Maceracja wspomagana ultradźwiękami w celu ekstrakcji aromatów z olejów

Zmień tradycyjny proces maceracji olejów jadalnych w szybki i wysoce wydajny proces. W przeciwieństwie do konwencjonalnej maceracji na zimno, której trwanie może sięgać tygodni, kawitacja ultradźwiękowa przyspiesza transfer masy, umożliwiając wydobycie silnie działających związków bioaktywnych i profili aromatycznych z surowców roślinnych w ciągu kilku minut.

Kto odnosi korzyści z aromatyzacji i maceracji za pomocą ultradźwięków?

Maceracja wspomagana ultradźwiękami pozwala zamienić trwający tygodnie proces maceracji na zimno w trwające zaledwie kilka minut przetwarzanie bez użycia ciepła, charakteryzujące się wysoką wydajnością, które pozwala zachować pełne spektrum aromatu, przeciwutleniacze i biodostępność bez degradacji spowodowanej działaniem ciepła.
Niezależnie od tego, czy zwiększasz skalę produkcji olejów dla smakoszy, opracowujesz kosmetyki z etykietą „clean label”, czy też tworzysz silnie działające ekstrakty roślinne, sonikacja zapewnia spójne i skalowalne wyniki, jednocześnie eliminując ryzyko mikrobiologiczne i straty spowodowane utlenianiem.

Kto na tym zyskuje:

żywność & Producenci napojów: W ciągu kilku minut, a nie tygodni, przekształć oleje bazowe w najwyższej jakości oleje dla smakoszy, bogate w przeciwutleniacze i charakteryzujące się intensywnym, pełnym spektrum smaków.
Kosmetyki & Marki kosmetyków do pielęgnacji skóry: Pozyskuj delikatne, wrażliwe na ciepło esencje roślinne do produkcji naturalnych olejków, serum i balsamów, zachowując przy tym lotne związki i aktywne substancje fitochemiczne.
Suplement ziołowy & Producenci ekstraktów roślinnych: Zmaksymalizuj wydajność pozyskiwania polifenoli, olejków eterycznych i oleożywic do zastosowania w żywności funkcjonalnej i suplementach diety dzięki bezrozpuszczalnikowej, nietermicznej obróbce.
Napoje rzemieślnicze & Producenci likierów: Zapewnij szybkie i równomierne wprowadzanie świeżych składników roślinnych do alkoholi, nalewek i octów, jednocześnie zapobiegając degradacji oksydacyjnej i psuciu się spowodowanemu przez mikroorganizmy.

Dowiedz się, jak sonikacja przyspiesza proces ekstrakcji!

Wytwarzanie olejków aromatycznych klasy premium metodą ekstrakcji ultradźwiękowej

Jako proces nietermiczny, sonikacja stanowi idealne rozwiązanie w przypadku wysokiej jakości olejów nośnikowych (takich jak oliwa z oliwek extra virgin, olej z awokado oraz oleje z nasion). Pozwala zachować wrażliwe na ciepło substancje lotne, polifenole i olejki eteryczne, które często ulegają utracie podczas przetwarzania termicznego, co skutkuje uzyskaniem produktu dla smakoszy o doskonałym aromacie, zwiększonej trwałości oraz lepszej biodostępności.

Maceracja ultradźwiękowa i aromatyzacja

Infuzja ultradźwiękowa przyspiesza uwalnianie fitochemikaliów i związków aromatycznych z surowców roślinnych (ziół, przypraw, owoców) bezpośrednio do olejów jadalnych. Dzięki intensywnym efektom kawitacji ultradźwiękowej związki bioaktywne są równomiernie rozpraszane w matrycy olejowej. Poprawia to konsystencję produktu i znacznie zwiększa biodostępność związków prozdrowotnych, ponieważ olej skutecznie rozpuszcza te substancje lipofilowe.

W tej prezentacji przedstawiamy produkcję ekstraktów botanicznych. Wyjaśniamy wyzwania związane z produkcją wysokiej jakości ekstraktów botanicznych oraz w jaki sposób sonikator może pomóc w przezwyciężeniu tych wyzwań. Ta prezentacja pokaże, jak działa ekstrakcja ultradźwiękowa. Dowiesz się, jakich korzyści możesz oczekiwać, używając sonikatora do ekstrakcji i jak możesz wdrożyć ekstraktor ultradźwiękowy do produkcji ekstraktu.

