Мацерация, интенсифицированная ультразвуком, для извлечения вкусоароматических веществ в масла

Превратите традиционную мацерацию пищевых масел в быстрый, высокоэффективный процесс. В отличие от обычного холодного настаивания, при котором извлечение вкусоароматических веществ может занимать недели, ультразвуковая кавитация ускоряет массоперенос, позволяя за считанные минуты извлекать из растительного сырья биологически активные соединения с выраженным действием и весь комплекс ароматических веществ.

Кому полезны ароматизация и мацерация с помощью обработки ультразвуком?

Мацерация с применением ультразвука превращает недели холодного настаивания в минуты нетермической обработки с высоким выходом, сохраняя полный спектр ароматов, антиоксиданты и биодоступность без термического разложения.
Независимо от того, расширяете ли вы производство деликатесных масел, разрабатываете косметику с «чистой этикеткой» или создаёте растительные экстракты с выраженным действием, обработка ультразвуком обеспечивает стабильные результаты при масштабировании, устраняя при этом микробный риск и потери вследствие окисления.

Кому это полезно:

Производителям продуктов питания и напитков: Превратите базовые масла в богатые антиоксидантами деликатесные масла премиального качества с интенсивным, полным вкусоароматическим профилем за минуты вместо недель.
Брендам косметики и средств по уходу за кожей: Извлекайте нежные, чувствительные к нагреву растительные эссенции для натуральных масел, сывороток и бальзамов, сохраняя летучие соединения и активные фитохимические вещества.
Производителям растительных пищевых добавок и растительных экстрактов: Максимально увеличьте выход полифенолов, эфирных масел и олеорезинов для функциональных продуктов питания и биологически активных добавок к пище с помощью нетермической обработки без растворителей.
Производителям крафтовых напитков и ликёров: Добейтесь быстрого и равномерного насыщения крепких спиртных напитков, настоек и уксусов веществами из свежего растительного сырья, предотвращая окислительное разложение и микробную порчу.

Узнайте, как обработка ультразвуком ускоряет вашу экстракцию!

Производство настоянных масел премиального качества посредством ультразвуковой экстракции

Будучи нетермическим процессом, обработка ультразвуком является идеальным решением для ценных масел-носителей (таких как оливковое масло extra virgin, масло авокадо и масла из семян). Она сохраняет чувствительные к нагреву летучие вещества, полифенолы и эфирные масла, которые часто теряются при термической обработке, позволяя получить деликатесный продукт с превосходным ароматом, повышенной стабильностью при хранении и улучшенной биодоступностью.

Ультразвуковая мацерация и ароматизация

Ультразвуковое настаивание ускоряет высвобождение фитохимических и вкусоароматических соединений из растительного сырья (трав, специй, фруктов) непосредственно в пищевые масла. Благодаря интенсивному воздействию ультразвуковой кавитации биологически активные соединения равномерно диспергируются в масляной матрице. Это улучшает однородность продукта и значительно повышает биодоступность полезных для здоровья соединений, поскольку масло эффективно солюбилизирует эти липофильные вещества.

В этой презентации мы знакомим вас с производством растительных экстрактов. Мы объясняем, какие трудности возникают при получении высококачественных растительных экстрактов и как ультразвуковой процессор помогает их преодолеть. Презентация показывает, как работает ультразвуковая экстракция. Вы узнаете, какие преимущества даёт применение ультразвукового процессора для экстракции и как внедрить ультразвуковой экстрактор в производство экстрактов.

Ультразвуковая мацерация в сравнении с традиционными методами

Традиционная мацерация представляет собой пассивный процесс «холодного» настаивания. Растительное сырьё суспендируют в растворителе и оставляют настаиваться, позволяя нежным летучим эссенциям естественным образом высвобождаться в течение периода от нескольких недель до месяцев. Хотя это позволяет избежать термического повреждения, процесс протекает медленно, а качество часто ухудшается из-за окисления.

Посмотрите сравнение: ультразвуковая экстракция и обычная мацерация

Видео ниже демонстрирует превосходство обработки ультразвуком, сравнивая ультразвуковую и обычную экстракцию свежих листьев подорожника ланцетного в воде: тогда как обычная мацерация требует 20 дней для получения экстракта с выраженным действием (при этом часто появляется коричневатый оттенок, указывающий на окислительное разложение), ультразвуковая экстракция позволяет получить высококачественный экстракт насыщенного зелёного цвета всего за несколько секунд.

В этом коротком видео мы сравниваем ультразвуковую экстракцию в холодной воде с помощью зондового ультразвукового аппарата Hielscher UP200Ht с традиционной мацерацией в течение 20 дней. Если при обычной мацерации для извлечения биологически активных соединений из свежих листьев подорожника ланцетолистного требуются недели, то ультразвуковая экстракция с помощью зонда высвобождает их за считанные секунды. При сравнении экстракта, полученного традиционной мацерацией, с ультразвуковым экстрактом видно, что экстракт после ультразвуковой обработки имеет насыщенный зелёный цвет, а мацерат – коричневатый оттенок, указывающий на возможное окислительное разложение биологически активных соединений. Насыщенный зелёный цвет ультразвукового экстракта подорожника ланцетолистного подчёркивает превосходную эффективность ультразвуковой технологии при получении экстракта полного спектра. Ультразвуковая экстракция растительного сырья проходит быстрее, обеспечивает более высокую активность экстракта и большую эффективность. Высокоэффективная ультразвуковая экстракция с помощью UP200Ht позволяет получить экстракт подорожника ланцетолистного полного спектра.

Как обработка ультразвуком интенсифицирует мацерацию?

Обработка ультразвуком значительно интенсифицирует стадию мацерации, вызывая интенсивное микроперемешивание и турбулентность в мацерационной смеси. Обработка ультразвуком может радикально ускорить традиционную мацерацию, которая занимает недели или месяцы, – обеспечивая те же результаты насыщения вкусоароматическими веществами за несколько минут. Как нетермический механический метод, ультразвуковая мацерация усиливает массоперенос и сохраняет термолабильные биологически активные соединения, такие как летучие вещества, полифенолы и другие фитохимические вещества. Это делает ультразвуковую мацерацию уникальным методом быстрого и эффективного производства высококачественных мацератов.
Ещё одно преимущество ультразвуковой мацерации – использование свежего растительного сырья. При традиционной мацерации можно использовать свежее сырьё, но оно подвержено микробной порче, поскольку растительный материал должен оставаться в масле в течение очень длительного времени. Ультразвуковая мацерация – быстрый процесс продолжительностью несколько минут, поэтому длительного периода для роста микроорганизмов нет. Кроме того, хорошо известно, что ультразвуковая кавитация разрушает и инактивирует микробные клетки и тем самым способствует стабильности мацерата.

Показано, что масла, ароматизированные ультразвуком, такие как оливковое масло extra virgin или подсолнечное масло, обладают более высокой стабильностью, поскольку добавленные антиоксиданты из трав уменьшают первичное окисление жирных кислот. Орегано, тимьян, острый перец чили, чеснок, лавр, базилик, листья оливы, шалфей, подорожник ланцетный, лаванда, розмарин, мята, лимон, апельсин, а также другие плоды, листья, цветки, корни, семена и кора богаты эфирными маслами, полифенолами, флавоноидами и другими биологически активными соединениями. Ультразвуковая мацерация и ароматизация – эффективный, быстрый и безопасный метод улучшения пищевых масел, обеспечивающий более высокое содержание антиоксидантов и полифенолов, улучшенную окислительную стабильность и богатый вкусоароматический профиль.

Преимущества ультразвуковой ароматизации:

Полное извлечение вкусоароматических веществ
Быстрый процесс
Нетермический, щадящий процесс
Без растворителей

Придание пищевым маслам вкуса и аромата посредством ультразвуковой мацерации – действенный и быстрый процесс улучшения масел и производства так называемых «деликатесных масел». Обеспечивая более широкий спектр вкусов и ароматов, ультразвуковая ароматизация дополнительно повышает ценность масляных продуктов.

В видео показана экстракция измельчённого высушенного розмарина в водно-этанольной смеси при низкой температуре с помощью зондового ультразвукового гомогенизатора Hielscher UP400St. Hielscher UP400St – высокопроизводительный ультразвуковой процессор для различных задач, включая пробоподготовку и экстракцию.

Промышленные ультразвуковые аппараты для обработки растительных масел

Мощные ультразвуковые процессоры уже широко применяются в пищевой промышленности для извлечения вкусоароматических веществ и биологически активных соединений, эмульгирования масел с жидкостями на водной основе и гомогенизации различных материалов. При производстве ароматизированных пищевых масел экстракция с применением ультразвука позволяет получать высококачественные масла с интенсивным, полным вкусоароматическим профилем. При этом ультразвуковая мацерация и ароматизация зарекомендовали себя как быстрый, удобный, безопасный и экономически эффективный метод.
Для мацерации с применением ультразвука, извлечения вкусоароматических веществ и ароматизации можно использовать цельные специи (то есть листья, цветки, семена, кору и т. д.), измельчённые специи (то есть порошок), эфирные масла или олеорезин.
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые аппараты – от лабораторных и настольных до полностью промышленных систем с производительностью обработки в несколько тонн в час.
Таблица ниже даёт представление о приблизительной производительности обработки наших ультразвуковых аппаратов:

Объём партии	Расход	Рекомендуемые устройства
от 1 до 500mL	от 10 до 200mL/min	UP100H
от 10 до 2000mL	от 20 до 400mL/min	UP200Ht, UP400St
от 0,1 до 20L	от 0,2 до 4L/min	UIP2000hdT
от 10 до 100L	от 2 до 10L/min	UIP4000hdT
не применимо	от 10 до 100L/min	UIP16000
не применимо	больше	кластер из UIP16000hdT

Свяжитесь с нами! / Задайте нам вопрос!

Литература / Ссылки

Manganiello R., Pagano M., Nucciarelli D., Ciccoritti R., Tomasone R., Di Serio M.G., Giansante L., Del Re P., Servili M., Veneziani G. (2021): Влияние ультразвуковой технологии на качественные свойства итальянского оливкового масла extra virgin. 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): Биодоступность биологически активных пищевых соединений: сложный путь к биологической эффективности. British Journal of Clinical Pharmacology 2013 Mar; 75(3): 588–602.
Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Периодическая и непрерывная экстракция листьев больдо (Peumus boldus Mol.) с применением ультразвука. 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): Определение фитохимического профиля экстрактов цветков и листьев Sambucus nigra L. и их антимикробный потенциал против патогенов миндального дерева. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Импульсная экстракция с применением ультразвука как метод, альтернативный традиционной мацерации, для извлечения полифенольной фракции почек Ribes nigrum: новая категория пищевых добавок, предложенная проектом FINNOVER. Foods. 8. 466; 2019
Antonia Tamborrino, Agnese Taticchi, Roberto Romaniello, Claudio Perone, Sonia Esposto, Alessandro Leone, Maurizio Servili (2021): Оценка компоновки установки для экстракции оливкового масла с внедрением мощного ультразвукового аппарата. Ultrasonics Sonochemistry, том 73, 2021.

Связанные темы

Часто задаваемые вопросы об ультразвуковой мацерации и ароматизации

Что такое ультразвуковая мацерация и чем она отличается от традиционной мацерации?

Ультразвуковая мацерация (также известная как экстракция с применением ультразвука) – метод интенсификации процесса, использующий звуковые волны высокой интенсивности для ускорения извлечения вкусоароматических соединений, эфирных масел и биологически активных фитохимических веществ из растительного сырья в растворитель, например пищевое масло. В отличие от традиционной холодной мацерации, основанной на медленной диффузии и способной занимать недели или месяцы, ультразвуковая кавитация быстро разрушает клеточные стенки растений. Это высвобождает соединения за минуты или часы, обеспечивая значительно более быстрый процесс, более высокий выход и экстракт с более выраженным действием.

Каковы основные преимущества использования обработки ультразвуком для придания пищевым маслам вкуса и аромата?

Ультразвуковая ароматизация предлагает производителям масел несколько ключевых преимуществ:

Быстрая обработка: Сокращает время настаивания с недель до минут.
Нетермическая обработка без растворителей: Сохраняет чувствительные к нагреву летучие соединения и нежные вкусы и ароматы без использования вредных растворителей.
Более высокий выход и биодоступность: Максимально увеличивает извлечение полифенолов, антиоксидантов и эфирных масел, обеспечивая их равномерное диспергирование в масляной матрице для лучшего усвоения.
Повышенная стабильность: Извлечённые из растительного сырья (например, розмарина или тимьяна) природные антиоксиданты помогают предотвращать первичное окисление жирных кислот, продлевая срок хранения масла.
Микробиологическая безопасность: Быстрый процесс сводит к минимуму риск микробной порчи, а ультразвуковая кавитация может способствовать инактивации определённых микробных клеток.

Какие виды пищевых масел и растительного сырья лучше всего подходят для ультразвуковой мацерации?

Ультразвуковая мацерация отличается высокой универсальностью и подходит практически для любого пищевого масла-носителя, включая оливковое масло extra virgin, масло авокадо, подсолнечное масло, рапсовое масло (канола) и кокосовое масло. Для настаивания можно использовать широкий спектр растительного сырья, например базилик, розмарин, тимьян, перец чили, чеснок, лаванду, цветки бузины, цитрусовые и различные специи. Эффективно использовать можно как свежее, так и высушенное растительное сырьё, а также порошки и олеорезины.

Является ли ультразвуковая мацерация нетермическим процессом? Почему это важно?

Да, ультразвуковая мацерация считается нетермическим, или «холодным», методом обработки. Хотя сам процесс может вызывать небольшой локальный нагрев за счёт акустической энергии, его тщательно контролируют, чтобы общий нагрев оставался низким и предотвращалось термическое разложение чувствительных соединений. Это имеет решающее значение для извлечения летучих ароматических веществ, эфирных масел и термолабильных биологически активных соединений (таких как определённые витамины и антиоксиданты), которые иначе разрушились бы или испарились при использовании традиционных методов экстракции с нагревом.

Как ультразвуковая мацерация улучшает стабильность настоянных масел и продлевает срок их хранения?

Помимо простого насыщения вкусоароматическими веществами, ультразвуковая мацерация извлекает богатые антиоксидантами природные соединения (такие как полифенолы и флавоноиды) из растительного сырья, например розмарина, орегано и листьев оливы, непосредственно в масло. Эти антиоксиданты действуют как природные консерванты, нейтрализуя свободные радикалы и значительно снижая первичное окисление жирных кислот масла, тем самым повышая его окислительную стабильность и продлевая срок хранения.

Можно ли масштабировать ультразвуковую мацерацию от лабораторного уровня до полноценного промышленного производства?

Безусловно. Технология ультразвуковой экстракции полностью масштабируема. Hielscher Ultrasonics предлагает полный ассортимент ультразвуковых аппаратов: от компактных лабораторных устройств (например, UP100H) для исследований, разработок и небольших партий до пилотных систем (например, UIP2000hdT) и надёжных промышленных процессоров для обработки в потоке (например, UIP4000hdT, UIP16000), способных обрабатывать несколько тонн масла в час. Это обеспечивает беспрепятственный перенос технологии и стабильные результаты от лабораторного стола до полномасштабного производства.

Безопасно ли использовать ультразвуковую мацерацию для производства деликатесных масел или масел «холодного настаивания», предназначенных для употребления в пищу?

Да, это безопасный метод, широко применяемый в пищевой промышленности. Поскольку процесс протекает без растворителей и является нетермическим, он соответствует стандартам «чистой этикетки». Извлечённые растительные вещества и полученные настоянные масла сохраняют свои природные свойства и пригодность для пищевого применения. Ультразвуковые аппараты, используемые при обработке пищевых продуктов, оснащены компонентами гигиенического исполнения (часто из нержавеющей стали, пригодной для контакта с пищевыми продуктами) и легко поддаются очистке и санитарной обработке для соблюдения строгих требований к безопасности пищевых продуктов.

Что такое мацерация?

Традиционная мацерация, при которой масла, такие как оливковое или подсолнечное, насыщаются ароматическими соединениями и эфирными маслами растительного сырья (например, специй, трав, фруктов и т. д.), представляет собой процесс настаивания посредством замачивания растительного материала в масле. Это очень медленный процесс, занимающий от нескольких недель до нескольких месяцев, поскольку массоперенос между твёрдым растительным сырьём и маслом происходит медленно. Ещё один фактор, обусловливающий медленное протекание традиционной мацерации, – температура во время мацерации. При холодном настаивании суспензию растительного сырья в масле выдерживают при комнатной температуре, чтобы предотвратить термическое разложение чувствительных летучих соединений, олеорезинов и эфирных масел. Эти факторы замедляют процесс и делают его очень длительным.
Мацерацию можно использовать для настаивания пищевых масел, а также масел и настоек для ухода за кожей, лекарственных настоек и алкогольных напитков. К распространённым травам и специям, используемым для мацерации масел и настоек, относятся мята, базилик, перец чили, розмарин, тимьян, ваниль, корица, лаванда, цветки бузины, календула, зверобой, облепиха и многие другие.
Для мацерации обычно используют оливковое, подсолнечное, кокосовое, рапсовое, льняное, конопляное масло или масло жожоба. Для приготовления настоек или алкогольных напитков в качестве жидкости используют спирт.

Что такое эфирные масла?

Эфирное масло – концентрированная гидрофобная жидкость, содержащая летучие химические соединения растительного происхождения. Эфирные масла также известны как летучие масла, ароматические масла, aetherolea. Эфирные масла часто называют по растению, из которого они извлечены, например розовое масло, масла чайного дерева или бергамотовое масло. Эфирные масла называются по-английски «essential», поскольку содержат «эссенцию» аромата растения. Применительно к эфирным маслам термин «essential» не означает, что масло является незаменимым соединением, как в терминах «незаменимая аминокислота» или «незаменимая жирная кислота», которые называются так потому, что необходимы определённому живому организму в питании. Эфирные масла получают дистилляцией, гидродистилляцией, экстракцией растворителем или прессованием. Обработка ультразвуком часто используется для интенсификации и повышения скорости экстракции, а также увеличения выхода эфирного масла.
Узнайте больше об ультразвуковой гидродистилляции эфирных масел!

Что такое олеорезины?

Олеорезины представляют собой природное сочетание масла и смолы в растениях. Олеорезины – высококонцентрированные полутвёрдые экстракты, состоящие из смолы, растворённой в эфирном и/или жирном масле (триглицеридах).
В отличие от эфирных масел, олеорезины богаты более тяжёлыми, менее летучими и липофильными соединениями, такими как смолы, воски, жиры и жирные масла.
Олеорезины можно получать из пряностей, таких как базилик, стручковый перец, кардамон, семена сельдерея, кора корицы, бутоны гвоздики, пажитник, пихтовый бальзам, имбирь, жамбу, ладанник, мускатный цвет, майоран, мускатный орех, петрушка, перец (чёрный/белый), пимента (душистый перец), розмарин, шалфей, чабер, тимьян, куркума, ваниль и листья вест-индского лавра. Используемые растворители являются неводными и могут быть полярными (то есть спиртами) или неполярными (то есть углеводородами, диоксидом углерода). Метод ультразвуковой экстракции совместим с этими растворителями и повышает скорость экстракции и выход.
Как эфирные масла, так и олеорезины – превосходные природные вещества, которые можно добавлять в различные продукты питания и напитки в качестве концентрированного вкусоароматического ингредиента. Эфирные масла и олеорезины выделяют из растений посредством экстракции (например, экстракции с применением ультразвука) и последующей дистилляции. Травы, специи и другое растительное сырьё используются в качестве исходных материалов для производства эфирных масел и олеорезинов.