Turbo ekstrakcija cimeta ultrazvukom

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

Poboljšana ekstrakcija cimeta ultrazvukom

Tradicionalna ekstrakcija eteričnog ulja cimeta provodi se destilacijom vodenom parom kore i listova cimeta. Tradicionalna destilacija vodenom parom vrlo je spora i dugotrajna. Što je viši ciljani prinos ulja cimeta, to je duža destilacija vodenom parom, što znači da destilacija vodenom parom jednog kotla listova cimeta može trajati do 12 sati, dok destilacija vodenom parom kore cimeta može trajati više od 24 sata. Ultrazvučna ekstrakcija razgrađuje ćelijske strukture kore i listova cimeta, tako da se ulje cimeta oslobađa brzo i potpuno. Ultrazvučna ekstrakcija znatno ubrzava destilaciju vodenom parom, skraćujući vrijeme obrade s cijelog dana na nekoliko sati, uz istovremeno povećanje prinosa eteričnog ulja cimeta.
Ultrazvučna ekstrakcija oslobađa cijeli spektar aromatičnih spojeva cimeta, uključujući cinamaldehid, linalool, eugenol i cimetnu kiselinu. Dobivanje ekstrakta punog spektra visokokvalitetnih spojeva eteričnog ulja razlog je vrhunskog kvaliteta ultrazvučno ekstrahiranih ulja cimeta. Posebno cinamaldehid, glavni organski spoj, daje cimetu karakterističan okus i miris. Budući da je ultrazvučna obrada (sonikacija) netermički tretman, spojevi eteričnog ulja zaštićeni su od termičke degradacije. Stoga ultrazvučna ekstrakcija proizvodi eterična ulja intenzivne arome koja ispunjavaju najviše standarde kvaliteta.
Ultrazvučna ekstrakcija može se primijeniti na koru i listove cimeta. Ulje listova cimeta ima jači miris u usporedbi s uljem kore. Listovi cimeta sadrže velike količine eugenola.

Zašto je ultrazvučna ekstrakcija bolja od destilacije vodenom parom

Da bi se eterična ulja iz cimeta proizvela destilacijom vodenom parom, eterična ulja se najprije moraju osloboditi iz biljnog matriksa (tj. biljnih ćelija u listovima ili kori cimeta). Pri destilaciji vodenom parom biljni materijal cimeta kuha se do 24 sata u kotlovima. Sama toplota relativno je neefikasna u razgradnji ćelijskih struktura i oslobađanju zarobljenih eteričnih ulja. Općenito, kuhanje ne oslobađa zarobljena eterična ulja potpuno, a veće količine zaostalih ulja se bacaju jer nisu ekstrahirane. Nakon procesa toplinske ekstrakcije odvija se destilacija vodenom parom. Pritom se kuha smjesa dviju nemiješljivih tekućina (tj. eteričnog ulja i vode). Smjesa počinje ključati kada je njihov zajednički napon pare jednak 760 mm Hg. Tačka ključanja smjese vode i eteričnog ulja stoga će biti niža od tačke ključanja svake od komponenti zasebno. Tradicionalna hidrodestilacija ima velike nedostatke: dugotrajan proces kuhanja i parenja zahtijeva puno vremena i energije.
Ultrazvučna ekstrakcija djeluje putem akustične kavitacije. Akustična kavitacija nastaje kada se valovi snažnog ultrazvuka prenose u tekućinu (npr. suspenziju koja se sastoji od biljnog materijala u otapalu ili vodi). Ultrazvučni valovi prolaze kroz tekućinu i uzrokuju naizmjenične cikluse visokog i niskog tlaka. Tokom ciklusa niskog tlaka stvaraju se sitni vakuumski mjehurići (tzv. kavitacijski mjehurići), koji rastu tokom nekoliko tlačnih ciklusa. Pri određenoj veličini, kada mjehurići ne mogu apsorbirati više energije, silovito implodiraju tokom ciklusa visokog tlaka. Implozija mjehurića karakterizirana je intenzivnim kavitacijskim silama, uključujući mikroturbulencije i tokove tekućine brzinama do 100m/s. Ti kavitacijski smični efekti poznati su i kao sonomehanički efekti. Ultrazvučnu ekstrakciju bioaktivnih molekula uglavnom uzrokuju sonomehanički efekti: miješanje i turbulencije razgrađuju ćelije i potiču prijenos mase. To znači da se bioaktivne molekule poput eteričnih ulja, polifenola, terpena i kanabinoida oslobađaju iz matriksa biljnih ćelija u otapalo.
Prednost ultrazvučne ekstrakcije u odnosu na tradicionalno kuhanje i metodu destilacije vodenom parom je relativno veća ekstrakcija eteričnih ulja i drugih organskih spojeva u znatno kraćem vremenu. Veći prinosi ekstrakcije izbjegavaju rasipanje sirovine i čine ekstrakciju profitabilnijom. Uštede vremena i energije postignute ultrazvučnom ekstrakcijom su značajne. Kao netermička metoda, ultrazvučna ekstrakcija štiti termosenzitivne spojeve od degradacije izazvane toplinom.
Blage temperature i kratko vrijeme obrade velike su prednosti ultrazvučne ekstrakcije jer se sprječava termička razgradnja prirodnih ekstrakata. To ultrazvučnu ekstrakciju čini vrlo efikasnom pa ultrazvučna obrada (sonikacija) daje eterična ulja vrhunskog kvaliteta.

Studije slučaja ultrazvučne ekstrakcije cimeta

Istraživanje i industrija već su prihvatili ultrazvučnu ekstrakciju za proizvodnju visokokvalitetnih eteričnih ulja iz mnogih biljaka, uključujući listove i koru cimeta.

Ultrazvučna hidrodestilacija cimeta

Chen i sur. (2020) istraživali su ultrazvukom potpomognutu hidrodestilaciju i zaključili da je ultrazvučna obrada znatno poboljšala proces destilacije. Ultrazvučna destilacija vodenom parom dala je veće prinose ulja cimeta u drastično skraćenom vremenu ekstrakcije. Pomoću GC-MS analize pokazali su da je ultrazvučno potpomognuta hidrodestilacija dala vrjednije eterično ulje s visokim sadržajem glavnog spoja trans-cinamaldehida u usporedbi s tradicionalnom hidrodestilacijom. Skenirajuća elektronska mikrografija (SEM) potvrdila je efikasnost ultrazvučne obrade za ekstrakciju ulja cimeta. Osim toga, analiza potrošnje električne energije i emisije CO2 pokazuje da je proces ultrazvučno potpomognute hidrodestilacije ekonomičniji i ekološki prihvatljiviji pristup. Stoga Chen i sur. zaključuju da je ultrazvučno potpomognuta hidrodestilacija efikasna i zelena tehnologija za ekstrakciju eteričnog ulja cimeta, koja može poboljšati količinu i kvalitet ulja cimeta.

Ultrazvučna ekstrakcija cimeta pomoću dubokih eutektičkih otapala

Pokazalo se da je ultrazvučna ekstrakcija pomoću dubokih eutektičkih otapala superiorna tehnika za ekstrakciju visokih prinosa trans-cinamaldehida i kumarina iz kore cimeta.
Metoda pod optimalnim uvjetima dala je viši sadržaj trans-cinamaldehida i kumarina nego konvencionalne metode (refluks, soxhlet i maceracija) s organskim otapalima (96% etanol). Utvrđeno je da su optimalni uvjeti za ultrazvučnu ekstrakciju pomoću prirodnih dubokih eutektičkih otapala kolin-klorid–limunska kiselina (ChCl-CA) uz dodatak 40% vode i vrijeme ekstrakcije od 30 minuta za ekstrakciju trans-cinamaldehida (9,24 ± 0,01 mg/g) i kumarina (11,6 ± 0,11 mg/g) iz kore cimeta (C. burmannii Blume). Potrebno je provesti dodatna istraživanja kako bi se ispitala farmakološka aktivnost trans-cinamaldehida i kumarina iz kore cimeta. (usp. Aryati i sur. 2020)

Površinska slika kore cimeta snimljena skenirajućom elektronskom mikroskopijom pri povećanju od 1000x; osušeni prah (a); nakon ekstrakcije maceracijom (b); nakon ekstrakcije refluksom (c); nakon Soxhletove ekstrakcije (d); nakon ekstrakcije pomoću NADES-UAE ChCl-CA (e).
studija i slika: Aryati i sur. 2020

Visokoučinkoviti ultrazvučni ekstraktori

Ultrazvučna ekstrakcija pouzdana je procesna tehnologija koja olakšava i ubrzava proizvodnju visokokvalitetnih eteričnih ulja. Portfelj Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli raspon od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja do industrijskih sustava za ekstrakciju. Stoga mi u društvu Hielscher možemo ponuditi najprikladniji ultrazvučni uređaj za vaš predviđeni kapacitet procesa. Naše dugogodišnje iskusno osoblje pomoći će vam od testova izvedivosti i optimizacije procesa do instalacije vašeg ultrazvučnog sustava na razini konačne proizvodnje.
Mali zahtjev za prostorom naših ultrazvučnih ekstraktora i njihova svestranost u opcijama instalacije omogućuju njihovo uklapanje čak i u pogone za obradu s malo prostora. Ultrazvučni procesori instalirani su širom svijeta u pogonima za proizvodnju hrane, farmaceutskih proizvoda i dodataka prehrani.

Hielscher Ultrasonics – sofisticirana oprema za ekstrakciju

Portfelj proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli raspon visokoučinkovitih ultrazvučnih ekstraktora od malih do velikih razmjera. Dodatni pribor omogućuje jednostavno sastavljanje najprikladnije konfiguracije ultrazvučnog uređaja za vaš proces ekstrakcije. Optimalna ultrazvučna konfiguracija ovisi o predviđenom kapacitetu, volumenu, sirovini, šaržnom ili inline procesu i vremenskom okviru.

Šaržni i inline proces

Hielscher ultrazvučni uređaji mogu se koristiti za šaržnu obradu i obradu u kontinuiranom protoku. Ultrazvučna šaržna obrada idealna je za testiranje procesa, optimizaciju i proizvodnju malog do srednjeg obima. Za proizvodnju velikih količina biljnih materijala (npr. listova i kore cimeta) inline obrada može biti povoljnija. Iako šaržna obrada zahtijeva samo vrlo jednostavnu konfiguraciju, zahtijeva više vremena i rada. Kontinuirani inline proces ekstrakcije zahtijeva sofisticiranu konfiguraciju – koja se sastoji od pumpe, crijeva ili cijevi i spremnika – ali je efikasniji, brži i zahtijeva znatno manje rada. Hielscher Ultrasonics ima najprikladniju konfiguraciju za ekstrakciju 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 ultrazvučnih uređaja preko stolnih i pilot sustava do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora s kapacitetom obrade kamiona tereta po satu. Cijeli asortiman proizvoda omogućuje nam da vam ponudimo najprikladniji ultrazvučni ekstraktor za vašu sirovinu, kapacitet procesa i proizvodne ciljeve.
Ultrazvučni stolni sustavi idealni su za testove izvedivosti i optimizaciju procesa. Linearno povećanje razmjera na temelju utvrđenih parametara procesa vrlo olakšava povećanje kapaciteta obrade s manjih serija na potpuno komercijalnu proizvodnju. Povećanje razmjera može se postići ugradnjom snažnije jedinice ultrazvučnog ekstraktora ili povezivanjem više ultrazvučnih uređaja paralelno. S UIP16000 Hielscher nudi najsnažniji ultrazvučni ekstraktor na svijetu.

Precizno podesive amplitude za optimalne rezultate

Svi Hielscher ultrazvučni uređaji precizno su podesivi i stoga pouzdani radni konji u proizvodnji. Amplituda je jedan od ključnih procesnih parametara koji utječu na efikasnost i djelotvornost ultrazvučne ekstrakcije eteričnih ulja iz cimeta.
Svi procesori Hielscher Ultrasonics omogućuju precizno podešavanje amplitude. Sonotrode i booster rogovi pribor su koji omogućuje promjenu amplitude u još širem rasponu. Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i potreban intenzitet ultrazvuka za zahtjevne primjene. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano održavati u radu 24/7.
Precizne postavke amplitude i stalni nadzor parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera pružaju vam mogućnost da listove i koru cimeta obradite najdjelotvornijim ultrazvučnim uvjetima. Optimalna ultrazvučna obrada (sonikacija) za najbolje rezultate ekstrakcije!
Robusnost ultrazvučne opreme Hielscher omogućuje rad 24/7 pri velikom opterećenju i u zahtjevnim okruženjima. Zbog toga je ultrazvučna oprema Hielscher pouzdan radni alat koji ispunjava vaše zahtjeve za ekstrakciju.

Jednostavno testiranje bez rizika

Ultrazvučni procesi mogu se potpuno linearno povećavati. To znači da se svaki rezultat koji ste postigli pomoću laboratorijskog ili stolnog ultrazvučnog uređaja može povećati na potpuno isti izlaz uz potpuno iste parametre procesa. Zbog toga je ultrazvučna obrada idealna za testiranje izvedivosti bez rizika, optimizaciju procesa i naknadnu primjenu u komercijalnoj proizvodnji. Kontaktirajte nas kako biste saznali kako ultrazvučna obrada (sonikacija) može povećati vašu proizvodnju ekstrakta cimeta.

Najviši kvalitet – dizajnirano i proizvedeno u Njemačkoj

Kao porodično vlasništvo i porodično vođeno poduzeće, Hielscher daje prednost najvišim standardima kvaliteta za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrazvučni uređaji dizajniraju se, proizvode i temeljito testiraju u našem sjedištu u mjestu Teltow kraj Berlina u Njemačkoj. Robusnost i pouzdanost ultrazvučne opreme Hielscher čine je radnim konjem u vašoj proizvodnji. Rad 24/7 pri punom opterećenju i u zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika visokoučinkovitih miješalica Hielscher.

Tablica u nastavku daje vam orijentaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja: