Produção ultrassónica de ingredientes aromatizantes
A extração ultrassónica de aromas é um processo altamente eficiente e sustentável que aumenta o rendimento, reduzindo simultaneamente de forma significativa o tempo de processamento. Utilizando solventes seguros e ecológicos, a tecnologia ultrassónica oferece um método de extração ecológico com maior eficiência energética, tornando-o uma alternativa amiga do ambiente às técnicas de extração tradicionais.
Extratos botânicos – melhorados pela sonicação
A extração ultrassónica é uma técnica comercializada para a produção de extratos de elevada qualidade para as indústrias alimentar e de bebidas, farmacêutica e cosmética.
“Com a utilização de ultrassons, as extrações completas podem agora ser concluídas em minutos com elevada reprodutibilidade, reduzindo o consumo de solvente, simplificando a manipulação e as operações de isolamento e purificação, proporcionando maior pureza do produto final, eliminando o pós-tratamento das águas residuais e consumindo apenas uma fração da energia fóssil normalmente necessária para um método de extração convencional, como a extração Soxhlet, a maceração ou a destilação Clevenger. Várias classes de componentes alimentares, como aromas, pigmentos, antioxidantes e outros compostos orgânicos e minerais, foram extraídas, analisadas e formuladas de forma eficiente a partir de uma variedade de matrizes (principalmente tecidos animais, microalgas, leveduras, alimentos e materiais vegetais).” [Chemat et al. 2017]
Como líder de mercado, a Hielscher Ultrasonics estabeleceu uma ampla base de conhecimentos sobre processos de extração ultrassónica, incluindo a extração de especiarias, ervas, flores, frutos e legumes para a produção de aromas e fragrâncias. A Hielscher Ultrasonics adquiriu conhecimentos aprofundados sobre a extração de diversos materiais vegetais, como café, açafrão, uvas (vinho), carvalho, folhas de chá, alfazema, hortelã, estévia, malaguetas, baunilha, cacau, folhas de boldo, e muitos outros.
Os processos de extração ultrassónica podem ser realizados com quase todos os solventes, como água, álcool, etanol aquoso, glicerina, óleos, isopropanol, hexano, benzeno, etc.
Para a produção de aromas, fragrâncias e componentes ativos que serão utilizados como ingredientes nas indústrias alimentar e de bebidas, farmacêutica, cosmética e de perfumaria, a utilização de solventes não perigosos e ecológicos, como água e álcool, constitui uma grande vantagem.
Instalação industrial do extrator ultrassónico UIP4000hdT para a produção de extratos botânicos.
- Sonicação
- Termosonicação
- Manosonicação
- Termomanosonicação
- Soxhlet ultrassónico (Sono-Soxhet)
- Extração supercrítica ultrassónica
O método ultrassónico proporciona uma melhor extração em comparação com a maioria dos processos de extração convencionais, por exemplo, a maceração, em termos de tempo de processamento, maior rendimento, maior poupança de energia, limpeza, segurança e qualidade do produto. Especialmente no que respeita à produção de aditivos alimentares, para bebidas, farmacêuticos e cosméticos, a técnica de extração ultrassónica ecológica constitui uma grande vantagem em termos de segurança do produto.
Emulsões aromatizantes transparentes
As emulsões são um aditivo comum para conferir propriedades funcionais aos alimentos e às bebidas em termos de sabor, valor nutricional e estabilidade. Especialmente na formulação de bebidas, a limpidez é um fator importante, uma vez que o produto final deve cumprir não só as normas de qualidade e nutricionais, mas também as óticas. Para bebidas e alimentos límpidos, isto significa que o aditivo em emulsão não deve interferir com o objetivo de qualidade final pretendido. Assim, uma emulsão límpida é mais fácil de processar. Devido ao seu tamanho, as nanoemulsões são transparentes e translúcidas (pelo menos a olho nu). Devido à sua elevada estabilidade cinética, baixa viscosidade, elevada transparência e elevada estabilidade face à sedimentação, à formação de creme, à coalescência e à floculação, são amplamente utilizadas como ingredientes.
Quanto maior for o tamanho das gotículas / partículas, maior será a opacidade conferida ao produto final. Para a formulação de bebidas límpidas, a utilização de uma emulsão límpida com nanogotículas proporciona os melhores resultados. A emulsificação ultrassónica permite produzir emulsões W/O, O/W, emulsões inversas, bem como emulsões duplas ou múltiplas W/O/W com gotículas na escala nanométrica (designadas miniemulsões, nanoemulsões, emulsões ultrafinas ou emulsões submicrométricas). O tamanho das gotículas pode ser ajustado e controlado através dos parâmetros do processo ultrassónico. Os sonicadores Hielscher podem ser controlados com precisão para obter resultados de processo ótimos e reprodutíveis.
Extração ultrassónica de ervas
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Encapsulação de aromas com ultrassons
A utilização de lipossomas em produtos farmacêuticos e alimentares está a aumentar continuamente. Os lipossomas podem ser utilizados como transportadores de moléculas ativas, por exemplo, nutrientes e fármacos. Por sonicação, os lipossomas podem ser formados através da emulsificação de uma suspensão de lípidos/água ou da sonicação de vesículas multilamelares (MLVs). Através do processo de emulsificação ultrassónica, as bicamadas lipídicas são divididas em fragmentos mais pequenos, de modo que estes fragmentos se organizam em pequenas vesículas unilamelares (SUVs) compostas por fosfolípidos. Durante o processo de sonicação, os ingredientes ativos podem ser encapsulados nos lipossomas.
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Sistemas de extração ultrassónica
A tabela abaixo apresenta uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos sistemas de extração ultrassónica mais populares:
- solventes ecológicos
- maior rendimento
- menor tempo de extração
- segurança
- rápido retorno do investimento
- custos reduzidos
Extração supercrítica ultrassónica
A extração com fluidos supercríticos e com CO2 supercrítico é uma das técnicas de extração mais importantes na produção de aromas e fragrâncias.
O dióxido de carbono supercrítico é um solvente seletivo com densidade ajustável. A sua seletividade e o seu poder solvente dependem da densidade variável, que pode ser influenciada pela pressão e pela temperatura.
Ao combinar a extração supercrítica com a sonicação, torna-se possível utilizar solventes de qualidade alimentar, como álcool ou água, e, ainda assim, obter elevadas taxas de extração e elevados rendimentos.
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Veja no vídeo abaixo uma comparação entre a extração ultrassónica e a maceração convencional de folhas frescas de tanchagem em água. A sonicação não só produz um extrato potente de tanchagem em segundos, como também a cor do extrato indica uma diferença de qualidade. Enquanto o extrato ultrassónico apresenta uma cor verde intensa, o extrato macerado durante 20 dias apresenta uma cor acastanhada que aponta para uma degradação oxidativa dos compostos bioativos.
Bibliografia / Referências
- Dent, M.; Dragović-Uzelac, V; Elez Garofulić, I.; Bosiljkov, T.; Ježek, D.; Brnčić, M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound-assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from Sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q., 29 (3), 2015. 475–484.
- Djenni, Z.; Pingret, D.; Mason, T.J.; Chemat, F. (2013): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Anal. Methods 6, 2013. 1229-1233.
- Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 5750-5764.
- Sicaire, Anne-Gaëlle; Vian, Maryline Abert; Fine, Frédéric; Carré, Patrick; Tostain, Sylvain; Chemat, Farid (2016): Ultrasound induced green solvent extraction of oil from oleaginous seeds. Ultrasonics Sonochemistry (2016), Vol. 31. 319-329.
- Šic Žlabur, J.; Voća, S.; Dobričević, N.; Brnčić, M.; Dujmić, F.; Rimac Brnčić, S. (2015): Optimization of ultrasound assisted extraction of functional ingredients from Stevia rebaudiana Bertoni leaves. Int. Agrophys. 29, 2015. 231-237.
Mais sobre a extração ultrassónica
A extração ultrassónica é um método bem conhecido e fiável para produzir extratos a partir de diversas matérias-primas de origem vegetal. Os ultrassons de elevada potência aumentam a transferência de massa entre a matéria-prima e o solvente, forçando a entrada do solvente na estrutura celular e expulsando-o a uma frequência de aproximadamente 20 000 vezes por segundo (a 20kHz). A sonicação demonstrou ser um método muito suave, mas muito eficiente – proporcionando maiores rendimentos e extratos de qualidade superior num tempo de processamento mais curto!
Os seguintes materiais já foram extraídos com grande sucesso por ultrassons:
Especiarias: açafrão, malaguetas (por exemplo, capsaicina), gengibre, canela, vanilina / baunilha, ácido rosmarínico, salva, alecrim, manjerona, manjericão, etc.
Ervas: hortelã-pimenta, chás (por exemplo, preto, verde, Pai Mu Tan, jasmim, rooibos, honeybush), hortelã-verde, estévia, canábis, etc.
Flores: alfazema, patchuli, ylang-ylang, rosa, etc.
Frutos e legumes: vinho, uvas / grainhas de uva, café, cacau, azeitonas, laranja / casca de laranja, tomate, sementes de guaraná, sementes oleaginosas (amêndoas, grãos de soja, sementes de papaia, sementes de linho, girassol, sementes de colza), casca de romã, espinafres, amora, raízes, etc.
Microrganismos: algas marinhas, espirulina, microalgas (microalgas Nannochloropsis spp, microalgas Nannochloropsis oculata, microalgas Dunaliella salina), cianobactérias Synechococcus sp., levedura Xanthophyllomyces dendrorhous, levedura Trichosporon oleaginosisus, fungo oleaginoso, fungo Cordyceps sinensis
Os extratos visados, obtidos por sonicação, são óleos essenciais, vitaminas, lípidos, proteínas e fitocomplexos, como compostos fenólicos, antioxidantes, polissacáridos, oleorresinas, ésteres, essências, hidrolisados de proteínas, aminoácidos, saponinas, flavonoides, alcaloides (por exemplo, morfina, codeína, tebaína), pigmentos / corantes (carotenoides, clorofila, ficocianina), antocianinas, limoneno, alantolactona, isoalantolactona e outras substâncias ativas.
Sobre a extração ecológica
A extração ecológica centra-se em métodos sustentáveis e amigos do ambiente. Por conseguinte, a redução do consumo de energia do processo, a utilização de solventes alternativos e de matérias-primas naturais renováveis são fatores fundamentais para a extração ecológica. O objetivo é garantir um extrato seguro e de elevada qualidade. Para obter um produto seguro e de elevada qualidade, é importante utilizar solventes alternativos, recicláveis e mais seguros. Ao reduzir a toxicidade global do processo e dos produtos finais, os consumidores beneficiam de um produto mais saudável e mais seguro, e os produtores criam um ambiente de processamento mais seguro para os seus trabalhadores.