Traditionel kaneludvinding er tidskrævende og relativt ineffektiv. Ultralydudvinding er en enkel, men yderst effektiv proces intensivere teknik, som reducerer udvindingstiden til et par timer og øger samtidig kanel æterisk olie udbytte.

Forbedret kaneludvinding med ultralyd

Den traditionelle udvinding af kanel æterisk olie opnås ved damp destillation af kanel bark og blade. Den traditionelle dampdestillation er meget langsom og tidskrævende. Jo højere måludbytte af kanelolie, jo længere dampdestillation, hvilket betyder, at dampdestillationen af en kedel af kanelblade kan tage op til 12 timer, mens dampdestillationen af kanelbark kan tage mere end 24 timer. Ultralydekstraktion bryder cellestrukturerne i kanelbarken og blade op, så kanelolien frigives hurtigt og helt. Ultralydsekstraktion accelererer dampdestillationen betydeligt, hvilket forkorter behandlingstiden fra en hel dag til et par timer, samtidig med at udbyttet af kanel æterisk olie øges.
Ultralydekstraktion frigiver hele spektret af aromatiske kanelforbindelser, herunder cinnamaldehyd, linalool, eugenol og cinnamic syre. Giver en fuldspektret ekstrakt af høj kvalitet æterisk olie forbindelser er årsagen til den overlegne kvalitet af ultralyd udvundet kanel olier. Især cinnamaldehyd, den vigtigste økologiske forbindelse giver kanel sin signatur smag og duft. Da sonikering er en ikke-termisk behandling, forhindres de æteriske olieforbindelser mod termisk nedbrydning. Derfor ultralydsekstraktion producerer aroma-intense æteriske olier opfylder højeste kvalitetsstandarder.
Ultralyd ekstraktion kan anvendes til kanel bark og blade. Kanel bladolie har en stærkere duft i forhold til barkolie. Kanel blade indeholder store mængder af eugenol.

Hvorfor Ultralyd ekstraktion Excels Steam Destillation

For at producere æteriske olier fra kanel via damp destillation, skal de æteriske olier først frigives fra planten matrix (dvs. planteceller i kanel blade eller bark). Ved dampdestillation koges kanelplantematerialet i op til 24 timer i kedler. Varme alene er relativt ineffektiv i at bryde cellestrukturer og frigive de æteriske olier fanget. Generelt er kogning ikke frigive de indesluttede æteriske olier helt og større mængder af resterende olier er spildt, da de ikke blev udvundet. Efter varmeudvindingsprocessen vil dampdestillationen finde sted. Derfor koges en blanding af to ikke-tilladte væsker (dvs. æterisk olie og vand). Blandingen begynder at koge, når deres kombinerede damptryk er lig med 760 mm Hg. Kogepunktet for en blanding af vand og æterisk olie vil således være lavere end kogepunktet for hver komponent separat. Den traditionelle hydrodistillation har store ulemper: Den lange koge- og dampningsproces er meget tids- og energiforbrugende.
Ultralydudsugning virker ved akustisk kavitation. Akustisk kavitation opstår, når effekt ultralydbølger er par i en væske (f.eks en suspension bestående af botanisk materiale i et opløsningsmiddel eller vand). Ultralydbølgerne bevæger sig gennem væsken, hvilket forårsager skiftevis højtryks- eller lavtrykscyklusser. Under lavtrykscyklusser skabes der små vakuumbobler (såkaldte kavitationsbobler), som vokser over flere trykcyklusser. På en vis størrelse, når boblerne ikke kan absorbere mere energi, de imploderer voldsomt under en højtrykscyklus. Boblen implosion er kendetegnet ved intense kavitationelle kræfter, herunder mikro-turbulenser og flydende strømme med hastigheder på op til 100m / s. Disse kavitationelle forskydning effekter er også kendt som sonomekaniske virkninger. Ultralydekstraktion af bioaktive molekyler er hovedsageligt forårsaget af sonomekaniske virkninger: agitation og turbulens forstyrrer celler og fremmer masseoverførsel. Det betyder, at de bioaktive molekyler såsom æteriske olier, polyfenoler, terpener og cannabinoider frigives fra plantcellematrixen til opløsningsmidlet.
Fordelen ved ultralydsekstraktion over den traditionelle koge- og dampdestillationsmetode er forholdsvis højere udvinding af æteriske olier og andre organiske forbindelser på betydeligt kortere tid. De højere udvinding udbytter undgår spild af råvarer og gøre udvinding mere lukrativ. Tid og energibesparelser opnået ved ultralydsudvinding er betydelige. Som ikke-termisk metode forhindrer ultralydsekstraktion de termofølsomme forbindelser mod varmeinduceret nedbrydning.
De milde temperaturer og kort behandlingstid er store fordele ved ultralydsekstraktion, da en termisk nedbrydning af de naturlige ekstrakter forhindres. Dette gør ultralydsekstraktion yderst effektiv, og derfor giver sonikering æteriske olier af fineste kvalitet.

Casestudier af ultralyd kanel udvinding

Forskning og industri har allerede vedtaget ultralydudvinding til produktion af æteriske olier af høj kvalitet fra mange botaniske produkter, herunder kanelblade og bark.

Ultralyd hydrodistillation af kanel

Chen et al. (2020) undersøgte ultralyd fremmes hydrodistillation og konkluderede, at sonikering forbedret destillationsprocessen betydeligt. Ultralyd damp destillation forudsat højere udbytter af kanel olie inden for drastisk reduceret udvindingstid. Ved hjælp af GC-MS-analyse viste de, at den ultralydassisterede hydrodistillation gav mere værdifuld æterisk olie et højt indhold af hovedstoffet trans-cinnamaldehyd sammenlignet med den traditionelle hydrodistillation. Scanning elektron mikrograf (SEM) bekræftet effektiviteten af sonikering for kanel olieudvinding. Desuden viser analysen af elforbruget og CO2-emissionerne, at den ultralydsassisterede hydrodistillationsproces er den mere økonomiske og miljøvenlige tilgang. Derfor Chen et al. opsummere, at ultralydassisteret hydrodistillation er en effektiv og grøn teknologi til kanel æterisk olieudvinding, som kan forbedre mængden og kvaliteten af kanelolier.

Ultralyd kanel ekstraktion ved hjælp af dybe eutectic opløsningsmidler

Ultralydekstraktion ved hjælp af dybe eutektiske opløsningsmidler har vist sig at være en overlegen teknik til at udtrække høje udbytter af trans-cinnamaldehyd og cumarin fra kanel bark.
metode under optimale forhold gav et højere trans-cinnamaldehyd- og cumarinindhold end dem, der fremkommer ved konventionelle metoder (refluks, soxhlet og maceration) ved hjælp af organiske opløsningsmidler (96 % ethanol). De optimale betingelser for ultralydsekstraktion ved hjælp af naturlige dybe eutektiske opløsningsmidler viste sig at være cholinchlorid-citronsyre (ChCl-CA) med 40% vand tilsætning og en 30-minutters ekstraktionstid for at udtrække trans-cinnamaldehyd (9,24 ± 0,01 mg/g) og cumarin (11,6 ± 0,11 mg/g) fra kanelbark (C. burmannii Blume). Der bør foretages yderligere undersøgelser for at undersøge den farmakologiske aktivitet af trans-cinnamaldehyd og cumarin fra kanelbark. (jf. Aryati et al. 2020)

Overfladen billede af kanel bark ved hjælp af scanning elektron mikroskopi 1000x forstørrelse; tørret pulver (a) efter udvinding af maceration (b) efter tilbagesugning (c) efter Soxhlet-ekstraktion (d) efter ekstraktion med NADES-UAE ChCl-CA (e).
undersøgelse og billede af Aryati et al. 2020

Højtydende ultralyds udsugningsanlæg

Ultralydudvinding er en pålidelig forarbejdningsteknologi, som letter og accelererer produktionen af æteriske olier af høj kvalitet. Hielscher Ultrasonics portefølje dækker hele spektret fra kompakte lab ultralydsenheder til industrielle udsugningssystemer. Derved kan vi hos Hielscher tilbyde dig den mest egnede ultralydsmaskine til din planlagte proceskapacitet. Vores mangeårige erfarne personale vil hjælpe dig fra gennemførlighedstest og procesoptimering til installation af dit ultralydssystem på det endelige produktionsniveau.
Den lille mund-print af vores ultralydsudsugningsanlæg samt deres alsidighed i installationsmuligheder gør dem passer selv i små rum behandlingsfaciliteter. Ultralyd processorer er installeret over hele verden i fødevarer, pharma og ernæringstilskud produktionsanlæg.

Hielscher Ultralyd – Avanceret udsugningsudstyr

Hielscher Ultrasonics produktportefølje dækker hele spektret af højtydende ultralydsudsugninger fra små til store skalaer. Ekstra tilbehør giver mulighed for nem montering af den mest egnede ultralydsenhedskonfiguration til din udsugningsproces. Den optimale ultralydsopsætning afhænger af den forventede kapacitet, volumen, råvare, batch eller inline proces og tidslinje.

Batch og indbygget

Hielscher ultralydsenheder kan bruges til batch- og kontinuerlig flow-through behandling. Ultralyd batchbehandling er ideel til procestest, optimering og lille til mellemstørrelse produktionsniveau. For en producerende store mængder af planteekstrakter (f.eks kanel blade og bark), inline forarbejdning kan være mere fordelagtig. Mens batching kræver kun en meget enkel opsætning, er det mere tid- og arbejdsintensivt. En kontinuerlig inline udtrækningsproces kræver avanceret opsætning – bestående af en pumpe, slanger eller rør og tanke - men det er mere effektivt, hurtigere og kræver betydeligt mindre arbejdskraft. Hielscher Ultrasonics har den bedst egnede ekstraktionsopsætning til din udtrækningsvolumen og procesmål.

Ultralydsekstraktorer til enhver produktkapacitet

Hielscher Ultrasonics produktsortiment dækker hele spektret af ultralydsprocessorer fra kompakte lab ultrasonicators over bench-top og pilot systemer til fuldt industrielle ultralydsprocessorer med kapacitet til at behandle truckloads i timen. Det fulde produktsortiment giver os mulighed for at tilbyde dig den mest egnede ultralydsudsugning til dit råmateriale, proceskapacitet og produktionsmål.
Ultralyds benchtop systemer er ideelle til gennemførlighedstest og procesoptimering. Lineær opskalering baseret på etablerede procesparametre gør det meget nemt at øge forarbejdningskapaciteten fra mindre partier til fuldt kommerciel produktion. Opskalering kan gøres ved enten at installere en mere kraftfuld ultralydsudsugningsenhed eller klyngedannelse af flere ultralydsenheder parallelt. Med UIP16000 tilbyder Hielscher den mest kraftfulde ultralydsudsugning på verdensplan.

Præcist kontrollerbare amplituder for optimale resultater

Alle Hielscher ultralydsenheder er præcist kontrollerbare og dermed pålidelige arbejdsheste i produktionen. Amplituden er en af de afgørende procesparametre, der påvirker effektiviteten og effektiviteten af ultralydudvinding af æteriske olier fra kanel.
Alle Hielscher Ultralyd’ processorer giver mulighed for den præcise indstilling af amplituden. Sonotroder og booster horn er tilbehør, der gør det muligt at ændre amplituden i en endnu bredere vifte. Hielschers industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder og levere den nødvendige ultralydsintensitet til krævende applikationer. Amplituder på op til 200 μm kan nemt køres kontinuerligt i 24/7 drift.
Præcise amplitude indstillinger og permanent overvågning af ultralydsprocesparametre via smart software giver dig mulighed for at behandle dine kanelblade og bark med de mest effektive ultralydsbetingelser. Optimal sonikering for de bedste ekstraktionsresultater!
Robustheden af Hielschers ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift på tunge og i krævende miljøer. Dette gør Hielschers ultralydsudstyr til et pålideligt arbejdsværktøj, der opfylder dine udsugningskrav.

Nem, risikofri test

Ultralydsprocesser kan være helt lineære skaleret. Det betyder, at hvert resultat, som du har opnået ved hjælp af et laboratorium eller bænk-top ultralydsmaskine, kan skaleres til nøjagtig samme output ved hjælp af nøjagtig de samme procesparametre. Dette gør ultralydbehandling ideel til risikofri feasibility test, procesoptimering og efterfølgende implementering i kommerciel produktion. Kontakt os for at lære, hvordan sonikering kan øge din kanel ekstrakt produktion.

Højeste kvalitet – Designet og fremstillet i Tyskland

Som en familieejet og familiedrevet virksomhed prioriterer Hielscher de højeste kvalitetsstandarder for sine ultralydsprocessorer. Alle ultralydapparater er designet, fremstillet og grundigt testet i vores hovedkvarter i Teltow nær Berlin, Tyskland. Robusthed og pålidelighed i Hielschers ultralydsudstyr gør det til en arbejdshest i din produktion. 24/7 drift under fuld belastning og i krævende miljøer er et naturligt kendetegn ved Hielschers højtydende mixere.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: