Extracció de fruites per ultrasons: un mètode nou, eficient i verd per extreure nutrients de fruites i verdures

En la indústria alimentària, la biomedicina i altres camps, l'extracció de principis actius de fruites ha estat sempre un pas tecnològic bàsic. Els mètodes d'extracció tradicionals, com l'extracció amb dissolvent i l'extracció per reflux calent, generalment pateixen inconvenients com ara una baixa eficiència d'extracció, un alt consum d'energia, grans quantitats de residus de dissolvent i una fàcil destrucció dels ingredients actius sensibles a la calor-. Amb l'aprofundiment dels conceptes de fabricació ecològica i l'actualització iterativa de les tecnologies, la tecnologia d'extracció d'ultrasons, amb els seus avantatges únics d'alta eficiència, suavitat i respecte al medi ambient, ha sorgit en el camp de l'extracció d'ingredients actius de fruites, convertint-se en un suport tecnològic important per promoure el desenvolupament d'alta-qualitat de la indústria de processos profunds de fruites i hortalisses.

El principi bàsic de l'extracció de fruites per ultrasons és utilitzar els efectes sinèrgics de les ones ultrasòniques-cavitació, vibracions mecàniques i efectes tèrmics-per aconseguir una separació ràpida i eficient dels ingredients actius objectiu de les fruites. Quan els ultrasons es propaguen al sistema d'extracció, desencadenen vibracions violentes de les molècules del mitjà, formant nombroses bombolles diminutes. Aquestes bombolles s'expandeixen i esclaten ràpidament sota la influència dels ultrasons, generant altes temperatures instantànies (fins a milers de graus centígrads) i altes pressions (fins a centenars d'atmosferes), conegudes com a "efecte cavitació". Aquest entorn extrem altera les estructures de cel·lulosa i pectina de les parets cel·lulars del fruit, creant porus a les parets cel·lulars i les membranes, reduint significativament la resistència a la transferència de massa dels components objectiu que es difonen de les cèl·lules al dissolvent d'extracció. Simultàniament, la vibració mecànica dels ultrasons accelera el contacte entre el dissolvent i la matèria primera de la fruita, afavorint la circulació del dissolvent i millorant encara més l'eficiència d'extracció. L'efecte tèrmic suau resultant accelera el moviment molecular i evita la descomposició i la destrucció dels ingredients actius sensibles a la calor-com les vitamines, els polifenols i els flavonoides causats per les altes temperatures, maximitzant la preservació del valor nutricional i la bioactivitat de l'extracte.

En comparació amb les tècniques d'extracció tradicionals, l'extracció de fruites per ultrasons ofereix diversos avantatges significatius. En primer lloc, compta amb una alta eficiència d'extracció i un temps de processament curt. L'efecte de cavitació i l'agitació mecànica dels ultrasons acceleren significativament el procés d'extracció dels components objectiu, normalment reduint el temps d'extracció de diverses hores a desenes de minuts, augmentant l'eficiència d'extracció en un 30%-100%, millorant així significativament l'eficiència de producció i reduint els costos de temps. En segon lloc, proporciona condicions d'extracció suaus, conservant intactes els components efectius. L'extracció per ultrasons no requereix escalfament a alta-temperatura i, generalment, es pot dur a terme a temperatura ambient o inferior, protegint eficaçment l'estabilitat estructural dels components-sensibles a la calor i fàcilment oxidables de les fruites, com ara la vitamina C, les antocianines i els polifenols, donant lloc a una major activitat i valor nutricional de l'extracte. En tercer lloc, utilitza menys dissolvent i és més respectuós amb el medi ambient. L'efecte de transferència de massa millorat dels ultrasons redueix la quantitat de dissolvent d'extracció que s'utilitza, redueix el risc de residus de dissolvent i, simultàniament, redueix el consum d'energia i les emissions contaminants durant la recuperació de dissolvents, alineant-se amb la tendència de desenvolupament industrial ecològic i baix-carboni. En quart lloc, és àmpliament aplicable i fàcil d'operar. Aquesta tecnologia és aplicable a una varietat de matèries primeres de fruites, com ara baies (maduixes, nabius), fruites d'os (préssecs, prunes) i fruites de poma (pomes, peres), aconseguint una extracció eficient. L'equip també és senzill d'operar, fàcil d'automatitzar i adequat per a la producció industrial a gran escala.