Tradicionalno vađenje cimeta je dugorocno i relativno neeficijentno. Ultrazvučna ekstrakcija je jednostavan, ali vrlo efikasan proces intenziviranje tehnike wich smanjuje vrijeme izvlačenja na nekoliko sati i povećava istovremeno prinos cimeta esencijalno ulje.

Poboljšana ekstrakcija cimeta sa ultrazvučnicima

Tradicionalno vađenje esencijalnih ulja cimeta postiže se parnom destilacijom cimeta i lišćem. Tradicionalna parna destilacija je vrlo spora i dugovjesna. Što je veći ciljni prinos cimetnog ulja, to je destilacija parom duža, što znači da parna destilacija čajnika lišće cimeta može potrajati i do 12 sati, dok parna destilacija kore cimeta može potrajati više od 24 sata. Ultrazvučna ekstrakcija razbija ćelijske strukture cimeta i ostavlja gore tako da se ulje cimeta otpušta brzo i potpuno. Ultrazvučna ekstrakcija znatno ubrzava parnu destilaciju, skratijući vrijeme obrade sa punog dana na nekoliko sati dok povećava prinos cimetnog esencijalnog ulja.
Ultrazvučna ekstrakcija oslobađa puni spektar aromatičkih spoja cimeta, uključujući cinnamaldehid, linalool, eugenol i cimetsku kiselinu. Davanje ekstrakta visokokvalitetnog esencijalnog ulja je razlog vrhunske kvalitete ultrazvučno ekstrahovanih ulja cimeta. Posebno cinnamaldehyde, glavni organski spoj daje cimetu svoj potpis okus i miris. Kako je sonication ne-termalni tretman, spojevi esencijalnih ulja se sprečavaju u toplinskoj degradaciji. Stoga ultrazvučna ekstrakcija proizvodi aroma-intenzivna esencijalna ulja koja ispunjavaju najkvalitetnije standarde.
Ultrazvučno vađenje se može primijeniti na laju cimeta i lišće. Ulje cimeta list ima jači miris kada se u odnosu na ulje od laja. Lišće cimeta sadrži visoke količine eugenola.

Zašto ultrazvučna ekstrakcija Excels Parna destilacija

Za proizvodnju esencijalnih ulja od cimeta putem destilacije parom, esencijalno ulje se prvo mora osloboditi iz biljne matrice (dakle biljnih ćelija u lišće cimeta ili u laju). U parnom destilaciji, materijal biljke cimeta se ključa do 24 sata u kotlima. Samo toplota je relativno neeficijentna u razbijanju ćelijske strukture i pustanju esencijalnih ulja uhvaćenih. Općenito, vrenje ne otpušta uhvaćena esencijala u potpunosti i protraćene su veće količine zaostatih ulja, budući da nisu izvađena. Nakon procesa vađenja topline, doći će do destilacije parom. Stoga se kuva mješavina dvije nepomješne tekućine (dakle esencijalno ulje i voda). Smjesa počinje ključati kada im je kombinirani tlak parenja jednak 760 mm Hg. Tačka vrenje mješavine vode i esencijalno ulje će tako biti niža od tačke vrenje bilo koje komponente odvojeno. Tradicionalna hidrodistilacija ima velike nestašice: Dug proces ključanja i parenje je vrlo vrijeme- i energetski troši.
Ultrazvučna ekstrakcija radi akustičnim kavitacijom. Dolazi do akustičke kavitacije, kada su talasi ultrazvuka snage parovi u tekućinu (npr. suspenzija koja se sastoji od botaničkog materijala u otapiću ili vodi). Ultrazvučni talasi putuju kroz tečnost uzrokujući naizmjenični ciklus visokog pritiska / niskog pritiska. Tokom ciklusa niskog pritiska stvaraju se minutni vakuumski mehurići (zvani kavitacioni mjehurići) koji rastu preko nekoliko ciklusa pritiska. U određenoj veličini, kada mehurići ne mogu apsorbirati više energije, impliraju nasilno tokom ciklusa visokog pritiska. Imploziju mjehurića karakteriziraju intenzivne kavitacione sile, uključujući mikro-turbulencije i tekuće potoke sa brzinama do 100m/s. Ovi kavitacioni efekti smičnanja su također poznati kao sonomehanički efekti. Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih molekula uglavnom je uzrokovana sonomehaničnim efektima: agitacija i turbulencije remete ćelije i promovišu prijenos mase. To znači da se bioaktivne molekule kao što su esencijalno ulje, polifenoli, terpeni i canabinoidi oslobađaju iz matrice biljnih ćelija u otapao.
Prednost ultrazvučne ekstrakcije nad tradicionalnom metodom ključanja i parne destilacije je komparativno vađenje esencijalnih ulja i drugih organskih spoja u znatno kraćem vremenu. Veći prinosi vađenja izbjegavaju izbacivanje sirovine i čine vađenje unosnjim. Ušteda vremena i energije postignuta ultrazvučnom ekstrakcijom je značajna. Kao netermalna metoda, ultrazvučna ekstrakcija sprečava termo-osjetljive spojeve od degradacije izazvane toplotom.
Blage temperature i kratko vrijeme obrade su velike prednosti ultrazvučne ekstrakcije budući da je spriječen toplotni raspad prirodnih ekstrakta. To čini ultrazvučnu ekstrakciju visoko efikasnom i stoga, sonication daje esencijalnih ulja vrhunske kvalitete.

Studije slučaja ultrazvučnog vađenja cimeta

Istraživanje i industrija već su usvojili ultrazvučno izdvajanje za proizvodnju visokokvalitetnih esencijalnih ulja iz mnogih botaničkih, uključujući lišće cimeta i laja.

Ultrazvučna hidrodistilacija cimeta

Chen et al. (2020) istraživao je ultrazvučno promovisanu hidrodistilaciju i zaključio da je sonikacija značajno poboljšala proces destilacije. Ultrazvučna parna destilacija je pružila više prinose cimetnog ulja u drastično smanjenom vremenu ekstrakcije. Koristeći GC-MS analizu, pokazali su ultrazvučno asistiranu hidrodistilaciju koja je pružila vrednije esencijalno ulje sa visokim sadržajem glavnog spoja trans-cinnamaldehid u odnosu na tradicionalnu hidrodistilaciju. Skeniranje elektronskog mikrografa (SEM) je potvrdilo efikasnost sonikacije za ekstrakciju cimeta. Osim toga, analiza potrošnje električne energije i emisije CO2 pokazuje da je ultrazvučno asistiran proces hidrodistilacije ekonomskiji i okolišniji pristup. Stoga, Chen et al. sumiraju da je ultrazvučno asistiran hidrodistilacija efikasna i zelena tehnologija za ekstrakciju esencijalnog ulja cimeta, što može poboljšati količinu i kvalitet cimet ulja.

Ultrazvučno vađenje cimeta pomoću dubokih eutetičkih otavara

Ultrazvučno vađenje pomoću dubokih eutektičkih otapila pokazalo se da je superiorna tehnika za izdvajanje visokih prinosa trans-cinnamaldehid i kumarina iz cimeta.
metoda pod optimalnim uvjetima dala je veći trans-cinnamaldehid i sadržaj kumarina od onih dobivenih konvencionalnim metodama (reflux, soxhlet i maceration) koristeći organska otapao (96% etanola). Optimalni uslovi za ultrazvučnu ekstrakciju pomoću prirodnih dubokih eutektičkih otapića su pronađeni kao holin hlorid-citronska kiselina (ChCl-CA) sa 40% dodatkom vode i 30-minutnim vremenom ekstrakcije da se izvuče Trans-cinnamaldehid (9,24 ± 0,01 mg/g) i kumarin (11,6 ± 0,11 mg/g) iz limunove kolje (C. Burmannii Blume). Treba napraviti daljnju istragu kako bi se istražila farmakološka aktivnost trans-cinnamaldehida i kumarina iz kore cimeta. (cf. Aryati et al. 2020)

Površinska slika kole cimeta pomoću skeniranja elektronska mikroskopija 1000x uvećanje; sušeni prah (a); nakon ekstrakcije maceration (b); nakon ekstrakcije refluksa (c); nakon Soxhlet ekstrakcije (d); nakon ekstrakcije koristeći NADES-UAE ChCl-CA (e).
studija i slika Aryati et al. 2020

Ultrasonični Ekstraktori na visokim performansama

Ultrazvučna ekstrakcija je pouzdana tehnologija obrade, koja olakšava i ubrzava proizvodnju visokokvalitetnih esencijalnih ulja. Hielscher Ultrasonics portfolio pokriva cijeli raspon od kompaktnih laboratorijskih ultrasonicatora do industrijskih sistema ekstrakcije. Time, mi u Hielscheru vam možemo ponuditi najpo odgovarajući ultrasonikator za vaš predviđeni procesni kapacitet. Naše iskusno osoblje će vam pomoći od testova izvodljivosti i optimizacije procesa do instalacije vašeg ultrazvučnog sistema na konačnom nivou proizvodnje.
Mali otisak stopala naših ultrazvučnih ekstraktora kao i njihova svestranost u mogućnostima instalacije čine da se uklapaju čak i u objekte za obradu malog prostora. Ultrazvučni procesori se u cijelom svijetu ugrade u pogone za proizvodnju hrane, farme i nutricionih dodataka.

Hielscher Ultrazvuk – Sofisticirana oprema za izvlačenje

Hielscher Ultrasonics portfolio proizvoda pokriva cijeli raspon ultrazvučnih ekstraktora visokih performansi od malih do velikih razmjera. Dodatni dodaci omogućavaju lakši sklop najpo odgovarajuće konfiguracije ultrazvučnih uređaja za vaš proces izvlačenja. Optimalno ultrazvučno podešavanje zavisi od zavidnog kapaciteta, volumena, sirovine, batch ili inline procesa i timeline.

Batch i Inline

Hielscher ultrasonicators se može koristiti za obradu i neprekidnu obradu protoka. Ultrazvučna obrada grupa je idealna za testiranje procesa, optimiziranje i mali do srednji nivo proizvodnje. Za proizvodnju velikih volumena botaničkih (npr. lišće cimeta i laja), inline obrada bi mogla biti po prednosti. Dok je za batching potrebna samo vrlo jednostavna namještaljka, to je više vremena- i radne intenzivne. Kontinuirani inline proces ekstrakcije zahtijeva sofisticirano podešavanje – koja se sastoji u pumpi, crijevima ili cijevima i spremnicima -, ali je efikasnija, brža i zahtijeva znatno manje radne snage. Hielscher Ultrasonics ima najposkladnije podešavanje ekstrakcije za vaš volumen vađenja i procesne ciljeve.

Ultrazvučni ekstraktori za svaki proizvod kapacitet

Hielscher Ultrasonics proizvodni raspon pokriva puni spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih lab ultrasonicatora preko bench-top i pilot sistema do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora sa kapacitetom za obradu tereta kamiona na sat. Cijeli proizvodni raspon nam omogućava da vam ponudimo najpo odgovaraći ultrazvučni ekstraktor za vašu sirovinu, kapacitet procesa i ciljeve proizvodnje.
Ultrazvučni benchtop sistemi su idealni za testove izvodljivosti i optimizaciju procesa. Linearna skala-up na osnovu utvrđenih parametara procesa čini vrlo lako povećati kapacitete obrade od manjih lotova do potpuno komercijalne proizvodnje. Up-skaliranje se može učiniti ili instaliranjem snažnije ultrazvučne ekstraktorske jedinice ili grupiranjem nekoliko ultrazvučnikatora paralelno. Sa UIP16000, Hielscher nudi najmoćniji ultrazvučni ekstraktor širom svijeta.

Precizno kontrolisane amplitude za optimum rezultate

Svi Hielscherovi ultrasonicatori su precizno kontrolisani i time pouzdani konji u proizvodnji. Amplituda je jedan od presudnih parametara procesa koji utiču na efikasnost i učinkovitost ultrazvučnog vađenja esencijalnih ulja iz cimeta.
Sve Hielscher Ultrasonics’ procesori omogućavaju precizno postavljanje amplitude. Sonotrodes i booster rogovi su pribor koji omogućava modificiranje amplitude u još širem rasponu. Hielscherovi industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potreban ultrazvučni intezitet za zahtjevne aplikacije. Amplitute do 200μm mogu se lako kontinuirano pokrenuti u 24/7 operaciji.
Precizne postavke amplitude i trajno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost da tretirate lišće cimeta i lajate sa najucinkovitim ultrazvučnim uslovima. Optimalno sonication za najbolje rezultate izvlačenja!
Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad na teškim dužnostima i u zahtjevnim okruženjima. To čini Hielscherovu ultrazvučnu opremu pouzdanim radom alatom koji ispunjava vaše zahtjeve za izvlačenje.

Polako, testiranje bez rizika

Ultrazvučni procesi se mogu potpuno linearno skalirati. To znači svaki rezultat koji ste postigli koristeći laboratorij ili klupa-top ultrasonicator, može se skalirati na potpuno isti izlaz koristeći potpuno iste parametre procesa. To čini ultrasonication idealnim za testiranje izvodljivosti bez rizika, optimizaciju procesa i naknadno implementaciju u komercijalnu proizvodnju. Kontaktirajte nas kako biste saznali kako sonication može povećati vašu proizvodnju ekstrakta cimeta.

Najkvalitetnije – Dizajniran i proizveden u Njemačkoj

Kao porodični posao i porodična posla, Hielscher prioritete najviše kvalitetnih standarda za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrasonicatori su dizajnirani, proizvedeni i temeljno testirani u našoj četvrtini u Teltow blizu Berlina, Njemačka. Robustnost i pouzdanost Hielscherove Ultrasonične opreme čini ga pravim konjem u vašoj proizvodnji. 24/7 operacija pod punim teretom i zahtevna okruženja je prirodna karakteristika Hielscherovih visokouspješnih miksuera.

Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators: