Ultrazvuková extrakcia jedlých olejov
Jedlé oleje majú mnohostranné využitie pri varení a výrobe potravín. Mechanická extrakcia jedlých olejov zabraňuje ich degradácii. Ultrazvuková extrakcia jedlých olejov je vynikajúca metóda na uvoľňovanie olejov zo semien, jadier a plodov. Ako netepelná extrakčná technika poskytuje ultrazvuková extrakcia vysokokvalitné jedlé oleje a vyniká vyššími výťažkami a kratším časom spracovania.
Výroba jedlých olejov intenzifikovaná sonikáciou
Ultrazvuková extrakcia sa široko využíva na uvoľňovanie cenných vnútrobunkových látok z rastlinného materiálu. Medzi cieľové extrahované látky patria lipidy / mastné kyseliny, bielkoviny, vitamíny, polyfenoly a ďalšie bioaktívne zlúčeniny. Ultrazvuková extrakcia jedlých olejov, ako sú okrem iných extra panenský olivový olej, avokádový olej, slnečnicový olej a ľanový olej, ako technika intenzifikácie procesu zvyšuje výťažok extrahovaného oleja (mastných kyselín), skracuje čas extrakcie a znižuje spotrebu rozpúšťadiel alebo ju úplne eliminuje. Ultrazvukom asistovaná extrakcia je netepelná extrakčná technika, ktorej pracovný princíp je založený na jave akustickej kavitácie. Akustická kavitácia, známa aj ako ultrazvuková kavitácia, vytvára intenzívne šmykové sily, ktoré narúšajú bunkové steny a zvyšujú prenos hmoty medzi vnútrom buniek a okolitým rozpúšťadlom. Vďaka tomu je ultrazvuková extrakcia vynikajúcou technikou na uvoľňovanie a izoláciu zlúčenín zachytených v rastlinných bunkách.
- vyšší výťažok
- kratší čas extrakcie
- žiadna alebo znížená spotreba rozpúšťadiel
- netepelný proces
- vysoká nutričná kvalita
- jednoduché a bezpečné používanie
- rýchla návratnosť investície
Ultrazvukový extraktor UIP4000hdT nainštalovaný v lisovni olív na zlepšenie výroby extra panenského olivového oleja
Prípadové štúdie ultrazvukovej extrakcie jedlých olejov
Ultrazvuková extrakcia bola testovaná a jej účinnosť bola preukázaná pri rôznych olejnatých semenách a plodoch.
Ultrazvuková extrakcia slnečnicového oleja
Moradi et al. (2018) skúmali vplyv ultrazvukom asistovanej extrakcie na výťažok oleja a zloženie živín z lúpaných a nelúpaných slnečnicových semien. Použili sonikátor UP400S (400 wattov, 24kHz) na extrakciu slnečnicového oleja zo slnečnicových semien s použitím n-hexánu ako rozpúšťadla.
Na vyhodnotenie výsledkov extrakcie sa olej extrahoval aj konvenčnou vsádzkovou extrakciou rozpúšťadlom a Soxhletovou extrakciou, pričom sa pri všetkých extrakčných metódach použil n-hexán.
Ultrazvuková extrakcia slnečnicového oleja poskytla najvyššie výťažky oleja, a to 45,44 ± 0,27% z nelúpaných a 23,71 ± 0,22% z lúpaných slnečnicových semien. V slnečnicových šrotoch po ultrazvukovej extrakcii zostalo menej ako 4% zvyškového oleja pri nelúpaných a menej ako 5% pri lúpaných slnečnicových semenách.
Čas potrebný na extrakciu sa pri použití ultrazvukovej extrakcie skrátil na iba 105 min, zatiaľ čo Soxhletova extrakcia vyžadovala 6 hodín a vsádzková extrakcia rozpúšťadlom vyžadovala čas spracovania 10 hodín.
Analýza plynovou chromatografiou ukázala, že ultrazvukom asistovaná extrakcia výrazne zlepšuje kvalitu extrahovaných olejov a kyseliny α-linolénovej.
Plynový chromatogram oleja extrahovaného z lúpaných slnečnicových semien pomocou ultrazvuku
Autori štúdie a grafu: Moradi et al. 2018
Ultrazvuková extrakcia extra panenského olivového oleja
Servili et al. (2019) integrovali sonikátor s výkonom 4kW UIP4000hdT do konvenčnej linky na malaxáciu pri výrobe olivového oleja. Mechanické spracovanie olivovej pasty sonikáciou zlepšuje výkonnosť extrakčného procesu a zvyšuje extrakčnú kapacitu lisovní olív. Keďže tlak je dôležitým faktorom, sonikácia sa vykonávala pomocou ultrazvukovej prietokovej cely s kaskatródou pri tlaku 3,5 bar. Ultrazvuková extrakcia nespôsobila žiadne zmeny hlavných legislatívne stanovených parametrov kvality a pri zvýšenom tlaku 3,5 bar preukázala pozitívny vplyv na fenolové zloženie extra panenského olivového oleja (EVOO). Ultrazvukom asistovaná malaxácia olivovej pasty vedie k vyšším výťažkom a zlepšenému fenolovému zloženiu EVOO.