Maceracja ultradźwiękowa a metody tradycyjne

Tradycyjna maceracja jest procesem pasywnym “zimno” proces maceracji. Surowiec roślinny zanurza się w rozpuszczalniku i pozostawia w spokoju, co pozwala delikatnym, lotnym esencjom uwalniać się w sposób naturalny w okresie trwającym od kilku tygodni do kilku miesięcy. Chociaż pozwala to uniknąć uszkodzeń spowodowanych wysoką temperaturą, proces ten jest powolny, a jakość produktu często ulega pogorszeniu w wyniku utleniania.

Zobacz porównanie: ekstrakcja ultradźwiękowa a maceracja tradycyjna

Poniższy film pokazuje przewagę ekstrakcji ultradźwiękowej nad konwencjonalną metodą ekstrakcji świeżych liści podbiału w wodzie: podczas gdy konwencjonalna maceracja wymaga 20 dni, aby uzyskać silny ekstrakt (co często skutkuje brązowawym zabarwieniem wskazującym na degradację oksydacyjną), ekstrakcja ultradźwiękowa pozwala uzyskać ciemnozielony ekstrakt wysokiej jakości w ciągu zaledwie kilku sekund.

W tym krótkim filmie porównujemy ultradźwiękową ekstrakcję zimną wodą za pomocą sonikatora Hielscher UP200Ht z tradycyjną maceracją przez 20 dni. Podczas gdy konwencjonalna maceracja wymaga tygodni na ekstrakcję związków bioaktywnych ze świeżych liści żebrówki, ekstrakcja ultradźwiękowa typu sondy uwalnia je w ciągu zaledwie kilku sekund. Porównując tradycyjnie macerowany ekstrakt z ekstraktem ultradźwiękowym, oczywiste jest, że ekstrakt sonikowany ma głęboki zielony kolor, podczas gdy ekstrakt macerowany ma brązowawy odcień, co sugeruje oksydacyjną degradację związków bioaktywnych.
Głęboki zielony kolor ultradźwiękowego ekstraktu z żeń-szenia podkreśla doskonałą wydajność technologii ultradźwiękowej w produkcji ekstraktu o pełnym spektrum działania. Ultradźwiękowa ekstrakcja botaniczna jest szybsza, silniejsza i bardziej wydajna. Wysokowydajna ekstrakcja ultradźwiękowa za pomocą UP200Ht wytwarza ekstrakt z żebrówki o pełnym spektrum działania.

W jaki sposób sonikacja wzmacnia proces maceracji?

Ultradźwięki znacznie intensyfikują etap maceracji poprzez zastosowanie intensywnego mikromieszania i turbulencji w mieszaninie maceracyjnej. Sonikacja może drastycznie przyspieszyć tradycyjną macerację, która trwa tygodnie lub miesiące – osiągając te same wyniki infuzji smakowej w ciągu kilku minut. Jako nietermiczna, mechaniczna metoda, maceracja ultradźwiękowa zwiększa przenoszenie masy i zachowuje bioaktywne związki termolabilne, takie jak substancje lotne, polifenole i inne fitochemikalia. To sprawia, że maceracja ultradźwiękowa jest unikalną techniką szybkiej i skutecznej produkcji wysokiej jakości maceratów.
Kolejną zaletą maceracji ultradźwiękowej jest wykorzystanie świeżego materiału roślinnego. W tradycyjnej maceracji można użyć świeżego materiału, ale jest on podatny na zepsucie mikrobiologiczne, ponieważ materiał botaniczny musi pozostawać przez bardzo długi czas w oleju. Maceracja ultradźwiękowa jest szybkim procesem trwającym kilka minut, co oznacza, że nie ma długiego okresu wzrostu drobnoustrojów. Co więcej, kawitacja ultradźwiękowa jest dobrze znana z tego, że rozbija i dezaktywuje komórki drobnoustrojów, przyczyniając się tym samym do stabilności maceratu.

