Υδροαπόσταξη αιθέριων ελαίων με υπερήχους
Η συμβατική εκχύλιση αιθέριων ελαίων είναι δαπανηρή και χρονοβόρα. Η κατεργασία με υπερήχους εντατικοποιεί την εκχύλιση, επιτυγχάνοντας υψηλότερες αποδόσεις και ανώτερη ποιότητα εκχυλίσματος. Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher μπορούν να ενσωματωθούν εύκολα σε οποιοδήποτε συμβατικό σύστημα υδροαπόσταξης για τη βελτίωση της αποδοτικότητας και της ποιότητας.
Υδροαπόσταξη αιθέριων ελαίων από φυτικές πρώτες ύλες
Η υδροαπόσταξη είναι μια παραλλαγή της απόσταξης με υδρατμούς που χρησιμοποιείται για την εκχύλιση φυτοχημικών ενώσεων από φυτικό υλικό. Σε αυτή τη διαδικασία, το φυτικό υλικό εμβαπτίζεται σε νερό για καθορισμένο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια το μείγμα θερμαίνεται. Οι πτητικές ενώσεις παρασύρονται με τους υδρατμούς και κατόπιν συμπυκνώνονται και διαχωρίζονται. Η απόσταξη με υδρατμούς, από την οποία προέρχεται αυτή η τεχνική, χρησιμοποιείται συνήθως για την απομόνωση αιθέριων ελαίων – για παράδειγμα, στην αρωματοποιία.
Καθώς πολλές οργανικές ενώσεις τείνουν να αποσυντίθενται όταν διατηρούνται σε υψηλές θερμοκρασίες για παρατεταμένο διάστημα, η βιομηχανία υιοθετεί ολοένα και περισσότερο ήπιες εναλλακτικές μεθόδους επεξεργασίας που αποφέρουν καλύτερα αποτελέσματα (ανώτερη ποιότητα και υψηλότερες αποδόσεις). Η υδροαπόσταξη με υπερήχους είναι μια τέτοια τεχνική – μια ήπια αλλά εξαιρετικά αποδοτική μέθοδος εκχύλισης που χρησιμοποιείται για την παραγωγή αιθέριων ελαίων υψηλής ποιότητας.
Clevenger με συσκευή υπερήχων UP200Ht
(©Pingret et al., 2014)
Προκλήσεις της συμβατικής παραγωγής αιθέριων ελαίων
Τα προβλήματα των παραδοσιακών τεχνικών εκχύλισης, όπως η απόσταξη με υδρατμούς, έγκεινται στις τεράστιες ποσότητες φυτικού υλικού που απαιτούνται για την εκχύλιση αιθέριων ελαίων σε εμπορική κλίμακα. Για 1kg (2 1/4 lb) αιθέριου ελαίου λεβάντας απαιτούνται περίπου 200kg (440lb) φρέσκων ανθέων λεβάντας, για 1kg ροδέλαιου χρειάζονται από 2,5 έως 5 μετρικοί τόνοι ροδοπετάλων και για 1kg αιθέριου ελαίου λεμονιού η πρώτη ύλη αποτελείται από περίπου 3.000 λεμόνια. Επομένως, τα αιθέρια έλαια είναι πολύ ακριβά. Για το απόλυτο εκχύλισμα ρόδου, η τιμή είναι περίπου 20.000€ (21,000US$) ανά λίτρο.
Για να αποκτήσουν πλεονεκτήματα ως προς την κερδοφορία και την ανταγωνιστικότητα, οι παραγωγοί αιθέριων ελαίων πρέπει να εφαρμόσουν πιο αποδοτικές και αποτελεσματικές μεθόδους εκχύλισης. Οι πλεονεκτικές τεχνικές εκχύλισης με υπερήχους υπερέχουν των παραδοσιακών μεθόδων εκχύλισης χάρη στις ήπιες συνθήκες εκχύλισης, τις υψηλές αποδόσεις και την ανώτερη ποιότητα εκχυλίσματος. Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να πραγματοποιηθεί ως εκχύλιση με διαλύτη ή χωρίς διαλύτη. Εναλλακτικά, η εκχύλιση με καθετήρα υπερήχων μπορεί να συνδυαστεί με συνήθη συστήματα εκχύλισης, π.χ. εκχύλιση Soxhlet, εκχύλιση Clevenger, υπερκρίσιμο CO2, ωμική υδροαπόσταξη κ.λπ. (Sono-Soxhlet, Sono-Clevenger, Sono-scCO2, ωμική υδροαπόσταξη με υπερήχους).