Kliknite sem a prečítajte si viac o ultrazvukom asistovanej malaxácii extra panenského olivového oleja!
Ultrazvuková extrakcia avokádového oleja
Martinez-Oadilla a kol. (2018) vo svojej štúdii preukázali, že sonikácia pomocou zariadenia UIP1000hdT (20kHz, 1000W) pri spracovaní nemalaxovaného avokádového pyré zlepšila extrahovateľnosť, čím sa získalo o 15–24% viac oleja.
Kliknite sem a prečítajte si viac o ultrazvukovej extrakcii avokádového oleja!
Ultrazvuková extrakcia ľanového oleja
Gutte a kol. (2015) použili ultrazvuk na extrakciu oleja z mletých ľanových semien s použitím n-hexánu ako rozpúšťadla. Ako alternatívne rozpúšťadlá možno použiť dichlórmetán, petroléter alebo etanol. Ultrazvuková extrakcia zvýšila výťažok extrakcie o 11,5% pri použití podobného množstva rozpúšťadla ako pri konvenčnej extrakcii. Chromatografická analýza ukázala, že ultrazvuková extrakcia nemala žiadne významné účinky na kyselinu α-linolénovú (ω-3), ako je napríklad degradácia. Štúdia ukazuje, že sonikácia zvyšuje výťažok extrakcie jedlého oleja a skracuje čas extrakcie pri zachovaní vysokej výživovej hodnoty ľanového oleja.
Synergické účinky ultrazvukovej extrakcie oleja
Ultrazvukovú extrakciu možno použiť ako samostatnú metódu na uvoľnenie oleja zo semien a plodov bohatých na olej alebo ju možno integrovať či dodatočne začleniť do konvenčných / už existujúcich zariadení na výrobu jedlých olejov s cieľom zvýšiť výťažok a kvalitu oleja. Systémy ultrazvukovej extrakcie možno ľahko inštalovať ako predúpravu pred malaxáciou alebo následné spracovanie po nej, v kombinácii so Soxhletovou extrakciou alebo za mechanickým lisom na olej či závitovkovým lisom.
Extrakčné zariadenia Hielscher Ultrasonics sa ľahko inštalujú, vyžadujú len veľmi málo priestoru (malú pôdorysnú plochu), a preto ich možno dodatočne začleniť do existujúcich olejární. Vďaka robustnosti a priemyselnému vyhotoveniu sú priemyselné ultrazvukové zariadenia Hielscher skonštruované na prevádzku 24/7 pri veľkom zaťažení a v náročných prostrediach.
Zvýšte výťažok a kvalitu svojho oleja s Hielscher Ultrasonics!
UIP4000hdT, výkonný ultrazvukový procesor s výkonom 4kW na extrakciu jedlých olejov
Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory na výrobu jedlých olejov
Na spracovanie jedlých olejov v potravinárskej kvalite na priemyselnej úrovni sú potrebné vysokovýkonné ultrazvukové zariadenia na spracovanie veľkých objemových tokov olejnatých semien v kontinuálnom prietokovom systéme. Hielscher Ultrasonics je dôveryhodný dodávateľ vysokovýkonných ultrazvukových extrakčných zariadení s dlhoročnými skúsenosťami, ktorého zariadenia sú integrované do potravinárskych výrobných prevádzok na celom svete.
Sofistikované ultrazvukové zariadenia Hielscher Ultrasonics možno presne ovládať a poskytujú obsluhe plnú kontrolu nad dôležitými procesnými parametrami, ako sú amplitúda, tlak, teplota a čas sonikácie.
Rozsiahly sortiment príslušenstva, ako sú sonotródy (sondy), zosilňovacie nadstavce, prietokové reaktory a ďalšie doplnky, umožňuje nakonfigurovať systém ultrazvukovej extrakcie špecificky pre spracovávanú surovinu a požadovaný výstup.
Vysokovýkonné ultrazvukové zariadenia Hielscher Ultrasonic ľahko spracúvajú suspenzie s vysokým obsahom pevných látok, čo znamená vysoký pomer pevných látok (semien) k rozpúšťadlu
Regulácia teploty počas ultrazvukového spracovania
Keďže ultrazvukom asistovaná extrakcia je netermická metóda spracovania, možno zabrániť tepelnej degradácii tepelne citlivých výživových zložiek. Ultrazvukové prietokové reaktory Hielscher sú vybavené chladiacim plášťom na odvádzanie tepla. Okrem toho možno prívod energie presne prispôsobiť optimálnym podmienkam spracovania, napríklad použitím pulzného režimu ultrazvukového extraktora. Ultrazvuková extrakcia jedlých olejov pri nízkych teplotách zabraňuje tepelne vyvolanému rozkladu extrahovaných olejov a minimalizuje stratu bioaktívnych zlúčenín.
Monitorovanie ultrazvukového procesu
Všetky digitálne ultrazvukové prístroje Hielscher – od laboratórnych až po priemyselné – sú vybavené inteligentným softvérom, ktorý umožňuje jednoducho a presne riadiť, monitorovať a preverovať ultrazvukový proces. Amplitúdu, limit dodanej energie, pulzné cykly a čas sonikácie možno vopred nastaviť prostredníctvom používateľsky prívetivého softvéru. Farebný dotykový displej umožňuje jednoduchý prístup k ponuke a intuitívne ovládanie. Diaľkové ovládanie prostredníctvom prehliadača umožňuje obsluhe ovládať a monitorovať ultrazvukový systém na diaľku.
Všetky dôležité údaje o ultrazvukovom procese (ako sú amplitúda, teplota, tlak, čistá energia, celková energia, čas a dátum) sa automaticky ukladajú na integrovanú kartu SD. Automatické zaznamenávanie údajov je vysoko cenené v potravinárskom a farmaceutickom priemysle, pretože výrobcovi potravín umožňuje spätne overiť podmienky spracovania ktorejkoľvek sonikovanej šarže. To umožňuje štandardizáciu procesu, trvalo vysokú kvalitu produkcie a zavedenie správnej výrobnej praxe (GMP).
Sonikátor UIP4000hdT na inline spracovanie olejnatých semien na dosiahnutie vyšších výťažkov vysokokvalitných jedlých olejov
Priemyselné sonikátory Hielscher Ultrasonics dokážu dosahovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200µm možno bez problémov nepretržite udržiavať v prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii ultrazvukové sonotródy vyrobené na mieru. Robustnosť ultrazvukových zariadení Hielscher umožňuje prevádzku 24/7 pri vysokom zaťažení a v náročných prostrediach.
Nasledujúca tabuľka uvádza orientačnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem šarže | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | vyšší | zostava zariadení UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórneho cez poloprevádzkové až po priemyselné meradlo.
Literatúra / Referencie
- 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.
Užitočné fakty
Jedlé oleje
Jedlé oleje sú pri izbovej teplote zvyčajne kvapalné, hoci niektoré oleje obsahujúce nasýtené tuky, ako sú kokosový olej, palmový olej a olej z palmových jadier, môžu byť tuhé. Jedlé oleje sú prevažne rastlinné oleje vrátane olejov získavaných z plodov, ako sú olivový a avokádový olej. Rastlinné oleje, ako sú sójový olej, kanolový olej / repkový olej, kukuričný olej, arašidový olej, sezamový olej, slnečnicový olej, požltový olej, palmový olej, horčicový olej, olej z ryžových otrúb, tekvicový olej, kokosový olej a ďalšie oleje zo semien, sa vo veľkej miere používajú na varenie a v dochucovadlách (napr. šalátových dresingoch, marinádach, omáčkach, dipoch atď.). Rastlinné oleje sa bežne používajú pri varení ako alternatíva k živočíšnym tukom, ako sú maslo a bravčová masť.
Margarín je obľúbenou náhradou masla na báze rafinovaných rastlinných olejov (napr. požltového, slnečnicového, sójového, bavlníkového, repkového alebo olivového oleja). Prečítajte si viac o ultrazvukovej výrobe margarínu!
Jedlé oleje, ako sú olivový, repkový, slnečnicový olej alebo olej z hroznových jadier, možno ochucovať lúhovaním aromatických rastlín, napríklad byliniek (napr. rozmarínu, bazalky atď.), ovocia (napr. citrusov, pomarančov, malín), čili papričiek alebo cesnaku. Sonikácia sa používa na obohatenie rastlinných olejov bylinnými extraktmi. Prečítajte si viac o ultrazvukovej macerácii a lúhovaní!
Oleje a tuky – rozdiel: Tuky sú pri izbovej teplote tuhé, zatiaľ čo oleje sú kvapalné. Nenasýtené tuky, ako sú polynenasýtené a mononenasýtené mastné kyseliny, patria do kategórie olejov. Tuky sú prevažne živočíšneho pôvodu a obsahujú najmä nasýtené mastné kyseliny. Bežnými tukmi sú maslo, bravčová masť a loj.