Ultradźwiękowo aromatyzowane oleje, takie jak oliwa z oliwek z pierwszego tłoczenia lub olej słonecznikowy, wykazują wyższą stabilność, ponieważ dodane przeciwutleniacze z ziół zmniejszają pierwotne utlenianie kwasów tłuszczowych. Oregano, tymianek, ostra papryczka chili, czosnek, laur, bazylia, liście oliwne, szałwia, żebrowiec, lawenda, rozmaryn, menthe, cytryna, pomarańcza, a także inne owoce, liście, kwiaty, korzenie, nasiona i kora są bogate w olejki eteryczne, polifenole, flawonoidy i inne związki bioaktywne. Ultradźwiękowa maceracja i aromatyzacja to skuteczna, szybka i bezpieczna metoda ulepszania olejów jadalnych, nadająca im wyższą zawartość przeciwutleniaczy i polifenoli, lepszą stabilność oksydacyjną i bogaty profil smakowy.

Zalety aromatyzacji ultradźwiękowej:

Pełna ekstrakcja smaku
szybki proces
Nietermiczny, łagodny proces
bezrozpuszczalnikowy

Nadanie smaku i aromatu olejom jadalnym poprzez macerację ultradźwiękową to skuteczny i szybki proces służący do ulepszania jakości olejów oraz wytwarzania tak zwanych “oleje dla smakoszy”. Dzięki szerszej gamie smaków aromatyzacja ultradźwiękowa stanowi dodatkową wartość dodaną dla produktów olejowych.

Film przedstawia proces ekstrakcji z wykorzystaniem sonikatora Hielscher UP400St do ekstrakcji ciętego i suszonego rozmarynu w mieszaninie wody i etanolu w niskich temperaturach. Hielscher UP400St to wysokowydajny procesor ultradźwiękowy przeznaczony do różnych zastosowań, w tym do przygotowywania próbek i procesów ekstrakcji.

Przemysłowe ultradźwięki do przetwarzania oleju roślinnego

Procesory ultradźwiękowe o dużej mocy są już szeroko stosowane w przemyśle spożywczym do ekstrakcji aromatów i związków bioaktywnych, emulgowania olejów cieczami na bazie wody lub homogenizacji różnych materiałów. W przypadku aromatyzowanych olejów jadalnych ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami pozwala na produkcję wysokiej jakości olejów o intensywnym, pełnym profilu smakowym. Jednocześnie maceracja ultradźwiękowa i aromatyzacja przekonują jako szybka, wygodna, bezpieczna i opłacalna metoda.
Do maceracji wspomaganej ultradźwiękami, ekstrakcji smaku i aromatyzacji można stosować całe przyprawy (tj. liście, kwiaty, nasiona, korę itp.), zmielone przyprawy (tj. proszek), olejki eteryczne lub oleożywicę.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne ultradźwięki z laboratorium i bench-top do pełnej skali przemysłowej z wydajnością przetwarzania kilku ton na godzinę.
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:

Wielkość partii	natężenie przepływu	Polecane urządzenia
1 do 500mL	10-200mL/min	UP100H
10 do 2000mL	20-400mL/min	UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L	0.2 do 4L/min	UIP2000hdT
10-100L	2 do 10L/min	UIP4000hdT
b.d.	10-100L/min	UIP16000
b.d.	większe	klaster UIP16000hdT