Sono-Clevenger με καθετήρα υπερήχων UP200S: Μια διάταξη υδροαπόσταξης εντατικοποιημένης με υπερήχους για εξαιρετικά αποδοτική απομόνωση αιθέριων ελαίων.
(©Rasouli et al. 2021)
Πλεονεκτήματα του συνδυασμού εκχύλισης με υπερήχους και υδροαπόσταξης
Η εκχύλιση και υδροαπόσταξη με υποβοήθηση υπερήχων αποτελεί σήμερα καθιερωμένη τεχνική για την παραγωγή αιθέριων ελαίων υψηλής ποιότητας. Ως μη θερμική τεχνική εκχύλισης, η κατεργασία με υπερήχους αποτρέπει τη θερμική αποδόμηση των θερμοευαίσθητων ενώσεων. Ταυτόχρονα, η αποδοτικότητα της εκχύλισης και οι αποδόσεις σε αιθέρια έλαια αυξάνονται σημαντικά. Παρακάτω παρουσιάζονται τα οφέλη της παραγωγής αιθέριων ελαίων με υπερήχους:
- Υψηλή αποδοτικότητα εκχύλισης: Η εκχύλιση με συσκευή υπερήχων τύπου καθετήρα απομονώνει τα αιθέρια έλαια πιο αποδοτικά από τις παραδοσιακές μεθόδους εκχύλισης, όπως η απόσταξη με υδρατμούς ή η εκχύλιση με διαλύτη. Αυτό συμβαίνει επειδή τα ηχητικά κύματα προκαλούν σπηλαίωση στο υγρό, η οποία συμβάλλει στη διάρρηξη των κυτταρικών τοιχωμάτων του φυτικού υλικού και στην απελευθέρωση μεγαλύτερης ποσότητας αιθέριου ελαίου.
- Συντομότερος χρόνος εκχύλισης: Η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να εκχυλίσει αιθέρια έλαια σε πολύ συντομότερο χρόνο από τις παραδοσιακές μεθόδους εκχύλισης. Αυτό συμβαίνει επειδή τα έντονα ηχητικά κύματα που παράγονται από έναν καθετήρα υπερήχων μπορούν να διεισδύσουν βαθύτερα στο φυτικό υλικό, να προκαλέσουν διάρρηξη του φυτικού κυττάρου με ανώτερη αποδοτικότητα και επομένως να εκχυλίσουν το αιθέριο έλαιο ταχύτερα και αποτελεσματικότερα.
- Βελτιωμένη ποιότητα του αιθέριου ελαίου: Καθώς η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια μη θερμική κατεργασία, μπορεί να παράγει αιθέρια έλαια υψηλότερης ποιότητας από τις παραδοσιακές μεθόδους εκχύλισης. Αυτό συμβαίνει επειδή τα κύματα υπερήχων μπορούν να εκχυλίσουν το αιθέριο έλαιο χωρίς να καταστρέφουν τις ευαίσθητες αρωματικές ενώσεις που προσδίδουν στο έλαιο το άρωμα και τις θεραπευτικές του ιδιότητες.
- Ενεργειακή αποδοτικότητα: Η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια ενεργειακά αποδοτική μέθοδος εκχύλισης σε σύγκριση με παραδοσιακές μεθόδους, όπως η απόσταξη με υδρατμούς, η οποία απαιτεί πολλή ενέργεια για την παραγωγή ατμού.
- Φιλική προς το περιβάλλον: Η κατεργασία με υπερήχους είναι μια καθαρή και φιλική προς το περιβάλλον τεχνική εκχύλισης, καθώς δεν απαιτεί τη χρήση διαλυτών ή χημικών ουσιών που μπορεί να είναι επιβλαβείς για το περιβάλλον.
Αυτά τα οφέλη καθιστούν την εκχύλιση αιθέριων ελαίων με υπερήχους μια ιδιαίτερα αποδοτική και οικονομική τεχνική που προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα έναντι των παραδοσιακών μεθόδων εκχύλισης.
