Ultradźwiękowa ekstrakcja olejów jadalnych
Oleje jadalne mają liczne zastosowania w gotowaniu i produkcji żywności. Mechaniczna ekstrakcja olejów jadalnych zapobiega ich degradacji. Ultradźwiękowa ekstrakcja olejów jadalnych jest doskonalszą metodą uwalniania olejów z nasion, jąder nasion i owoców. Jako nietermiczna technika ekstrakcji pozwala uzyskać wysokiej jakości oleje jadalne, wyróżniając się wyższą wydajnością i krótszym czasem przetwarzania.
Intensyfikacja produkcji olejów jadalnych poprzez sonikację
Ekstrakcja ultradźwiękowa jest szeroko stosowana do uwalniania cennych substancji wewnątrzkomórkowych z materiału roślinnego. Pozyskiwane substancje obejmują lipidy / kwasy tłuszczowe, białka, witaminy, polifenole i inne związki bioaktywne. Jako technika intensyfikacji procesu ultradźwiękowa ekstrakcja olejów jadalnych, takich jak między innymi oliwa z oliwek extra virgin, olej z awokado, olej z nasion słonecznika i olej lniany, zwiększa wydajność pozyskiwania oleju (kwasów tłuszczowych), skraca czas ekstrakcji oraz ogranicza zużycie rozpuszczalnika lub pozwala go uniknąć. Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami jest nietermiczną techniką ekstrakcji, której zasada działania opiera się na zjawisku kawitacji akustycznej. Kawitacja akustyczna, zwana również ultradźwiękową, wytwarza intensywne siły ścinające, które rozbijają ściany komórkowe i zwiększają transport masy między wnętrzem komórki a otaczającym ją rozpuszczalnikiem. Dzięki temu ekstrakcja ultradźwiękowa jest doskonalszą techniką uwalniania i izolowania związków uwięzionych w komórkach roślinnych.
- wyższa wydajność
- krótszy czas ekstrakcji
- brak zużycia rozpuszczalnika lub jego ograniczenie
- proces nietermiczny
- wysoka wartość odżywcza
- łatwa i bezpieczna obsługa
- szybki zwrot z inwestycji
Ekstraktor ultradźwiękowy UIP4000hdT zainstalowany w tłoczni oliwy w celu usprawnienia produkcji oliwy z oliwek extra virgin
Studia przypadków ultradźwiękowej ekstrakcji olejów jadalnych
Ekstrakcja ultradźwiękowa została przetestowana, a jej skuteczność potwierdzono dla różnych nasion oleistych i owoców.
Ultradźwiękowa ekstrakcja oleju słonecznikowego
Moradi i in. (2018) zbadali wpływ ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami na wydajność pozyskiwania oleju i skład substancji odżywczych z łuskanych i niełuskanych nasion słonecznika. Użyli sonikatora UP400S (400watts, 24kHz) do ekstrakcji oleju słonecznikowego z nasion słonecznika, stosując n-heksan jako rozpuszczalnik.
Aby ocenić wyniki ekstrakcji, olej pozyskiwano również metodą konwencjonalnej okresowej ekstrakcji rozpuszczalnikowej oraz ekstrakcji Soxhleta, stosując n-heksan we wszystkich metodach ekstrakcji.
Ultradźwiękowa ekstrakcja oleju słonecznikowego zapewniła najwyższą wydajność pozyskiwania oleju, wynoszącą odpowiednio 45,44 ± 0,27% i 23,71 ± 0,22% dla niełuskanych i łuskanych nasion słonecznika. W śrutach słonecznikowych po ekstrakcji ultradźwiękowej pozostało mniej niż 4% i 5% oleju resztkowego, odpowiednio dla niełuskanych i łuskanych nasion słonecznika.
Czas wymagany do przeprowadzenia ekstrakcji ultradźwiękowej został skrócony do zaledwie 105 min, podczas gdy ekstrakcja Soxhleta wymagała 6 hrs, a okresowa ekstrakcja rozpuszczalnikowa wymagała czasu przetwarzania wynoszącego 10 hrs.
Analiza metodą chromatografii gazowej wykazała, że ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami znacznie poprawia jakość pozyskiwanych olejów i kwasu α-linolenowego.
Chromatogram gazowy oleju pozyskanego z łuskanych nasion słonecznika metodą sonikacji
Badanie i wykres: Moradi i in. 2018
Ultradźwiękowa ekstrakcja oliwy z oliwek extra virgin
Servili i in. (2019) zintegrowali sonikator o mocy 4kW UIP4000hdT z konwencjonalną linią do malaksacji w produkcji oliwy z oliwek. Mechaniczna obróbka pasty oliwkowej poprzez sonikację poprawia wydajność procesu ekstrakcji, zwiększając zdolność ekstrakcyjną tłoczni oliwy. Ponieważ ciśnienie jest ważnym czynnikiem, sonikację przeprowadzono przy użyciu ultradźwiękowej komory przepływowej z kaskatrodą przy ciśnieniu 3,5 bar. Ekstrakcja ultradźwiękowa nie spowodowała żadnych zmian głównych parametrów jakościowych określonych przepisami i wykazała pozytywny wpływ na skład związków fenolowych oliwy z oliwek extra virgin (EVOO) przy podwyższonym ciśnieniu 3,5 bar. Malaksacja pasty oliwkowej wspomagana ultradźwiękami zapewnia wyższą wydajność i lepszy skład związków fenolowych EVOO.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o malaksacji wspomaganej ultradźwiękami w produkcji oliwy z oliwek extra virgin!
Ultradźwiękowa ekstrakcja oleju z awokado
Martinez-Oadilla i in. (2018) wykazali w swoim badaniu, że sonikacja z użyciem sonikatora UIP1000hdT (20kHz, 1000W) do obróbki przecieru z awokado niepoddanego malaksacji poprawiła podatność na ekstrakcję, zapewniając dodatkowy odzysk oleju wynoszący 15–24%.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o ultradźwiękowej ekstrakcji oleju z awokado!
Ultradźwiękowa ekstrakcja oleju lnianego
Gutte i in. (2015) zastosowali sonikację do ekstrakcji oleju ze zmielonych nasion lnu, używając n-heksanu jako rozpuszczalnika. Alternatywnie jako rozpuszczalniki można stosować dichlorometan, eter naftowy lub etanol. Ekstrakcja ultradźwiękowa zwiększyła wydajność ekstrakcji o 11,5% przy użyciu podobnej ilości rozpuszczalnika jak w ekstrakcji konwencjonalnej. Analiza chromatograficzna wykazała, że ekstrakcja ultradźwiękowa nie wywołała istotnych skutków, takich jak degradacja kwasu α-linolenowego (ω-3). Badanie pokazuje, że sonikacja zwiększa wydajność ekstrakcji oleju jadalnego i skraca czas ekstrakcji, zachowując jednocześnie wysoką wartość odżywczą oleju lnianego.
Efekty synergiczne ultradźwiękowej ekstrakcji oleju
Ekstrakcja ultradźwiękowa może być stosowana jako samodzielna metoda uwalniania oleju z nasion i owoców bogatych w olej lub może zostać zintegrowana z konwencjonalnymi / już istniejącymi zakładami produkcji olejów jadalnych bądź dodana w ramach ich modernizacji, aby zwiększyć wydajność pozyskiwania oleju i jego jakość. Systemy ekstrakcji ultradźwiękowej można łatwo zainstalować jako etap obróbki przed malaksacją lub po niej, w połączeniu z ekstrakcją Soxhleta lub za mechaniczną prasą do oleju bądź prasą ślimakową.
Urządzenia do ekstrakcji Hielscher Ultrasonics są łatwe w instalacji i wymagają jedynie bardzo małej przestrzeni (niewielka powierzchnia zabudowy), dzięki czemu można je doinstalować w istniejących tłoczniach oleju. Dzięki wytrzymałości i wykonaniu przemysłowemu sonikatory przemysłowe Hielscher są przeznaczone do pracy 24/7 pod dużym obciążeniem i w wymagających warunkach.
Zwiększ wydajność pozyskiwania oleju i jego jakość dzięki Hielscher Ultrasonics!
UIP4000hdT, wydajny procesor ultradźwiękowy o mocy 4kW do ekstrakcji olejów jadalnych
Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe do produkcji olejów jadalnych
Do przetwarzania olejów jadalnych na skalę przemysłową zgodnie z wymaganiami dla żywności potrzebne są wysokowydajne urządzenia ultradźwiękowe umożliwiające obróbkę dużych strumieni objętościowych nasion oleistych w systemie ciągłego przepływu. Hielscher Ultrasonics jest zaufanym dostawcą z wieloletnim doświadczeniem w zakresie wysokowydajnych urządzeń do ekstrakcji ultradźwiękowej, które są integrowane z zakładami produkcji żywności na całym świecie.
Zaawansowane sonikatory Hielscher Ultrasonics można precyzyjnie regulować i zapewniają one operatorowi pełną kontrolę nad ważnymi parametrami procesu, takimi jak amplituda, ciśnienie, temperatura i czas sonikacji.
Szeroka gama akcesoriów, takich jak sonotrody (sondy), wzmacniacze amplitudy, reaktory z komorą przepływową i inne dodatki, umożliwia skonfigurowanie systemu ekstrakcji ultradźwiękowej specjalnie pod kątem przetwarzanego surowca i docelowego produktu.
Sonikatory dużej mocy Hielscher Ultrasonic z łatwością przetwarzają zawiesiny o dużej zawartości substancji stałych, czyli o wysokim stosunku substancji stałych (nasion) do rozpuszczalnika
Kontrola temperatury podczas przetwarzania ultradźwiękowego
Ponieważ ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami jest nietermiczną metodą przetwarzania, można zapobiec termicznej degradacji substancji odżywczych wrażliwych na ciepło. Ultradźwiękowe reaktory z komorą przepływową Hielscher są wyposażone w płaszcz chłodzący do odprowadzania ciepła. Ponadto dopływ energii można dokładnie dostosować do optymalnych warunków przetwarzania, np. przez zastosowanie trybu pulsacyjnego ekstraktora ultradźwiękowego. Ultradźwiękowa ekstrakcja olejów jadalnych w niskich temperaturach pozwala uniknąć rozkładu pozyskiwanych olejów wywołanego przez ciepło i minimalizuje straty związków bioaktywnych.
Monitorowanie procesu ultradźwiękowego
Wszystkie cyfrowe sonikatory Hielscher – od urządzeń laboratoryjnych po przemysłowe – są wyposażone w inteligentne oprogramowanie, które ułatwia precyzyjne sterowanie procesem ultradźwiękowym, jego monitorowanie i weryfikację. Amplitudę, limit dopływu energii, cykle impulsów i czas sonikacji można wstępnie ustawić za pomocą przyjaznego dla użytkownika oprogramowania. Kolorowy wyświetlacz dotykowy zapewnia łatwy dostęp do menu i intuicyjną obsługę. Zdalne sterowanie przez przeglądarkę umożliwia operatorowi zdalną obsługę i monitorowanie systemu ultradźwiękowego.
Wszystkie ważne dane procesu ultradźwiękowego (takie jak amplituda, temperatura, ciśnienie, energia netto, energia całkowita, czas i data) są automatycznie zapisywane na wbudowanej karcie SD. Automatyczne rejestrowanie danych jest wysoko cenione w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym, ponieważ pozwala producentowi żywności sprawdzić warunki przetwarzania każdej partii poddanej sonikacji. Umożliwia to standaryzację procesu, uzyskiwanie produktów o niezmiennie wysokiej jakości oraz wdrożenie Dobrej Praktyki Wytwarzania (GMP).
Sonikator UIP4000hdT do przetwarzania nasion oleistych w linii w celu uzyskania większej ilości wysokiej jakości olejów jadalnych
Sonikatory przemysłowe Hielscher Ultrasonics mogą zapewniać bardzo wysokie amplitudy. Amplitudy do 200µm można z łatwością utrzymywać w ciągłej pracy 24/7. Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są ultradźwiękowe sonotrody wykonywane na zamówienie. Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych Hielscher umożliwia pracę 24/7 pod dużym obciążeniem i w wymagających warunkach.
Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów:
| Objętość partii | Natężenie przepływu | Zalecane urządzenia |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| nie dotyczy | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| nie dotyczy | większe | zespół urządzeń UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Homogenizatory ultradźwiękowe dużej mocy do pracy od skali laboratoryjnej do pilotażowej i przemysłowej .
Literatura / Źródła
- FactSheet Ultrasonic Extraction of Extra Virgin Olive Oil
- Negin Moradi, Masoud Rahimi, Atefeh Moeini, Mohammad Amin Parsamoghadam (2018): Impact of ultrasound on oil yield and content of functional food ingredients at the oil extraction from sunflower. Separation Science and Technology, 53:2, 2018. 261-276.
- Servili M; Veneziani G.; Taticchi A.; Romaniello R.; Tamborrino A.; Leone A.(2019): Low-frequency, high-power ultrasound treatment at different pressures for olive paste: Effects on olive oil yield and quality. Ultrasonics Sonochemistry 59, 2019.
- Krishna B. Gutte, Akshaya K. Sahoo, Rahul C. Ranveer (2014): Effect of ultrasonic treatment on extraction and fatty acid profile of flaxseed oil. Oilseeds & fats Crops and Lipids Journal 22(6) 2015.
- Laura Patricia Martínez-Padilla, Lisa Franke, Xin-Qing Xu, Pablo Juliano (2018): Improved Extraction of Avocado Oil by Application of Sono-Physical Processes. Ultrasonics Sonochemistry 40, Jan. 2018. 720-726.
Warto wiedzieć
Oleje jadalne
Oleje jadalne są zazwyczaj ciekłe w temperaturze pokojowej, chociaż niektóre oleje zawierające tłuszcze nasycone, takie jak olej kokosowy, olej palmowy i olej z jąder palmowych, mogą być stałe. Oleje jadalne to głównie oleje roślinne, a także oleje pozyskiwane z owoców, takie jak oliwa z oliwek i olej z awokado. Oleje roślinne, takie jak olej sojowy, olej canola / olej rzepakowy, olej kukurydziany, olej arachidowy, olej sezamowy, olej słonecznikowy, olej krokoszowy, olej palmowy, olej gorczycowy, olej z otrąb ryżowych, olej z pestek dyni, olej kokosowy i inne oleje z nasion, są szeroko stosowane do gotowania oraz w dodatkach do potraw (np. sosach sałatkowych, marynatach, sosach, dipach itp.). Oleje roślinne są powszechnie stosowane do gotowania jako alternatywa dla tłuszczów zwierzęcych, takich jak masło i smalec.
Margaryna jest popularnym zamiennikiem masła na bazie rafinowanych olejów roślinnych (np. z krokosza, słonecznika, soi, nasion bawełny, rzepaku lub oliwek). Dowiedz się więcej o ultradźwiękowej produkcji margaryny!
Oleje jadalne, takie jak oliwa z oliwek, olej rzepakowy, olej słonecznikowy czy olej z pestek winogron, można aromatyzować przez nasycanie ich składnikami roślin aromatycznych, takich jak zioła (np. rozmaryn, bazylia itp.), owoce (np. cytrusy, pomarańcze, maliny), papryczki chili lub czosnek. Sonikację stosuje się do nasycania olejów roślinnych ekstraktami ziołowymi. Dowiedz się więcej o ultradźwiękowej maceracji i nasycaniu!
Oleje i tłuszcze – różnica: Tłuszcze są stałe w temperaturze pokojowej, natomiast oleje są ciekłe. Tłuszcze nienasycone, takie jak wielonienasycone i jednonienasycone kwasy tłuszczowe, należą do kategorii olejów. Tłuszcze są głównie pochodzenia zwierzęcego i zawierają przede wszystkim nasycone kwasy tłuszczowe. Typowe tłuszcze to masło, smalec i łój.