Turbo ekstrakcija cimeta ultrazvukom

Tradicionalna ekstrakcija cimeta je dugotrajna i relativno neefikasna. Ultrazvučna ekstrakcija je jednostavna, ali vrlo efikasna tehnika intenziviranja procesa koja skraćuje vrijeme ekstrakcije na nekoliko sati i istovremeno povećava prinos eteričnog ulja cimeta.

Poboljšana ekstrakcija cimeta pomoću ultrazvuka

Tradicionalna ekstrakcija eteričnog ulja cimeta postiže se parnom destilacijom kore i listova cimeta. Tradicionalna destilacija parom je vrlo spora i dugotrajna. Što je veći ciljni prinos cimetovog ulja, to je parna destilacija duža, što znači da parna destilacija kotla od listova cimeta može trajati do 12 sati, dok parna destilacija kore cimeta može trajati više od 24 sata. Ultrazvučna ekstrakcija razbija ćelijske strukture kore cimeta i ostavlja gore tako da se ulje cimeta brzo i potpuno oslobađa. Ultrazvučna ekstrakcija značajno ubrzava destilaciju vodenom parom, skraćujući vreme obrade sa celog dana na nekoliko sati, dok istovremeno povećava prinos eteričnog ulja cimeta.
Ultrazvučna ekstrakcija oslobađa cijeli spektar aromatičnih spojeva cimeta, uključujući cimetaldehid, linalol, eugenol i cimetnu kiselinu. Davanje ekstrakta punog spektra visokokvalitetnih spojeva eteričnih ulja razlog je vrhunskog kvaliteta ultrazvučno ekstrahiranih ulja cimeta. Posebno cimetaldehid, glavno organsko jedinjenje, daje cimetu njegov prepoznatljivi ukus i miris. Kako je sonikacija netermički tretman, spojevi eteričnih ulja su spriječeni od termičke degradacije. Stoga, ultrazvučna ekstrakcija proizvodi eterična ulja intenzivne arome koja ispunjavaju najviše standarde kvalitete.
Ultrazvučna ekstrakcija se može primijeniti na koru i lišće cimeta. Ulje listova cimeta ima jači miris u odnosu na ulje kore. Listovi cimeta sadrže velike količine eugenola.

Zašto ultrazvučna ekstrakcija nadmašuje destilaciju parom

Za proizvodnju eteričnih ulja iz cimeta destilacijom s parom, eterična ulja se prvo moraju osloboditi iz biljnog matriksa (tj. biljnih stanica u lišću ili kori cimeta). U destilaciji vodenom parom, biljni materijal cimeta se kuva do 24 sata u kotlićima. Sama toplota je relativno neefikasna u razbijanju ćelijskih struktura i oslobađanju zarobljenih eteričnih ulja. Općenito, ključanje ne oslobađa u potpunosti zarobljena eterična ulja i veće količine zaostalih ulja se troše, jer nisu ekstrahovane. Nakon procesa ekstrakcije topline, vrši se destilacija vodenom parom. Zbog toga se prokuva mešavina dve tečnosti koje se ne mešaju (tj. eterično ulje i voda). Smjesa počinje da ključa kada je njihov kombinovani pritisak pare jednak 760 mm Hg. Tačka ključanja mješavine vode i eteričnog ulja će stoga biti niža od točke ključanja bilo koje komponente zasebno. Tradicionalna hidrodestilacija ima velike nedostatke: proces dugog ključanja i parenja zahtijeva mnogo vremena i energije.
Ultrazvučna ekstrakcija radi akustičnom kavitacijom. Akustična kavitacija nastaje kada se ultrazvučni talasi uparuju u tečnost (npr. suspenzija koja se sastoji od botaničkog materijala u rastvaraču ili vodi). Ultrazvučni talasi putuju kroz tečnost izazivajući naizmenične cikluse visokog/niskog pritiska. Tokom ciklusa niskog pritiska stvaraju se sitni vakuumski mjehurići (tzv. kavitacijski mjehurići), koji rastu u nekoliko ciklusa pritiska. Pri određenoj veličini, kada mjehurići ne mogu apsorbirati više energije, oni snažno implodiraju tokom ciklusa visokog pritiska. Imploziju mjehurića karakteriziraju intenzivne kavitacijske sile, uključujući mikro-turbulencije i struje tekućine sa brzinama do 100 m/s. Ovi efekti kavitacionog smicanja poznati su i kao sonomehanički efekti. Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih molekula uglavnom je uzrokovana sonomehaničkim efektima: agitacija i turbulencije ometaju stanice i potiču prijenos mase. To znači da se bioaktivni molekuli kao što su eterična ulja, polifenoli, terpeni i kanabinoidi oslobađaju iz matriksa biljnih stanica u rastvarač.
Prednost ultrazvučne ekstrakcije u odnosu na tradicionalnu metodu ključanja i parne destilacije je relativno veća ekstrakcija eteričnih ulja i drugih organskih spojeva u znatno kraćem vremenu. Veći prinosi ekstrakcije izbjegavaju rasipanje sirovina i čine ekstrakciju unosnijom. Uštede vremena i energije postignute ultrazvučnom ekstrakcijom su značajne. Kao netermalna metoda, ultrazvučna ekstrakcija sprječava termo-osjetljive spojeve od razgradnje uzrokovane toplinom.
Blage temperature i kratko vrijeme obrade glavne su prednosti ultrazvučne ekstrakcije jer je spriječena termička razgradnja prirodnih ekstrakata. Ovo čini ultrazvučnu ekstrakciju visoko efikasnom i stoga ultrazvučna obrada daje eterična ulja vrhunskog kvaliteta.

Studije slučaja ultrazvučne ekstrakcije cimeta

Istraživanja i industrija već su usvojili ultrazvučnu ekstrakciju za proizvodnju visokokvalitetnih eteričnih ulja iz mnogih biljaka, uključujući lišće i koru cimeta.

Ultrazvučna hidrodestilacija cimeta

Chen et al. (2020) istraživali su ultrazvučno promoviranu hidrodestilaciju i zaključili da je sonikacija značajno poboljšala proces destilacije. Ultrazvučna parna destilacija je omogućila veće prinose cimetovog ulja uz drastično skraćeno vrijeme ekstrakcije. Koristeći GC-MS analizu, pokazali su da ultrazvučno potpomognuta hidrodestilacija daje vrijednije eterično ulje s visokim sadržajem glavnog spoja trans-cinamaldehida u odnosu na tradicionalnu hidrodestilaciju. Skenirajući elektronski mikrograf (SEM) potvrdio je efikasnost ultrazvučne obrade za ekstrakciju ulja cimeta. Osim toga, analiza potrošnje električne energije i emisije CO2 pokazuje da je proces hidrodestilacije uz pomoć ultrazvuka ekonomičniji i ekološki prihvatljiviji pristup. Stoga, Chen et al. rezimiramo da je ultrazvučna hidrodestilacija efikasna i zelena tehnologija za ekstrakciju eteričnog ulja cimeta, koja može poboljšati količinu i kvalitetu ulja cimeta.

Ultrazvučna ekstrakcija cimeta pomoću dubokih eutektičkih rastvarača

Pokazalo se da je ultrazvučna ekstrakcija pomoću dubokih eutektičkih rastvarača superiorna tehnika za izdvajanje visokih prinosa trans-cinamaldehida i kumarina iz kore cimeta.
Metoda pod optimalnim uslovima dala je veći sadržaj trans-cinamaldehida i kumarina od onih dobijenih konvencionalnim metodama (refluks, sokslet i maceracija) korišćenjem organskih rastvarača (96% etanola). Utvrđeno je da su optimalni uslovi za ultrazvučnu ekstrakciju korišćenjem prirodnih dubokih eutektičkih rastvarača holin hlorid-limunska kiselina (ChCl-CA) sa dodatkom 40% vode i 30-minutnim vremenom ekstrakcije za ekstrakciju trans-cinamaldehida (9,24 ± 0,01 mg/g) i kumarin (11,6 ± 0,11 mg/g) iz kore cimeta (C. burmannii Blume). Trebalo bi provesti daljnja istraživanja kako bi se istražila farmakološka aktivnost trans-cinamaldehida i kumarina iz kore cimeta. (usp. Aryati et al. 2020.)

Slika površine kore cimeta pomoću skenirajuće elektronske mikroskopije sa povećanjem od 1000x; sušeni prah (a); nakon maceracijske ekstrakcije (b); nakon refluks ekstrakcije (c); nakon Soxhlet ekstrakcije (d); nakon ekstrakcije upotrebom NADES-UAE ChCl-CA (e).
studija i slika Aryati et al. 2020

Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi

Ultrazvučna ekstrakcija je pouzdana tehnologija obrade koja olakšava i ubrzava proizvodnju visokokvalitetnih eteričnih ulja. Hielscher Ultrasonics portfolio pokriva cijeli raspon od kompaktnih laboratorijskih ultrasonicatora do industrijskih sistema za ekstrakciju. Stoga vam mi u Hielscheru možemo ponuditi najprikladniji ultrasonikator za vaš predviđeni kapacitet procesa. Naše dugogodišnje iskusno osoblje pomoći će vam od testiranja izvodljivosti i optimizacije procesa do instalacije vašeg ultrazvučnog sistema na konačnom nivou proizvodnje.
Mali otisak naših ultrazvučnih ekstraktora, kao i njihova raznovrsnost u opcijama ugradnje, čine ih uklapanjem čak i u male prostore za obradu. Ultrazvučni procesori su instalirani širom svijeta u pogonima za proizvodnju hrane, farmacije i dodataka prehrani.

Hielscher Ultrasonics – Sofisticirana oprema za ekstrakciju

Hielscher Ultrasonics portfolio proizvoda pokriva cijeli niz ultrazvučnih ekstraktora visokih performansi od malih do velikih. Dodatni dodaci omogućavaju jednostavnu montažu najprikladnije konfiguracije ultrazvučnog uređaja za vaš proces ekstrakcije. Optimalna ultrazvučna postavka zavisi od predviđenog kapaciteta, zapremine, sirovine, serijskog ili inline procesa i vremenskog okvira.

batch i inline

Hielscher ultrasonicatori se mogu koristiti za šaržnu i kontinuiranu protočnu obradu. Ultrazvučna serijska obrada je idealna za testiranje procesa, optimizaciju i nivo proizvodnje male do srednje veličine. Za proizvodnju velikih količina biljaka (npr. listova i kore cimeta), inline obrada bi mogla biti korisnija. Dok doziranje zahtijeva samo vrlo jednostavno podešavanje, zahtijeva više vremena i rada. Kontinuirani inline proces ekstrakcije zahtijeva sofisticirano podešavanje – koji se sastoji od pumpe, creva ili cevi i rezervoara -, ali je efikasniji, brži i zahteva znatno manje rada. Hielscher Ultrasonics ima najprikladniju postavku ekstrakcije za vaš volumen ekstrakcije i ciljeve procesa.

Ultrazvučni ekstraktori za svaki proizvodni kapacitet

Asortiman proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih laboratorijskih ultrasonikatora preko stolnih i pilot sistema do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora sa kapacitetom za obradu kamiona po satu. Cijeli asortiman proizvoda nam omogućava da vam ponudimo najprikladniji ultrazvučni ekstraktor za vaše sirovine, kapacitet procesa i proizvodne ciljeve.
Ultrazvučni stoni sistemi su idealni za testove izvodljivosti i optimizaciju procesa. Linearno povećanje na osnovu utvrđenih parametara procesa olakšava povećanje preradnih kapaciteta od manjih serija do potpuno komercijalne proizvodnje. Povećanje se može izvršiti bilo instaliranjem snažnije ultrazvučne jedinice za ekstrakciju ili grupiranjem nekoliko ultrazvučnih uređaja paralelno. Sa UIP16000, Hielscher nudi najmoćniji ultrazvučni ekstraktor na svijetu.

Precizno kontrolisane amplitude za optimalne rezultate

Svi Hielscher ultrasonikatori su precizno kontrolirani i time pouzdani radni konji u proizvodnji. Amplituda je jedan od ključnih parametara procesa koji utiču na efikasnost i efektivnost ultrazvučne ekstrakcije eteričnih ulja iz cimeta.
Svi Hielscher Ultrasonics’ procesori omogućavaju precizno podešavanje amplitude. Sonotrode i buster rogovi su dodaci koji omogućavaju modificiranje amplitude u još širem rasponu. Hielscherovi industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potreban ultrazvučni intenzitet za zahtjevne primjene. Amplitude do 200 µm mogu se lako raditi u kontinuitetu u radu 24/7.
Precizna podešavanja amplitude i trajno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost da svoje lišće i koru cimeta tretirate najefikasnijim ultrazvučnim uslovima. Optimalna sonikacija za najbolje rezultate ekstrakcije!
Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima. Ovo čini Hielscherovu ultrazvučnu opremu pouzdanim radnim alatom koji ispunjava vaše zahtjeve za ekstrakcijom.

Lako testiranje bez rizika

Ultrazvučni procesi se mogu potpuno linearno skalirati. To znači da svaki rezultat koji ste postigli korištenjem laboratorijskog ili stonog ultrazvučnog aparata, može se skalirati na potpuno isti izlaz koristeći potpuno iste procesne parametre. Ovo čini ultrasonication idealnim za testiranje izvodljivosti bez rizika, optimizaciju procesa i naknadnu implementaciju u komercijalnu proizvodnju. Kontaktirajte nas da saznate kako ultrazvuk može povećati proizvodnju ekstrakta cimeta.

Najviša kvaliteta – Dizajniran i proizveden u Njemačkoj

Kao porodično preduzeće koje vodi porodica, Hielscher daje prioritet najvišim standardima kvaliteta za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrasonikatori su dizajnirani, proizvedeni i temeljno testirani u našem sjedištu u Teltowu blizu Berlina, Njemačka. Robusnost i pouzdanost Hielscherove ultrazvučne opreme čine je radnim konjem u vašoj proizvodnji. 24/7 rad pod punim opterećenjem iu zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika Hielscherovih miksera visokih performansi.

Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata: