Ultraljudsbaserad produktion av aromingredienser

Ultraljudsextraktion av aromämnen är en mycket effektiv och hållbar process som ökar utbytet samtidigt som bearbetningstiden minskas avsevärt. Genom att använda säkra, miljövänliga lösningsmedel erbjuder ultraljudstekniken en miljövänlig extraktionsmetod med förbättrad energieffektivitet, vilket gör den till ett miljövänligt alternativ till traditionella extraktionstekniker.

Växtextrakt – förbättrade genom sonikering

Ultraljudsextraktion är en kommersialiserad teknik för produktion av högkvalitativa extrakt för livsmedels- och dryckesindustrin, läkemedelsindustrin och kosmetikindustrin.
”Med ultraljud kan fullständiga extraktioner nu genomföras på några minuter med hög reproducerbarhet, vilket minskar förbrukningen av lösningsmedel, förenklar hantering och upparbetning, ger högre renhet hos slutprodukten, eliminerar efterbehandling av avloppsvatten och förbrukar endast en bråkdel av den fossila energi som normalt behövs för en konventionell extraktionsmetod såsom Soxhletextraktion, maceration eller Clevengerdestillation. Flera klasser av livsmedelskomponenter, såsom aromämnen, pigment, antioxidanter och andra organiska föreningar och mineralföreningar, har effektivt extraherats, analyserats och formulerats från en mängd olika matriser (främst animaliska vävnader, mikroalger, jästsvampar, livsmedel och växtmaterial).” [Chemat et al. 2017]

Ultraljudsextraktion används för att framställa isolat ur växtmaterial. Videon visar effektiv extraktion av smakämnen ur chiliflingor med UP200Ht.

Som marknadsledare har Hielscher Ultrasonics byggt upp en bred kunskapsbas om ultraljudsextraktionsprocesser, inklusive extraktion av kryddor, örter, blommor, frukter och grönsaker för produktion av arom- och doftämnen. Hielscher Ultrasonics har förvärvat djupgående kunskap om extraktion av olika växtmaterial såsom kaffe, saffran, druvor (vin), ek, teblad, lavendel, mynta, stevia, chilipeppar, vanilj, kakao, boldoblad, och många andra.
Ultraljudsextraktionsprocesser kan utföras med nästan vilka lösningsmedel som helst, såsom vatten, alkohol, etanol i vattenlösning, glycerin, oljor, isopropanol, hexan, bensen osv.
Vid produktion av aromämnen, doftämnen och aktiva komponenter som ska användas som ingredienser inom livsmedels- och dryckesindustrin, läkemedelsindustrin, kosmetikindustrin och parfymindustrin är användningen av ofarliga, miljövänliga lösningsmedel såsom vatten och alkohol en stor fördel.

Former av ultraljudsextraktion:

• Sonikering
• Termosonikering
• Manosonikering
• Termomanosonikering
• Ultraljudsassisterad Soxhletextraktion (Sono-Soxhet)
• Ultraljudsassisterad superkritisk extraktion

Ultraljudsmetoden ger bättre extraktion än de flesta konventionella extraktionsprocesser, t.ex. maceration, vad gäller processtid, högre utbyte, större energibesparingar, renlighet, säkerhet och produktkvalitet. Särskilt vid produktion av tillsatser för livsmedel, drycker, läkemedel och kosmetika innebär den miljövänliga ultraljudsextraktionstekniken en stor fördel när det gäller produktsäkerhet.

Transparenta aromemulsioner

Emulsioner är en vanlig tillsats för att ge livsmedel och drycker funktionella egenskaper avseende smak, näringsvärde och stabilitet. Särskilt vid formulering av drycker är klarheten en viktig faktor, eftersom slutprodukten måste uppfylla såväl kvalitets- och näringskrav som optiska krav. För klara drycker och livsmedel innebär detta att emulsionstillsatsen inte bör motverka det avsedda kvalitetsmålet för slutprodukten. En klar emulsion är därmed lättare att bearbeta. På grund av sin storlek är nanoemulsioner transparenta och genomskinliga (åtminstone för blotta ögat). Tack vare sin höga kinetiska stabilitet, låga viskositet, höga transparens och höga stabilitet mot sedimentering, gräddsättning, koalescens och flockning används de i stor utsträckning som ingredienser.
Ju större dropp- / partikelstorleken är, desto mer ogenomskinlig blir slutprodukten. Vid formulering av klara drycker ger användning av en klar emulsion med nanodroppar de bästa resultaten. Ultraljudsemulgering gör det möjligt att framställa W/O-emulsioner, O/W-emulsioner, inversa emulsioner samt dubbla eller multipla W/O/W-emulsioner med droppar i nanostorleksområdet (så kallade miniemulsioner, nanoemulsioner, ultrafina emulsioner eller submikronemulsioner). Droppstorleken kan justeras och styras med ultraljudsprocessens parametrar. Hielschers sonikatorer kan styras exakt för optimala och reproducerbara processresultat.

Med MultiPhaseCavitator har Hielscher utvecklat en unik insats för flödesceller för att ytterligare förbättra ultraljudsemulgeringen.
Klicka här för att läsa mer om MultiPhaseCavitator!
Klicka här för att läsa mer om ultraljudsemulgering!

Inkapsling av smakämnen med ultraljud

Användningen av liposomer i läkemedel och livsmedel ökar kontinuerligt. Liposomer kan användas som bärare för aktiva molekyler, t.ex. näringsämnen och läkemedel. Med sonikering kan liposomer bildas genom emulgering av en lipid/vatten-suspension eller genom sonikering av multilamellära vesiklar (MLVs). Under ultraljudsemulgeringen bryts lipiddubbelskikt upp i mindre fragment, som sedan spontant bildar små unilamellära vesiklar (SUVs) bestående av fosfolipider. Under sonikeringsprocessen kan aktiva ingredienser kapslas in i liposomerna.
Klicka här för att lära dig mer om framställning av liposomer med ultraljud!

Ultraljudsextraktionssystem

Tabellen nedan ger en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra mest populära ultraljudsextraktionssystem:

Superkritisk extraktion med ultraljud

Extraktion med superkritiska fluider och superkritisk CO2 hör till de viktigaste extraktionsteknikerna för framställning av smak- och doftämnen.
Superkritisk koldioxid är ett selektivt lösningsmedel med justerbar densitet. Dess selektivitet och lösningsförmåga beror på den variabla densiteten, som kan påverkas genom tryck och temperatur.
Genom att kombinera superkritisk extraktion med sonikering blir det möjligt att använda lösningsmedel av livsmedelskvalitet, såsom alkohol eller vatten, och ändå uppnå höga extraktionshastigheter och höga utbyten.
Använd formuläret nedan för att få mer information om våra ultraljudsextraktionssystem och deras tillämpningar!

Se en jämförelse mellan ultraljudsextraktion och konventionell maceration av färska svartkämpeblad i vatten i videon nedan. Sonikering ger inte bara ett potent svartkämpeextrakt inom några sekunder, utan extraktets färg visar också en kvalitetsskillnad. Medan ultraljudsextraktet har en djupgrön färg har extraktet som macererats i 20 dagar en brunaktig färg som tyder på oxidativ nedbrytning av de bioaktiva föreningarna.
 

I denna korta video jämför vi ultraljudsextraktion i kallt vatten med sondultraljudsapparaten Hielscher UP200Ht med traditionell maceration under 20 dagar. Medan konventionell maceration kräver veckor för att extrahera bioaktiva föreningar ur färska svartkämpeblad, frigör ultraljudsextraktion med sond dem på bara några sekunder. Vid jämförelse av det traditionellt macererade extraktet med ultraljudsextraktet framgår det tydligt att det ultraljudsbehandlade extraktet har en djupgrön färg, medan det macererade extraktet har en brunaktig nyans, vilket tyder på oxidativ nedbrytning av de bioaktiva föreningarna. Den djupgröna färgen hos ultraljudsextraktet av svartkämpe visar ultraljudsteknikens överlägsna effektivitet vid framställning av ett fullspektrumextrakt. Ultraljudsextraktion av växtmaterial är snabbare, ger mer potenta extrakt och är effektivare. Den högeffektiva ultraljudsextraktionen med UP200Ht ger ett fullspektrumextrakt av svartkämpe.

 

---

---