Ultrasone Pomace Extractie – Duurzaam terugwinnen van bioactieve stoffen

Bijproducten van de fruitverwerking, met name afvallen, vormen een onaangeboord reservoir van bioactieve stoffen met potentiële toepassingen in nutraceutica, voedselverrijking en geneesmiddelen. Toch blijft het een technische uitdaging om deze stoffen efficiënt en duurzaam terug te winnen. Van de opkomende groene extractietechnologieën behaalt ultrasone extractie met behulp van sonicators van het probe-type uitstekende terugwinningsrendementen. Ultrasoon maakt een snelle, oplosmiddelefficiënte extractie mogelijk van fenolverbindingen, triterpenische zuren en andere bioactieve verbindingen uit plantaardige matrices zoals appeldroesem.

Efficiënte valorisatie van bijproducten van fruit met ultrageluidextractie

Ultrasone extractie van afvallen is een efficiënte manier om het bijproduct van de sap-, wijn- en ciderproductie te valoriseren. – Het is een wetenschappelijk gevalideerde, industrieel schaalbare en toepasbare, en economische oplossing voor de valorisatie van fruitafval. Omdat sonicatie efficiënt en veelzijdig is, biedt het een groene extractiestrategie om het potentieel van bijproducten van de voedingsmiddelenindustrie, zoals appeldroesem, te benutten.
Zoals recent onderzoek heeft aangetoond, zorgt de combinatie van korte sonificatietijden, gematigde ethanolconcentraties en gecontroleerde amplitude voor een selectieve, efficiënte terugwinning van gezondheidsbevorderende verbindingen.
In het streven naar circulariteit is sonicatie niet alleen een hulpmiddel – Sonicatie betekent procesintensivering en efficiëntie.

Valorisatie van pitvruchten met behulp van ultrasone extractie

Uitwerpselen van fruit, een bijproduct van de productie van sap en wijn, bestaan uit schillen, pulp, zaden en stelen. Van oudsher wordt fruitafval te weinig gebruikt of verbannen naar laagwaardige toepassingen zoals veevoer of biomassa, maar nu wordt het erkend als een waardevolle bron van polyfenolen (bijv. quercetine glycosiden, phloridzin), flavonoïden, dihydrochalconen en triterpenische zuren (met name ursolzuur). Deze moleculen worden in verband gebracht met antioxidante, ontstekingsremmende en antimicrobiële eigenschappen.
Ultrasone extractie biedt een transformatieve benadering van de valorisatie van afvallen door het mogelijk te maken deze bioactieve stoffen efficiënt vrij te maken. Vergeleken met conventionele extractiemethoden biedt ultrasone extractie:

• Kortere verwerkingstijden
• Lager oplosmiddelverbruik
• hogere opbrengsten
• Mildere extractieomstandigheden, waardoor warmtegevoelige verbindingen behouden blijven

Wat de wetenschap zegt over Ultrasone Pomace Extractie

Twee voorbeeldstudies tonen wetenschappelijk de voordelen aan van ultrasoon ondersteunde extractie (UAE) voor appeldroesem.

Studie 1: Pando Bedriñana et al., 2024
Met behulp van een centraal samengesteld ontwerp optimaliseerden onderzoekers de gelijktijdige extractie van totaal polyfenolen en ursolzuur uit ciderappelpulp met een Hielscher UP200Ht sonicator. Onder de geoptimaliseerde omstandigheden (5,1 min, 68% ethanol, 90% amplitude) leverde de hele appeldroesem:

• ~1300 µg/g flavonolen
• ~1200 µg/g dihydrochalconen
• ~4200 µg/g ursolzuur

Met name de appelschilfractie vertoonde nog hogere concentraties, waarbij ursolzuur 8500 µg/g droge stof bereikte. De antioxidantwerking van extracten correleerde sterk met het polyfenolgehalte en wiskundige modellering bevestigde de efficiëntie van de extractie.

Studie 2: Razola-Díaz et al., 2022
Dit werk richtte zich op het optimaliseren van de extractie van floretine en floridzin. – twee krachtige antioxidant dihydrochalconen. Met behulp van een Hielscher UP400St sonicator met sonde verkregen we de volgende extractieopbrengsten:

• ~13 µg/g floretine
• ~67 µg/g chloridzine
• ~1878 µg/g drooggewicht van totaal fenolen
• Antioxidantactiviteit (FRAP): tot 3,58 mg TE/g

Veelzijdigheid - Sonificeren voor pommade, sappen en smoothies

Ultrasone extractie is niet beperkt tot appelpulp; het is met succes toegepast op een breed scala aan fruitmatrices. In de pulp van vruchten zoals sinaasappel bevordert ultrasone extractie het vrijkomen van polyfenolen, flavonoïden en antioxidanten, waardoor hun functionele integriteit behouden blijft. Ook de schillen van citrusvruchten – waaronder grapefruit, citroen en sinaasappel – zijn rijk aan pectines en fenolische verbindingen, die efficiënt kunnen worden vrijgemaakt door de celwand te verstoren met behulp van cavitatie. Zelfs druivenpitten, bekend om hun hoge gehalte aan polyfenolen (zoals catechinen en proanthocyanidinen), reageren goed op ultrasone behandeling en leveren hoge concentraties antioxidanten. Deze veelzijdigheid in plantenweefsels benadrukt dat sonicatie een robuust hulpmiddel is voor de groene extractie van bioactieve stoffen uit diverse agro-industriële bijproducten.

De veelzijdigheid van Hielscher sonicators strekt zich bovendien uit tot diverse producten en toepassingen:

• Vloeistoffase-extractie in sappen en purees
• Homogeniseren van plantaardige dranken en emulsies
• Microbiële en enzymatische inactivatie voor verlenging van de houdbaarheid zonder thermische schade

Bij de productie van sappen en smoothies zorgt krachtige sonicatie voor:

• Stabiele dispersie van vezels en vaste stoffen
• Verbeterd mondgevoel
• Verbeterde biologische beschikbaarheid van fenolen
• Behoud van sensorische en voedingseigenschappen

Het veelzijdige gebruik van Hielscher sonicators overbrugt gemakkelijk de kloof tussen de verwerking van afvallen en sap. – waardoor extractie, homogenisatie en pasteurisatie mogelijk zijn met dezelfde ultrasone opstelling.

Spotlight Duurzaamheid

Ultrasoonbehandeling draagt aanzienlijk bij aan duurzaamheid door het mogelijk te maken om hoogwaardige bioactieve stoffen terug te winnen uit bijproducten van de fruitverwerking die anders zouden bijdragen aan de wereldwijde voedselverspilling. In de context van de sapindustrie, waar tot 25% van het fruit en de groenten na de oogst of tijdens de verwerking worden weggegooid, biedt ultrasoonbehandeling een gerichte, efficiënte oplossing. Er is bijvoorbeeld aangetoond dat ultrasone behandeling van sinaasappelpulp-schilmengsels de belangrijkste eigenschappen van voedingsvezels verbetert, waardoor ze kunnen worden hergebruikt als nieuwe voedselingrediënten. Dit valorisatiepad vermindert niet alleen de milieubelasting van agrovoedingsafval, maar sluit ook aan bij VN-doelstelling 12 voor duurzame ontwikkeling. – het bevorderen van verantwoorde consumptie en productie.
Belangrijk is dat sonicatie een energiezuinige en groene technologie is. – Het vereist een laag energieverbruik en vermindert het gebruik van agressieve extractiemiddelen omdat het werkt met water, waterige ethanol en NADES.
Door afvalstromen om te zetten in functionele ingrediënten draagt sonificatie bij aan een circulaire economie en verbetert het zowel de ecologische als economische duurzaamheid binnen de voedselverwerkende sector.

Verbeter uw pomaceproces met Hielscher Sonicators

Hielscher Ultrasonics is een toonaangevende fabrikant van hoogwaardige ultrasone systemen voor zowel laboratorium- als industriële toepassingen. Hun industriële sonicators – zoals de UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT en UIP16000hdT. – aanbieden:

• Schaalbare verwerkingscapaciteit (van liters tot tonnen per uur)
• Nauwkeurige amplituderegeling
• 24/7 werking in veeleisende omgevingen
• Drukregelbare ultrasone reactoren
• Compatibiliteit met inline continue verwerking
• Eenvoudige integratie in (bestaande) productielijnen

Hielscher sonicators zijn al gevalideerd in gepubliceerd onderzoek voor het extraheren van polyfenolen, antioxidanten en andere bioactieve stoffen, met bewezen efficiëntie en reproduceerbaarheid.

De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:

Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit Made in Germany

Hielscher ultrasone machines staan bekend om hun hoge kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening zorgen voor een soepele integratie van onze ultrasoonapparatuur in industriële faciliteiten. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasoontoestellen aangepakt.

Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasone apparaten met state-of-the-art technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn de Hielscher ultrasoonapparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.

Literatuur / Referenties