Ultrazvočna proizvodnja aromatičnih sestavin

Ultrazvočna ekstrakcija arom je zelo učinkovit in trajnosten proces, ki poveča izkoristek ter hkrati znatno skrajša čas obdelave. Ultrazvočna tehnologija z uporabo varnih, zelenih topil omogoča zeleno metodo ekstrakcije z izboljšano energijsko učinkovitostjo, zato je okolju prijazna alternativa tradicionalnim tehnikam ekstrakcije.

Rastlinski izvlečki – izboljšani s sonikacijo

Ultrazvočna ekstrakcija je komercialno uveljavljena tehnika za proizvodnjo visokokakovostnih izvlečkov za živilsko industrijo in industrijo pijač ter farmacevtsko in kozmetično industrijo.
“Z uporabo ultrazvoka je zdaj mogoče popolne ekstrakcije izvesti v nekaj minutah z visoko ponovljivostjo, pri čemer se zmanjša poraba topila, poenostavita ravnanje in nadaljnja obdelava, doseže večja čistost končnega izdelka, odpravi naknadna obdelava odpadne vode in porabi le del energije iz fosilnih virov, ki je običajno potrebna za konvencionalno metodo ekstrakcije, kot so Soxhletova ekstrakcija, maceracija ali Clevengerjeva destilacija. Več skupin sestavin živil, kot so arome, pigmenti, antioksidanti ter druge organske in mineralne spojine, je bilo učinkovito ekstrahiranih, analiziranih in formuliranih iz različnih matriksov (predvsem živalskih tkiv, mikroalg, kvasovk, živil in rastlinskih materialov).” [Chemat et al. 2017]

Ultrazvočna ekstrakcija se uporablja za pridobivanje izolatov iz rastlinskih surovin. Video prikazuje učinkovito ekstrakcijo aromatičnih spojin iz čilijevih kosmičev z UP200Ht.

Hielscher Ultrasonics je kot vodilno podjetje na trgu vzpostavil obsežno zbirko znanja o procesih ultrazvočne ekstrakcije, vključno z ekstrakcijo začimb, zelišč, cvetov, sadja in zelenjave za proizvodnjo arom in dišav. Hielscher Ultrasonics je pridobil poglobljeno znanje o ekstrakciji različnih rastlinskih materialov, kot so kava, žafran, grozdje (vino), hrast, čajni listi, sivka, meta, stevija, čiliji, vanilja, kakav, listi bolda, in številni drugi.
Procese ultrazvočne ekstrakcije je mogoče izvajati s skoraj katerim koli topilom, kot so voda, alkohol, vodna raztopina etanola, glicerol, olja, izopropanol, heksan, benzen itd.
Pri proizvodnji arom, dišav in aktivnih sestavin, ki se bodo uporabljale kot sestavine v živilski industriji in industriji pijač ter farmacevtski, kozmetični in parfumski industriji, je uporaba nenevarnih, zelenih topil, kot sta voda in alkohol, velika prednost.

Oblike ultrazvočne ekstrakcije:

• Sonikacija
• Termosonikacija
• Manosonikacija
• Termomanosonikacija
• Ultrazvočna Soxhletova ekstrakcija (Sono-Soxhet)
• Ultrazvočna superkritična ekstrakcija

Ultrazvočna metoda v primerjavi z večino konvencionalnih procesov ekstrakcije, npr. maceracijo, omogoča boljšo ekstrakcijo glede časa procesa, večjega izkoristka, večjih prihrankov energije, čistosti, varnosti in kakovosti izdelka. Zlasti pri proizvodnji dodatkov za živila, pijače ter farmacevtske in kozmetične izdelke je zelena tehnika ultrazvočne ekstrakcije velika prednost z vidika varnosti izdelkov.

Prozorne emulzije arom

Emulzije so pogost dodatek za izboljšanje funkcionalnih lastnosti živil in pijač glede arome, hranilne vrednosti in stabilnosti. Zlasti pri formuliranju pijač je bistrost pomemben dejavnik, saj mora končni izdelek izpolnjevati ne le standarde kakovosti in hranilne vrednosti, temveč tudi optične standarde. Pri bistrih pijačah in živilih to pomeni, da emulzijski dodatek ne sme ovirati doseganja zastavljenega cilja glede končne kakovosti. Pri tem je bistro emulzijo lažje obdelovati. Nanoemulzije so zaradi svoje velikosti prozorne in prosojne (vsaj za prosto oko). Zaradi visoke kinetične stabilnosti, nizke viskoznosti, visoke prozornosti ter visoke odpornosti proti sedimentaciji, smetanjenju, koalescenci in flokulaciji se pogosto uporabljajo kot sestavine.
Večje kot so kapljice / delci, bolj moten je končni izdelek. Pri formuliranju bistrih pijač daje uporaba bistre emulzije z nanokapljicami najboljše rezultate. Ultrazvočno emulgiranje omogoča proizvodnjo emulzij W/O, O/W, inverznih emulzij ter dvojnih ali večkratnih emulzij W/O/W s kapljicami v nanometrskem območju (tako imenovanih miniemulzij, nanoemulzij, ultrafinih emulzij ali submikronskih emulzij). Velikost kapljic je mogoče prilagajati in nadzorovati s parametri ultrazvočnega procesa. Sonikatorje Hielscher je mogoče natančno krmiliti za optimalne in ponovljive rezultate procesa.

Hielscher je z izdelkom MultiPhaseCavitator razvil edinstven vložek za pretočno celico, ki še dodatno izboljša ultrazvočno emulgiranje.
Kliknite tukaj in preberite več o izdelku MultiPhaseCavitator!
Kliknite tukaj in preberite več o ultrazvočnem emulgiranju!

Enkapsulacija arom z ultrazvokom

Uporaba liposomov v farmacevtskih in živilskih izdelkih nenehno narašča. Liposomi se lahko uporabljajo kot nosilci aktivnih molekul, npr. hranil in zdravil. S sonikacijo je mogoče liposome tvoriti z emulgiranjem suspenzije lipidov v vodi ali s sonikacijo multilamelarnih veziklov (MLVs). Pri ultrazvočnem emulgiranju se lipidni dvosloji razbijejo na manjše fragmente, ki se nato sami sestavijo v majhne unilamelarne vezikle (SUVs), sestavljene iz fosfolipidov. Med procesom sonikacije je mogoče aktivne sestavine enkapsulirati v liposome.
Kliknite tukaj in izvedite več o ultrazvočni proizvodnji liposomov!

Sistemi za ultrazvočno ekstrakcijo

Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših najbolj priljubljenih sistemov za ultrazvočno ekstrakcijo:

Ultrazvočna superkritična ekstrakcija

Ekstrakcija s superkritičnimi fluidi in superkritičnim CO2 je ena najpomembnejših tehnik ekstrakcije pri proizvodnji arom in dišav.
Superkritični ogljikov dioksid je selektivno topilo z nastavljivo gostoto. Njegova selektivnost in sposobnost raztapljanja sta odvisni od spremenljive gostote, na katero je mogoče vplivati s tlakom in temperaturo.
S kombiniranjem superkritične ekstrakcije in sonikacije je mogoče uporabljati topila živilske kakovosti, kot sta alkohol ali voda, ter kljub temu dosegati visoke hitrosti ekstrakcije in velike izkoristke.
Uporabite spodnji obrazec za več informacij o naših sistemih za ultrazvočno ekstrakcijo in njihovi uporabi!

V spodnjem videoposnetku si oglejte primerjavo ultrazvočne ekstrakcije in konvencionalne maceracije svežih listov ozkolistnega trpotca v vodi. Sonikacija v nekaj sekundah proizvede močan izvleček ozkolistnega trpotca, poleg tega pa tudi barva izvlečka kaže na razliko v kakovosti. Medtem ko je ultrazvočni izvleček temno zelene barve, ima izvleček po 20 dneh maceracije rjavkasto barvo, ki kaže na oksidativno razgradnjo bioaktivnih spojin.
 

V tem kratkem videoposnetku primerjamo ultrazvočno ekstrakcijo s hladno vodo s sonikatorjem Hielscher UP200Ht s sondo in tradicionalno 20-dnevno maceracijo. Medtem ko običajna maceracija za ekstrakcijo bioaktivnih spojin iz svežih listov ozkolistnega trpotca potrebuje več tednov, jih ultrazvočna ekstrakcija s sondo sprosti v le nekaj sekundah. Primerjava tradicionalno maceriranega in ultrazvočno pridobljenega izvlečka pokaže, da je sonikirani izvleček temno zelene barve, macerirani pa ima rjavkast odtenek, kar nakazuje oksidativno razgradnjo bioaktivnih spojin. Temno zelena barva ultrazvočno pridobljenega izvlečka ozkolistnega trpotca poudarja večjo učinkovitost ultrazvočne tehnologije pri pridobivanju izvlečka s celotnim spektrom spojin. Ultrazvočna ekstrakcija rastlinskih snovi je hitrejša in učinkovitejša ter daje močnejše izvlečke. Zelo učinkovita ultrazvočna ekstrakcija z UP200Ht omogoča pridobivanje izvlečka ozkolistnega trpotca s celotnim spektrom spojin.

 

---

---