Ultrazvučna hidrodistilacija esencijalnih ulja
- Konvencionalne ekstrakcije eteričnih ulja je skup i dugotrajan.
- Ultrazvučni ekstrakcija daje veće prinose i vrhunskog kvaliteta ekstrakt.
- Ultrazvučno se može izvesti kao otapala ili na bazi vode metodom ekstrakcije. Alternativno, sonication se mogu kombinirati s tradicionalnim Sistemi za izvlačenje za poboljšanje efikasnosti i kvaliteta.
Hydrodistillation biljnih ekstrakata
Hidrodestilacija je varijanta destilacije pare. Za hidrodestilacijsku ekstrakciju, biljni materijal se neko vrijeme natapa u vodu nakon čega se smjesa zagrijava i isparljivi materijali se nose u pari, kondenziraju i odvajaju. To je uobičajeni proces ekstrakcije za odvajanje fitohemijskih spojeva od biljnog materijala. Parna destilacija je uobičajena tehnika za izolaciju eteričnih ulja, npr. za parfimeriju.
Pošto mnogi organski spojevi imaju tendenciju da se raspadaju na visokim održivim temperaturama, industrija istupa naprijed kako bi koristila alternativne blage metode prerade, koje daju bolje rezultate ekstrakcije (vrhunski kvalitet, veći prinosi). Ultrazvučna hidrodestilacija je blaga, ali visoko efikasna tehnika ekstrakcije, koja se koristi za proizvodnju visokokvalitetnih eteričnih ulja.
Ultrazvučna ekstrakcija i ultrazvučna hidrodestilacija značajno poboljšavaju proizvodnju eteričnih ulja.
Konvencionalna proizvodnja esencijalnih ulja
Problemi tradicionalnim tehnikama ekstrakcije, kao što su destilacija vodenom parom leže u ogromne količine biljnog materijala, koji su potrebni za izdvajanje eteričnih ulja na komercijalnom nivou. Za 1 kg (2 1/4 lb) eteričnog ulja lavande cca. 200kg (440lb) svježe lavande cvijeća je potrebno, za 1 kg ružinog ulja su između 2,5 i 5 metričkih tona ružinih latica potrebno i za 1kg limuna eteričnog ulja sirovina se sastoji od cca. 3.000 limuna. Zbog toga eterična ulja su vrlo skupi. Za ruže apsolutni cijena je oko 20.000 € (21,000US $) po litri.
Da bi stekli prednosti u pogledu profitabilnosti i konkurentnosti, proizvođači eteričnih ulja moraju implementirati efikasnije i efikasnije metode ekstrakcije. Povoljne tehnike ultrazvučne ekstrakcije prevazilaze tradicionalne metode ekstrakcije blagim uslovima ekstrakcije, visokim prinosima i vrhunskim kvalitetom ekstrakta. Sonikacija se može izvesti kao ekstrakcija na bazi rastvarača ili bez rastvarača. alternativno , ultrazvučna sonda vrsta ekstrakcije moze se kombinirati sa zajednickim sistemima ekstrakcije , npr. Soxhlet ekstrakcije, Clevengerova ekstrakcija, superkritični CO2, ohmska hidrodestilacija itd. (Sono-Soxhpusti, Sono-Clevenger, Sono-scCO2, ultrazvučna ohmska hidrodestilacija).
Prednosti ultrazvučne ekstrakcije i hidrodestilacije
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija i hidrodestilacija danas je uspostavljena tehnika za proizvodnju visokokvalitetnih eteričnih ulja. Kao netermalna tehnika ekstrakcije, sonifikacija izbjegava termičku degradaciju spojeva osjetljivih na toplotu. Istovremeno, efikasnost ekstrakcije i prinosi esencijalnih ulja su značajno povećani. Prednosti proizvodnje ultrazvučnih esencijalnih ulja pogledajte ispod:
- Visoka efikasnost ekstrakcije: Ekstrakcija pomoću ultrazvučnika tipa sonde izoluje eterična ulja efikasnije od tradicionalnih metoda ekstrakcije, kao što su destilacija pare ili ekstrakcija rastvaračem. To je zato što zvučni talasi izazivaju kavitaciju u tečnosti, što pomaže u razbijanju ćelijskih zidova biljnog materijala i oslobađanju više esencijalnog ulja.
- Kraće vrijeme izvlačenja: Ultrazvučna ekstrakcija može izdvojiti eterična ulja u mnogo kraćem vremenu od tradicionalnih metoda ekstrakcije. To je zato što intenzivni zvučni talasi koje generiše ultrazvučna sonda mogu dublje prodrijeti u biljni materijal, poremetiti biljnu ćeliju sa superiornom efikasnošću i samim tim brže i efikasnije izvući eterično ulje.
- Poboljšanje kvaliteta esencijalnog ulja: Pošto je ultrazvučna ekstrakcija netermički tretman, ona može proizvesti eterična ulja sa boljim kvalitetom od tradicionalnih metoda ekstrakcije. To je zato što ultrazvučni talasi mogu da izvuku eterično ulje bez oštećenja delikatnih aromatičnih jedinjenja koja ulju daju mirisna i terapeutska svojstva.
- Energetski efikasan: Ultrazvučna ekstrakcija je energetski efikasna metoda ekstrakcije u poređenju sa tradicionalnim metodama, kao što je destilacija pare, koja zahteva mnogo energije za proizvodnju pare.
- Ekološki prihvatljivo: Ultrazvučnost je čista i ekološki prihvatljiva tehnika ekstrakcije, jer ne zahteva upotrebu rastvarača ili hemikalija, što može biti štetno za životnu sredinu.
Ove prednosti pretvaraju ultrazvučnu ekstrakciju esencijalnog ulja u visoko efikasnu i ekonomičnu tehniku koja nudi mnoge prednosti u odnosu na tradicionalne metode ekstrakcije.
Ultrazvučna ekstrakcija zahteva samo veoma kratko vreme stvarajući najbolje prinose ekstrakcije. Poređenje superkritičnog ugljen-dioksida (sCO2), ultrazvučno potpomognute ekstrakcije (UAE), superkritične ekstrakcije ugljen-dioksida u kombinaciji sa tehnikom ljuljanja pritiska (SCE-PST) i ekstrakcijom Soxhlet pokazuje da su UAE najefikasnija i najbrža tehnika ekstrakcije.
Princip rada ultrazvučne ekstrakcije esencijalnog ulja
Dokazano je da ultrazvučna ekstrakcija daje veće prinose ekstrakcije i smanjuje potrošnju energije. Princip rada ultrazvučne ekstrakcije je implozija mehurića generisana ultrazvučnom kavitacijom. Ultrazvučna / akustična kavitacija stvara tečne mikro-mlazove koji uništavaju žlezde koje sadrže lipide u biljnom tkivu. Time se poboljšava prenos mase između ćelija i rastvarača i oslobađa se eterično ulje. Glavna prednost današnjih modernih ultrazvučnih ekstraktora je precizna kontrola operativnih parametara (npr. ultrazvučni intenzitet, temperatura, vrijeme tretmana, pritisak, vrijeme zadržavanja itd.). Naučno su dokazani povećani prinos eteričnih ulja, kao i niža toplotna degradacija, visok kvalitet i dobar profil arome i ukusa. (Porto i drugi 2009. godine;.. Asfaw et al 2005).
Dok druge moderne tehnike ekstrakcije nude samo ograničene mogućnosti za skaliranje industrijske proizvodnje, već je dokazana potencija za povećanje ultrazvučne ekstrakcije na industrijski nivo. Na primer, prinos ekstrakcije eteričnih ulja iz japanskih citrusa povećan je za 44% u poređenju sa tradicionalnim metodama ekstrakcije. (Mason et al. 2011.).
Clevenger sa Ultrazvučni sistem UP200Ht
(©Pingret et al., 2014.)
Ultrazvučna ekstrakcija i hidrodestilacija
Ultrazvučni Priprema za ekstrakciju eteričnih ulja
Za ultrazvučne ekstrakcije eteričnih ulja iz biljnog materijala (npr lavandina, kadulje, citrusa, itd), a sonda tipa sonication sistema kao što su UIP2000hdT može se koristiti za ekstrakciju na klupi-top, pilot i opseg proizvodnje. Sistem ekstrakcija može postaviti kao serija ili inline sistem.
Za ultrazvučne ekstrakcije serije, kontejner s okolnim hladnom vodom za kupanje se preporučuje. Kadu vode omogućuje da se izbjegne neželjeni porast temperature i rezultat degradacije. Za osnovne ekstrakciju ulja lavandina, cvijet lavande vade sa npr 2L destilirane vode za vrijeme ekstrakcije 30 min. Ultrazvučni amplituda je postavljena na 60%. Nakon ultrazvučnog predtretman, lavande cvijet je uklonjena, a konvencionalna destilacija vodenom parom se vrši da izvuče eterično ulje.
Za postavljanje ekstrakcije inline, ultrazvučni procesor ist opremljen dihtovanje i protoka ćelije. Za potrebe hlađenja reaktora toka ćelija opremljena rashladnim plaštom. Za ultrazvučnog pred-tretmana, macerirane biljnog materijala se pumpa kroz reakcije komoru gdje prolazi direktno kroz cavitational zonu. A dalje koristi ultrazvučne ekstrakcije inline je mogućnost pritiska reakcije komoru da se poveća efekt ekstrakcije.
Ultrazvučni predtretman prije hydrodistillation povećava prinos izvađeni eteričnih ulja i poboljšava protok zraka – što je rezultiralo ukupnom efikasniju proceduru.
Prednosti ultrazvučne ekstrakcije i hidrodestilacije
- brzo & efikasna ekstrakcija
- Netermičkih, blagi postupak
- Visoke kvalitete ekstrakti
- visokih prinosa
- Pun Miris spektar
- Manje sirovina
- Green Izdvajanje
Sono-Clevenger sa ultrazvučnom sondom UP200S: ultrazvučno pojačana hidrodestilacija za visoko efikasnu izolaciju esencijalnih ulja.
(©Rasouli et al. 2021)
Studija slučaja: Ultrazvučna hidrodestilacija esencijalnog ulja iz Satureja khuzistation
Rasouli et al. (2021) istraživali su efikasnost ekstrakcije eteričnih ulja iz biljnog postrojenja Satureja khuzistanica Jamzad upoređujući tradicionalnu hidrodestilaciju i ultrazvučno pojačanu Clevenger (Sono-Clevenger). Uporedili su obe tehnike ekstrakcije, hidrodestilaciju i ultrazvučni Clevenger, u pogledu vremena izolacije, prinosa i kvaliteta dobijenih eteričnih ulja. Rezultati pokazuju da, iako su hemijski profil dobijenih eteričnih ulja i biološka svojstva uporedivog visokog kvaliteta, metoda ultrazvučne ekstrakcije poboljšava efikasnost izolacije esencijalnih ulja do 40%. Slike skenirajućeg elektronskog mikrografa (SEM) tretiranih listova Satureje otkrivaju efikasniji poremećaj zidova biljnih ćelija ultrazvučnošću. Kao rezultat toga, uočeno je poboljšanje ekstrakcije eteričnih ulja za oko 40% u poređenju sa konvencionalnom metodologijom hidrodestilacije.
Ova studija naglašava rezultate mnogih drugih izveštaja, u kojima je istražena ultrazvučna predterapija pre hidrodestilacije i pokazala da ultrazvučna terapija tipa sonde poboljšava i kvalitet i količinu eteričnog ulja, istovremeno smanjujući vreme ekstrakcije i potrošnju energije u poređenju sa konvencionalnim tehnikama.
Poređenje prinosa ekstrakcije kao funkcije vremena za hidrodestilaciju i sono-clevenger metode: Ultrazvučna ekstrakcija eteričnih ulja sa Sono-Clevengerom daje veće prinose eteričnog ulja u kraćem vremenu ekstrakcije.
(©Rasouli et al. 2021)
SEM listova Satureje: (A) nakon hidrodestilacije 4 sata, i (B) nakon tretmana sono-clevengerom 60 min. Kraći Sono-Clevenger tretman daje bolji poremećaj ćelija i time veći prinos esencijalnog ulja.
(©Rasouli et al. 2021)
Ultrazvučni ekstraktori za hidrodestilaciju esencijalnih ulja
Hielscher električni ultrazvučni ekstraktori dostupni su za bench-top, pilot postrojenja i industrijske instalacije. Naši ultrazvučni procesori su precizno kontrolisani i mogu da isporuče veoma visoke amplitude (do 200 μm za industrijske ultrazvučnike, veće amplitude na zahtev) za generisanje intenzivnog akustičnog polja. Svi naši ultrazvučni uređaji, od laboratorija do industrijskih sistema, izgrađeni su za rad 24/7 u teškim uslovima.
Hielscher ultrazvučni ekstraktori mogu se testirati na bench-top skali za testove izvodljivosti i optimizaciju procesa. Nakon toga, svi rezultati procesa mogu se linearno skalirati na punu industrijsku proizvodnju. Naše dugogodišnje iskustvo u ultrazvučnoj obradi omogućava nam da se konsultujemo i pomognemo našim klijentima od prvih testova i optimizacije procesa do implementacije visoko efikasne industrijske operacije.
Posetite našu tehničku laboratoriju i procesni centar kako biste istražili mogućnosti Hielscher ultrazvučnih sistema!
Naši robusni ultrazvučni sistemi mogu se koristiti za serijske i linijske sonifikacije. Za proizvodnju eteričnih ulja, sinergijska kombinacija se može postići ugradnjom ultrazvučne sonde u konvencionalno podešavanje hidrodestilacije. Rekonstrukcija postojećih proizvodnih linija se takođe može lako izvršiti.
Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:
| Batch Volumen | protok | Preporučeni uređaji | 1 do 500ml | 10 do 200ml / min | UP100H |
|---|---|---|
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 00,1 do 20L | 00,2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L / min | UIP4000hdT |
| 15 do 150 l | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| N / A. | 10 do 100L / min | UIP16000 |
| N / A. | veći | klaster UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni sistem UP200Ht sa Soxhlet extractor.
(©Djenni, et al., 2012.)
Književnost/reference
- Rasouli, Seyed Reza; Nejad, Ebrahimi Samad; Rezadoost, Hassan (2021): Simultaneous ultrasound-assisted hydrodistillation of essential oil from aerial parts of the Satureja khuzistanica Jamzad and its antibacterial activity. Journal Of Medicinal Plants, Vol. 20, no. 80; 2021. 47–59.
- Dent, M.; Dragović-Uzelac, V; Elez Garofulić, I.; Bosiljkov, T.; Ježek, D.; Brnčić, M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound-assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from Sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q., 29 (3), 2015. 475–484.
- Djenni, Z.; Pingret, D.; Mason, T.J.; Chemat, F. (2013): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Anal. Methods 6, 2013. 1229-1233.
- Li, Y.; Fabiano-Tixier, A.-S.; Chemat, F. (2014): Essential Oils as Reagents in Green Chemistry, SpringerBriefs in Green Chemistry for Sustainability, 2014. p.9-20.
- Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 5750-5764.
