Olguín-Rojas et al. (2019) rapporteren de isolatie van capsaïcinoïden met een opbrengst van meer dan 96% bij gebruik van drie cultivars van Capsicum chinense Jacq. (‘Bode’-, ‘Habanero’- en ‘Habanero Roxo’-pepers). Zij gebruikten de ultrasone sonicator met sonde van Hielscher UP200S (200 W, 24 kHz) waarbij het monster in een temperatuurgeregeld waterbad was ondergedompeld. Een monster van 0,25g Capsicum chinense werd gedurende 10 minuten in contact gebracht met 25mL methanol en vervolgens overgebracht naar het waterbad bij 50ºC, een uitgangsamplitude van 200 W en een inschakelduur van 0,5sec. Daarna werden de extracten door een nylon spuitfilter gefilterd en via chromatografie geanalyseerd. Bij de analyse werden alle vijf belangrijkste capsaïcinoïden (n-DHC, C, DHC, h-C en h-DHC) aangetroffen. Ultrasone extractie levert een extract met het volledige spectrum en een breed smaakprofiel op.

Sganzerla et al. (2014) ontdekten dat ultrasone extractie een uitstekende methode is voor de kwantitatieve en reproduceerbare extractie van capsaïcinoïden uit chilipepers met methanol als oplosmiddel. Dankzij de eenvoud en efficiëntie kan ultrasone extractie worden toegepast voor de snelle routineanalyse van capsaïcinoïden in chilipepers.

Ultrasone extractieapparatuur

Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de productie van ultrasone processoren met hoge prestaties voor de productie van hoogwaardige extracten uit plantaardig materiaal.

Het brede productassortiment van Hielscher Ultarsonics varieert van compacte, krachtige laboratoriumsonicatoren tot robuuste tafelmodellen en volledig industriële systemen die ultrageluid met hoge intensiteit leveren voor de efficiënte extractie en isolatie van bioactieve stoffen (bijv. quercetine, cafeïne, curcumine, terpenen enz.). Alle digitale sonicatoren van 200W tot 16.000W beschikken over een intuïtief menu met programmeerbare instellingen, een kleurentouchscreen voor digitale bediening, een geïntegreerde SD-kaart voor automatische gegevensregistratie, bediening op afstand via een browser en nog veel meer gebruiksvriendelijke functies. De sonotroden en doorstroomcellen (de onderdelen die in contact komen met het medium) kunnen worden geautoclaveerd en zijn eenvoudig te reinigen. Al onze sonicatoren zijn gebouwd voor 24/7 bedrijf, vereisen weinig onderhoud en zijn eenvoudig en veilig te bedienen.
Een digitaal kleurendisplay maakt een gebruiksvriendelijke bediening van de sonicator mogelijk. Onze systemen kunnen lage tot zeer hoge amplitudes leveren. Voor de extractie van polyfenolen en andere bioactieve fytochemicaliën, zoals capsaïcinoïden, bieden wij speciale ultrasone sonotroden (ook bekend als ultrasone sondes of hoorns) die zijn geoptimaliseerd voor de milde isolatie van hoogwaardige actieve stoffen. Dankzij de robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher is 24/7 bedrijf onder zware belasting en in veeleisende omgevingen mogelijk.
De nauwkeurige regeling van de ultrasone procesparameters waarborgt reproduceerbaarheid en processtandaardisatie.

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren: