Extração de estévia sem solventes com ultrassons

A extração convencional dos componentes doces, como os glicosídeos de esteviol, da Stevia rebaudiana utiliza solventes tóxicos. Para obter um produto alimentar saudável e de elevada qualidade, é necessário um método de extração sem solventes. A técnica de extração ultrassónica evita a utilização de solventes, alcançando rendimentos de extração muito elevados num curto tempo de processamento. Assim, a extração ultrassónica de estévia destaca-se pela sua eficiência excecional e pelo seu caráter ecológico.

Extratos saudáveis com extração ultrassónica

Os edulcorantes de estévia são supostamente um produto benéfico para a saúde, obtido a partir das folhas da planta herbácea Stevia rebaudiana Bertoni, e são utilizados como edulcorante sem calorias. A doçura deve-se a glicosídeos diterpénicos que são aproximadamente 300 vezes mais doces do que a sacarose.
O teor de glicosídeos da stevia rebaudiana Bertoni é composto por esteviosídeo (5–10%), rebaudiosídeo A (2–4%), rebaudiosídeo C (1–2%), dulcosídeo A (0,5–1%), rebaudiosídeo B, rebaudiosídeo D e rebaudiosídeo E. Ao contrário dos outros glicosídeos, a rebaudiana A caracteriza-se pela ausência de amargor. Por conseguinte, a rebaudiana A é o composto mais procurado nas folhas de estévia. A extração ultrassónica facilita a extração de esteviosídeos e rebaudiosídeos de elevada pureza. A extração ultrassónica de glicosídeos de esteviol pode ser facilmente realizada em água e proporciona rendimentos elevados a uma velocidade de extração muito elevada. A temperatura de extração relativamente baixa entre 60°C e 80°C é suave, evitando a degradação dos extratos.

Desde que a estévia foi aprovada como edulcorante, a procura deste substituto natural do açúcar, sem calorias, aumentou significativamente. Para fornecer os produtos de estévia procurados, é necessário expandir a capacidade de produção comercial. Os ultrassons são um método comprovado para a intensificação da extração.

Vantagens da extração ultrassónica:

• sem solventes, por exemplo, em água
• rendimentos mais elevados
• velocidades de extração elevadas
• poupança de tempo
• poupança de custos
• segura
• ecológica
• processamento por lotes ou em linha

Extração ultrassónica de estévia: resultados de investigação

Carbonell-Capella et al. (2016) compararam várias técnicas de extração de esteviosídeos e rebaudiosídeos. A recuperação mais elevada de esteviosídeo foi obtida através da extração ultrassónica com o UP400S (ver imagem à esquerda), utilizando água como solvente, sendo 3,5 vezes superior à obtida pelo método tradicional de difusão e 1,5 vezes superior à obtida com amostras de Stevia moídas. Neste estudo, as folhas de estévia (6 g) foram suspensas em água (180 g) a 208C, com uma proporção sólido/líquido de 1:30 (w/w). A extração ultrassónica foi realizada utilizando um processador ultrassónico UP400S (Hielscher GmbH, Alemanha), a funcionar a 400 W e a uma frequência de 24 kHz. Para as experiências, a equipa de investigação de Carbonell-Capella definiu a amplitude para 100%, com um modo de sonicação contínua. Foi montado um sonotrodo de titânio H22, com um diâmetro de 22 mm e um comprimento de 100 mm, para acoplar as ondas ultrassónicas à amostra. A sonda foi submersa numa mistura contendo 6 g de folhas de Stevia suspensas em 180 g de água ou de etanol/água (50%), num frasco de vidro de gargalo estreito (capacidade de 1 000 mL). As amostras foram imersas num banho de arrefecimento para evitar o aquecimento induzido pela sonicação, e a temperatura foi mantida sempre abaixo de 50ºC). A energia específica total fornecida (W_spec, em kJ/kg) foi calculada multiplicando a potência do gerador (400 J/s) (Potência) pela duração total do tratamento (sec) e dividindo pela massa do produto (kg). A energia ultrassónica foi de 178 kJ/kg (para t_US = 80 sec.)
(cf. Carbonell-Capella et al. 2016)
Sic-Zlabur et al., (2015) investigaram a extração de glicosídeos de esteviol juntamente com outros ingredientes funcionais das folhas de Stevia e concluíram que a extração ultrassónica é uma tecnologia ecológica que pode ser utilizada para extrair compostos funcionais das folhas de Stevia com um tempo de tratamento significativamente mais curto e um menor consumo de energia em comparação com a extração convencional.

Liu et al. (2010) investigaram a extração ultrassónica de hidratos de carbono totais da Stevia rebaudiana Bertoni. Para maximizar o rendimento de hidratos de carbono totais da Stevia rebaudiana Bertoni, utilizaram como amostras estévia do tipo LUYU-131. A metodologia de superfície de resposta (RSM) foi utilizada para otimizar as condições de extração assistida por ultrassons. Os resultados indicaram que as condições ótimas de extração eram uma temperatura de extração de 68°C, uma potência ultrassónica de 60 W e um tempo de extração de 32 min. Com a extração assistida por ultrassons, o rendimento dos extratos aumentou por um fator de 1,5 à temperatura de extração mais baixa (68°C), e o tempo de extração (32 min.) foi substancialmente reduzido em comparação com o da extração clássica. A análise dos componentes dos extratos brutos revelou que a quantidade relativa de rebaudiosídeo A aumentou nos extratos obtidos com assistência de ultrassons em comparação com os extratos obtidos pelo processo clássico, e que os extratos obtidos com assistência de ultrassons apresentavam melhor qualidade.
Alupului e Lavric (2008) confirmam no seu estudo a eficiência superior da extração ultrassónica de estévia, afirmando que a extração de esteviosídeo da Stevia rebaudiana induzida por ultrassons resulta numa produtividade duzentas vezes superior à da maceração convencional, bem como num menor tempo de tratamento. (cf. Alupului A., Lavric V., 2008)

Pós-processamento ultrassónico de esteviosídeos

Os ultrassons são um método fiável para misturar, combinar e homogeneizar, pelo que são frequentemente utilizados durante a formulação e a preparação do produto final. Quando o extrato de estévia tem de ser dissolvido num líquido, os ultrassons são uma técnica rápida e eficiente para preparar uma mistura homogénea – independentemente da viscosidade. A dissolução ultrassónica permite preparar soluções altamente saturadas e até sobressaturadas.

Sistemas de extração ultrassónica

A gama de produtos da Hielscher responde às suas necessidades – quer pretenda extrair volumes pequenos e médios para análise e investigação, quer pretenda realizar a extração à escala da produção comercial de grande dimensão. A nossa gama de sonicadores inclui dispositivos ultrassónicos de laboratório, sistemas de bancada para I&D e instalações-piloto, bem como sistemas ultrassónicos industriais de alta potência com até 16 000 watts por unidade individual, que podem ser facilmente agrupados e instalados em contentores. A nossa vasta seleção de acessórios ultrassónicos, como sonotrodos, células de fluxo, reatores e amplificadores de amplitude, permite a configuração ideal de um sistema perfeitamente adaptado às necessidades dos nossos clientes.

Investimento

Todos os dispositivos ultrassónicos da Hielscher são concebidos para funcionar 24/7 , o que significa que o nosso equipamento permite um rápido retorno do investimento (RoI). Alupului et al. (2009) constataram durante a sua investigação que a justificação económica da aplicação de ultrassons de alta intensidade como método de custo relativamente baixo não deve ser negligenciada. Além disso, a extração ultrassónica é uma técnica convincente devido à sua utilização simples e à sua significativa eficiência.