- Pingret, D.; Fabiano-Tixier, A.-S.; Chemat, F. (2014): An Improved Ultrasound Clevenger for Extraction of Essential Oils. Food Anal. Methods 7, 2014. 9–12.
- Sicaire, Anne-Gaëlle; Vian, Maryline Abert; Fine, Frédéric; Carré, Patrick; Tostain, Sylvain; Chemat, Farid (2016): Ultrasound induced green solvent extraction of oil from oleaginous seeds. Ultrasonics Sonochemistry (2016), Vol. 31. 319-329.
- Yoswathana, N.; Eshiaghi, M.N.; Jaturapornpanich, K. (2012): Enhancement of Essential Oil from Agarwood by Subcritical Water Extraction and Pretreatments on Hydrodistillation. International Journal of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering Vol:6, No:5, 2012. 453-459.
Činjenice vredi znati
Uspješno iznuđena Ultrasonics
U nastavku sadnog materijala i biljnih tkiva su dokazali da ultrazvučne ekstrakcije postiže bolje rezultate ekstrakcije. Ultrazvučnom ekstrakcijom daje veće prinose, visoke kvalitete ekstrakti sa kompletnim spoj / profil arome i spektar punog ukusa.
Bilje & odlazi: metvice, mente, stevija, kanabis, Hmelj, bosiljak, majčina dušica, biber, origano, kadulja, koromač, peršin, eukaliptusa, masline, zeleni čaj, crni čaj, Boldo, Duhan, paprene metvice, mažuran, itd
Cvijeće (attars): Rose, lavanda, ylang-ylanga, jasmina, pačulija, tuberoza, mimoza, itd
Voće: naranče, agruma, limuna, maline, paradajz, jabuka, borovnica, borovnice, mandarine, grožđe, masline, Žižule, itd
Začini: šafran, Korijander, đumbir, Lovor, muškatni oraščić, cimet, kurkuma, vanilije, klinčića, muškatnog oraščića, mace itd
drva & kora: agarwood, hrast, sandalovina, kedar, bor, cimet kora, itd
Botaničkog ekstrakti sadrže čitav spektar aktivnih spojeva i fitohemikalije tako da eterično ulje sadrži lipide, terpena i terpenoidi, fenoli, alkaloide, flavonoide, carbonylic spojeva, antioksidansi, vitamini, pigmenti, enzimi, itd
Primjeri izdvojenih molekula: monoterpena i monoterpeneoids, seskviterpena, limonen, opisuje karvon, a-pinen, limonen, 1,8-cineol, cis-ocimene, trans-ocimene, 3-Octanone, beta-karoten, α-pinen, kamfor, kamfen , β-pinen, mircen, para-cimeni, limonen, γ-terpinen, linalol, myrtenol, myrtenal, opisuje karvon.
Eterična ulja pokazuju antioksidativno i antimikrobno dejstvo, što ih čini pored svojih okusa i mirisa blagotvoran sastojak za hranu i medicinske proizvode.
Eterična ulja, npr od lavande, paprene metvice i eukaliptusa, uglavnom proizvodi destilacijom pomoću vodene pare. Sirovog biljnog materijala, kao što su cvijeće, lišće, drvo, kora, korijenje, sjemenke i pilinzi su izvađeni vodom destilacije dok natopljen i kuvana sa vodom u destilacije aparata.
hidrodistilacija
Za hydrodistillation, dva oblika su diferencirane: voda destilacija i destilacija vodenom parom.
Za izolaciju eteričnih ulja vodom destilacije, biljnog materijala nalazi se u vodu da se kuhano. Za destilacijom vodenom parom, parna se ubrizgava u / kroz biljnog materijala. Zbog uticaja tople vode i pare, eterično ulje je pušten iz lipida žlijezda u biljnom tkivu. Isparavanja vodene pare koja nosi ulja iz biljnog materijala. Nakon toga, pare se kondenzuje u kondenzator indirektnim hlađenjem vodom. Iz kondenzatora, destilovana ekstrakt (eterično ulje) teče u separator, gdje ulje automatski odvaja od destilata vode.
ekstrakcija otapalom
Zbog efikasnosti, većina eteričnih ulja, npr za parfem i miris industrije, izrađuje otapala ekstrakcija, koristeći nestabilna otapala, npr heksan, di-metilen-klorid, ili je petrolej. Glavne prednosti ekstrakciju otapala nad destilacija je da je ujednačen temperature (cca. 50 ° C) može se održavati tokom procesa. Jer više temperature dovesti do degradacije eteričnog ulja jedinjenja, otapala izdvojiti ulja karakteriše veći potpunost svojih isparljivih jedinjenja i prirodniji miris.
natkritičnim CO2 Dokazano je da je odličan organskog otapala, previše i stoga je još jedna alternativna metoda za ekstrakciju aromatičnih ulja iz biljaka.
ekstrakcije Otapala
Tradicionalni organskih otapala za ekstrakciju uključuju benzen, toluen, heksan, dimetil eter, petrolej eter, di-metilen-klorida, etil acetat, aceton, ili etanola.
Etanol se koristi za izdvajanje mirisnih spojeva iz suvog biljnog materijala, kao i iz nečiste ulja ili betona koje su prvo proizvodi organski ekstrakciju otapala, izraz ili enfluerage. Etanol izvoda iz suhih materijala su poznati kao tinkture. Tinkture se ne treba miješati sa etanolom pranja, koji se izvode na očisti ulja i betona da dobiju apsolutnosti.
Kada se voda koristi kao vađenje tekućine, proces se zove ekstrakciju otapala.
Esencijalna ulja
Eterična ulja se proizvode ekstrakcijom iz biljnog materijala. Kao sirovina različite vrste biljaka dijelove koji se mogu koristiti, npr cvijeće (npr ruža, jasmin, karanfil, klinčića, mimoza, ružmarin, lavanda), lišće (npr metvice, Ocimum spp., limunska trava, jamrosa), lišće i stabljike (npr geranija, pačulija, petitgrain, verbena, cimet), kora ( npr cimet, cassia, Canella), drvo (npr kedar, sandalovina, bor), korijeni (npr Angelica, sassafras, vetivera, Saussurea, valerijana), sjeme (npr komorača, korijandera, kima, mirođija, muškatni oraščić), voće (bergamot, naranče, limun, smreka), rizoma (npr đumbir, Calamus, kurkuma, korijen) i desni ili oleoresina exudations (npr balzam Perua, Myroxylon balsamum, storax, miro, benzoin).
Beton i Absolute
Beton je izraz za polu-čvrste mase koja se dobija solventne ekstrakcije svježeg biljnog materijala. Biljnog materijala svježe se uglavnom vadi pomoću nepolarnim otapalima kao što benzen, toluen, heksan, petrolej eteru. Nakon procesa ekstrakcije, otapala se ispari, tako da se dobiju polu-čvrste ostatak eteričnih ulja, voskovi, smole i druge lipofilne (hidrofobne) fitohemikalije. Ovo je tzv betona.
Da bi se dobila apsolutnu od betona, betona mora biti tretirana sa jakim alkoholom u kojem određene sastojci mogu biti raspušten.
Ultrazvučno Proizvodnja Nanoemulsions
Interes u korištenju nanoemulsions su sistemi isporuke za lipofilne sastojaka hrane, kao nosač za aktivnih spojeva u farmaceutskih i kozmetičkih proizvoda značajno raste zbog svoje visoke optičke jasnoće, dobru fizičku stabilnost, kao i sposobnost da se poveća bioraspoloživost. ultrazvučni emulzija priprema stabilne mikro i nano-emulzija koje garantiraju najbolje rezultate u finalni proizvod.
Kliknite ovdje da biste saznali više o ultrazvučnom emulgovanja!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija u industrijske veličine.