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Literatura/Referencje

Manganiello R., Pagano M., Nucciarelli D., Ciccoritti R., Tomasone R., Di Serio M.G., Giansante L., Del Re P., Servili M., Veneziani G. (2021): Wpływ technologii ultradźwiękowej na właściwości jakościowe włoskiej oliwy z oliwek z pierwszego tłoczenia. Foods. 2021 Nov 22;10(11):2884.
Maarit J. Rein, Mathieu Renouf, Cristina Cruz-Hernandez, Lucas Actis-Goretta, Sagar K. Thakkar, Marcia da Silva Pinto (2013): Biodostępność bioaktywnych związków żywności: trudna droga do bioefektywności. British Journal of Clinical Pharmacology 2013 Mar; 75(3): 588-602.
Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Wsadowa i ciągła ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami liści Boldo (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Profilowanie fitochemiczne ekstraktów z kwiatów i liści Sambucus nigra L. oraz ich potencjał przeciwdrobnoustrojowy przeciwko patogenom drzewa migdałowego. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsacyjna ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami jako metoda alternatywna dla konwencjonalnej maceracji do ekstrakcji frakcji polifenolowej pąków Ribes nigrum: Nowa kategoria suplementów diety zaproponowana w ramach projektu FINNOVER. Żywność. 8. 466; 2019
Antonia Tamborrino, Agnese Taticchi, Roberto Romaniello, Claudio Perone, Sonia Esposto, Alessandro Leone, Maurizio Servili (2021): Ocena układu instalacji do ekstrakcji oliwy z oliwek za pomocą urządzenia ultradźwiękowego o dużej mocy. Ultrasonics Sonochemistry, tom 73, 2021.

Powiązane tematy

Najczęściej zadawane pytania dotyczące maceracji ultradźwiękowej & aromatyzacja

Czym jest maceracja ultradźwiękowa i czym różni się od maceracji tradycyjnej?

Maceracja ultradźwiękowa (znana również jako ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami) to technika intensyfikacji procesu, w której wykorzystuje się fale dźwiękowe o wysokim natężeniu w celu przyspieszenia ekstrakcji związków smakowych, olejków eterycznych i bioaktywnych fitochemikaliów z surowców roślinnych do rozpuszczalnika, takiego jak olej jadalny. W przeciwieństwie do tradycyjnej maceracji na zimno, która opiera się na powolnej dyfuzji i może trwać tygodnie lub miesiące, kawitacja ultradźwiękowa szybko rozbija ściany komórek roślinnych. Powoduje to uwolnienie związków w ciągu kilku minut lub godzin, co skutkuje znacznie szybszym procesem, wyższą wydajnością i uzyskaniem ekstraktu o większej mocy działania.

Jakie są główne zalety stosowania sonikacji do wzbogacania smaku i aromatu olejów jadalnych?

Aromatyzacja ultradźwiękowa zapewnia producentom olejów kilka kluczowych korzyści:

Szybkie przetwarzanie: Skraca czas trwania infuzji z tygodni do minut.
nietermiczny & Bezrozpuszczalnikowy: Zachowuje wrażliwe na ciepło lotne związki i delikatne aromaty bez stosowania szkodliwych rozpuszczalników.
Wyższa wydajność & Biodostępność: Zwiększa wydajność ekstrakcji polifenoli, przeciwutleniaczy i olejków eterycznych, zapewniając ich równomierne rozprowadzenie w matrycy olejowej, co sprzyja lepszemu wchłanianiu.
Poprawiona stabilność: Naturalne przeciwutleniacze pozyskane z roślin (takich jak rozmaryn czy tymianek) pomagają zapobiegać pierwotnemu utlenianiu kwasów tłuszczowych, przedłużając okres przydatności oleju do spożycia.
Bezpieczeństwo mikrobiologiczne: Ten szybki proces minimalizuje ryzyko psucia się produktów pod wpływem mikroorganizmów, a kawitacja ultradźwiękowa może pomóc w unieszkodliwieniu niektórych komórek mikroorganizmów.

Jakie rodzaje olejów jadalnych i surowców roślinnych najlepiej nadają się do maceracji ultradźwiękowej?

Maceracja ultradźwiękowa jest niezwykle wszechstronna i sprawdza się w połączeniu z niemal każdym jadalnym olejem nośnikowym, w tym z oliwą z oliwek extra virgin, olejem z awokado, olejem słonecznikowym, olejem rzepakowym (kanolowym) oraz olejem kokosowym. Można w ten sposób przygotować napary z szerokiej gamy składników roślinnych, takich jak bazylia, rozmaryn, tymianek, papryczki chili, czosnek, lawenda, kwiaty czarnego bzu, owoce cytrusowe oraz różne przyprawy. Skutecznie można wykorzystywać zarówno świeże, jak i suszone surowce roślinne, a także proszki i oleożywice.

Czy maceracja ultradźwiękowa jest procesem nietermicznym? Dlaczego ma to znaczenie?

Tak, maceracja ultradźwiękowa jest uznawana za metodę nietermiczną lub “zimno” metoda przetwarzania. Chociaż sam proces może powodować niewielkie miejscowe nagrzewanie się w wyniku energii akustycznej, jest on starannie kontrolowany tak, aby ogólny poziom temperatury pozostawał niski, co zapobiega degradacji termicznej wrażliwych związków. Ma to kluczowe znaczenie dla ekstrakcji lotnych aromatów, olejków eterycznych oraz wrażliwych na ciepło związków bioaktywnych (takich jak niektóre witaminy i przeciwutleniacze), które w przeciwnym razie uległyby zniszczeniu lub odparowaniu przy zastosowaniu tradycyjnych metod ekstrakcji opartych na ogrzewaniu.

W jaki sposób maceracja ultradźwiękowa poprawia stabilność i okres przydatności do spożycia olejów aromatyzowanych?

Maceracja ultradźwiękowa nie tylko nadaje smak, ale także pozwala na bezpośrednie wyekstrahowanie do oleju naturalnych związków bogatych w przeciwutleniacze (takich jak polifenole i flawonoidy) z roślin, takich jak rozmaryn, oregano i liście oliwki. Przeciwutleniacze te działają jak naturalne konserwanty, neutralizując wolne rodniki i znacznie ograniczając pierwotne utlenianie kwasów tłuszczowych zawartych w oleju, co zwiększa jego stabilność oksydacyjną i wydłuża okres przydatności do spożycia.

Czy macerację ultradźwiękową można przenieść z warunków laboratoryjnych do pełnej produkcji przemysłowej?

Oczywiście. Technologia ekstrakcji ultradźwiękowej jest w pełni skalowalna. Firma Hielscher Ultrasonics oferuje pełną gamę ultrasonografów, od kompaktowych urządzeń laboratoryjnych (np. UP100H) przeznaczonych do badań R&D&Od urządzeń typu D i małych partii, poprzez systemy pilotażowe (np. UIP2000hdT), aż po niezawodne przemysłowe procesory pracujące w trybie inline (np. UIP4000hdT, UIP16000), zdolne do przetwarzania kilku ton oleju na godzinę. Umożliwia to płynne przenoszenie technologii i uzyskiwanie spójnych wyników od etapu laboratoryjnego aż po produkcję na pełną skalę.

Czy stosowanie maceracji ultradźwiękowej do produkcji produktów dla smakoszy jest bezpieczne, czy też “ekstrahowane na zimno” oleje przeznaczone do spożycia?

Tak, jest to bezpieczna i powszechnie stosowana metoda w przemyśle spożywczym. Ponieważ proces ten nie wykorzystuje rozpuszczalników i nie jest termiczny, spełnia on standardy „clean label”. Wyekstrahowane składniki roślinne oraz uzyskane w ten sposób olejki zachowują swoje naturalne właściwości zgodne z normami spożywczymi. Urządzenia ultradźwiękowe stosowane w przetwórstwie spożywczym są zaprojektowane z wykorzystaniem elementów higienicznych (często ze stali nierdzewnej przeznaczonej do kontaktu z żywnością) i można je łatwo czyścić oraz dezynfekować, co pozwala spełnić rygorystyczne przepisy dotyczące bezpieczeństwa żywności.

Czym jest maceracja?

Tradycyjny proces maceracji, w którym oleje, takie jak oliwa z oliwek lub olej słonecznikowy, są nasycane związkami aromatycznymi i olejkami eterycznymi roślin (np. przypraw, ziół, owoców itp.), jest procesem infuzji, który działa poprzez namaczanie materiału roślinnego w oleju. Jest to bardzo powolny proces, który trwa od kilku tygodni do kilku miesięcy, ponieważ transfer masy między ciałami stałymi roślin a olejem jest powolny. Innym czynnikiem, który odpowiada za powolność tradycyjnej maceracji, jest temperatura podczas maceracji. W przypadku zimnego naparu, zawiesina składników botanicznych i oleju jest utrzymywana w temperaturze pokojowej, aby zapobiec degradacji termicznej wrażliwych związków lotnych, oleożywic i olejków eterycznych. Czynniki te spowalniają proces i sprawiają, że jest on bardzo czasochłonny.
Proces maceracji może być stosowany do zaparzania olejów jadalnych, a także olejów i nalewek do pielęgnacji skóry, nalewek leczniczych i napojów alkoholowych. Popularne zioła i przyprawy stosowane do maceracji olejów i nalewek obejmują miętę, bazylię, chili, rozmaryn, tymianek, wanilię, cynamon, lawendę, kwiat czarnego bzu, nagietek, dziurawiec, rokitnik i wiele innych.
Popularne oleje do maceracji to oliwa z oliwek, olej słonecznikowy, kokosowy, jojoba, rzepakowy, lniany lub konopny. Aby przygotować nalewki lub napoje alkoholowe, alkohol jest używany jako płyn.

Czym są olejki eteryczne?

Olejek eteryczny to skoncentrowana hydrofobowa ciecz zawierająca lotne związki chemiczne pochodzące z roślin. Olejki eteryczne są również znane jako olejki lotne, olejki eteryczne, aetherolea. Olejki eteryczne są często określane jako olejek rośliny, z której zostały wyekstrahowane, np. olejek różany, olejek z drzewa herbacianego lub olejek bergamotowy. Olejki eteryczne są określane jako “niezbędny” ponieważ zawierają one “istota” zapach rośliny. W odniesieniu do olejków eterycznych termin “niezbędny” nie oznacza, że olejek jest niezbędnym składnikiem, tak jak w przypadku terminów niezbędny aminokwas lub niezbędny kwas tłuszczowy, które są tak nazywane, ponieważ są wymagane przez dany żywy organizm. Olejki eteryczne są wytwarzane poprzez destylację, hydrodestylację, ekstrakcję rozpuszczalnikiem lub tłoczenie. Przetwarzanie ultradźwiękowe jest często stosowane w celu zintensyfikowania i przyspieszenia szybkości ekstrakcji oraz zwiększenia wydajności olejku eterycznego.
Przeczytaj więcej o ultradźwiękowej hydrodestylacji olejków eterycznych!

Czym są oleożywice?

Oleożywice są naturalnym połączeniem oleju i żywicy w roślinach. Będąc wysoce skoncentrowaną substancją, oleożywice są półstałymi ekstraktami składającymi się z żywicy w roztworze w olejku eterycznym i/lub tłuszczowym (trójglicerydy).
W przeciwieństwie do olejków eterycznych, oleożywice są bogate w cięższe, mniej lotne i lipofilowe związki, takie jak żywice, woski, tłuszcze i oleje tłuszczowe.
Oleożywice mogą być przygotowywane z przypraw, takich jak bazylia, papryka, kardamon, nasiona selera, kora cynamonu, pączki goździków, kozieradka, balsam jodłowy, imbir, jambu, labdanum, buzdyganek ziemny, majeranek, gałka muszkatołowa, pietruszka, pieprz (czarny/biały), pimenta (ziele angielskie), rozmaryn, szałwia, cząber, tymianek, kurkuma, wanilia, zachodnioindyjskie liście laurowe. Stosowane rozpuszczalniki są niewodne i mogą być polarne (tj. alkohole) lub niepolarne (tj. węglowodory, dwutlenek węgla). Metoda ekstrakcji ultradźwiękowej jest kompatybilna z tymi rozpuszczalnikami i przyspiesza szybkość ekstrakcji i wydajność.
Zarówno olejki eteryczne, jak i oleożywice są doskonałymi naturalnymi substancjami, które mogą być dodawane jako skoncentrowany składnik smakowy do różnych produktów spożywczych i napojów. Olejki eteryczne i oleożywice są izolowane z roślin poprzez ekstrakcję (np. ekstrakcję wspomaganą ultradźwiękami), a następnie destylację. Zioła, przyprawy i inne rośliny są wykorzystywane jako surowce do produkcji olejków eterycznych i oleożywic.