Η σύγκριση του υπερκρίσιμου διοξειδίου του άνθρακα (sCO2), της εκχύλισης υποβοηθούμενης από υπερήχους (UAE), της εκχύλισης με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα σε συνδυασμό με την τεχνική εναλλαγής πίεσης (SCE-PST) και της εκχύλισης Soxhlet δείχνει ότι η UAE είναι η πιο αποδοτική και ταχύτερη τεχνική εκχύλισης.
Η ελαφριά αλλά ισχυρή συσκευή υπερήχων UP200St είναι ιδανική για την εκχύλιση αιθέριων ελαίων σε ποτήρια ζέσεως
Επιστημονική μελέτη: Υδροαπόσταξη αιθέριων ελαίων με υπερήχους
- Πρώτη ύλη εκχύλισης: Αποξηραμένα φύλλα θυμαριού, φασκόμηλου, μελισσόχορτου, λεβάντας και ρίγανης
- Αυξημένη απόδοση αιθέριων ελαίων: έως και 29,58% περισσότερο αιθέριο έλαιο
- Συντομότερος χρόνος επεξεργασίας
Μια πρόσφατη μελέτη των Nenciu et al. (2026) κατέδειξε τα οφέλη της υποβοηθούμενης από υπερήχους υδροαπόσταξης για την παραγωγή αιθέριων ελαίων από θυμάρι, φασκόμηλο, μελισσόχορτο, λεβάντα και ρίγανη. Αποξηραμένο φυτικό υλικό αναμείχθηκε με νερό, υποβλήθηκε σε προεπεξεργασία με συσκευή υπερήχων τύπου καθετήρα Hielscher UP400St και στη συνέχεια αποστάχθηκε με υδρατμούς. Η ακουστική σπηλαίωση διαρρηγνύει τον φυτικό ιστό και τις αδενικές δομές που περιέχουν έλαιο, διευκολύνοντας την απελευθέρωση πτητικών ενώσεων πριν από την απόσταξη. Υπό τις βελτιστοποιημένες συνθήκες – σωματίδια βιομάζας 1 cm, ισχύς υπερήχων 150 W και εκχύλιση διάρκειας 85 λεπτών – η απόδοση αιθέριου ελαίου αυξήθηκε από 1,42 σε 1,84% v/w, βελτίωση έως και 29,58% σε σύγκριση με τη συμβατική υδροαπόσταξη διάρκειας 120 λεπτών. Η ανάλυση GC-MS επιβεβαίωσε τις χαρακτηριστικές ενώσεις κάθε ελαίου, συμπεριλαμβανομένων της καρβακρόλης στη ρίγανη, της θυμόλης στο θυμάρι, της κιτράλης και της γερανιάλης στο μελισσόχορτο, της κινεόλης και της καμφοράς στο φασκόμηλο, καθώς και της λιναλοόλης και του οξικού λιναλυλεστέρα στη λεβάντα. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η προεπεξεργασία με υπερήχους μπορεί να αυξήσει την απόδοση αιθέριου ελαίου και να συντομεύσει τον χρόνο υδροαπόσταξης, βελτιώνοντας έτσι τη συνολική αποδοτικότητα της παραγωγής αιθέριων ελαίων.
Διάταξη υδροαπόσταξης υποβοηθούμενης από υπερήχους (UAHD): (a) συσκευή υπερήχων UP400St (b) μονάδα υδροαπόσταξης· (c) σύστημα συμπύκνωσης ατμού + ψύξης
Εικόνα και μελέτη: Nenciu et al., 2026
Εκχύλιση με υπερήχους και υδροαπόσταξη
Υψηλότερη απόδοση αιθέριου ελαίου: Εκχύλιση με υπερήχους πριν από την υδροαπόσταξη
Για την εκχύλιση αιθέριου ελαίου από φυτικό υλικό (π.χ. λαβαντίνη, φασκόμηλο, εσπεριδοειδή κ.λπ.) με υπερήχους, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα σύστημα κατεργασίας με υπερήχους τύπου ακίδας, όπως το UIP2000hdT, για εκχύλιση σε κλίμακα εργαστηριακού πάγκου, πιλοτική κλίμακα και κλίμακα παραγωγής. Το σύστημα εκχύλισης μπορεί να διαμορφωθεί ως σύστημα παρτίδων ή εν σειρά.
Για την εκχύλιση παρτίδων με υπερήχους, συνιστάται ένα δοχείο το οποίο περιβάλλεται από λουτρό κρύου νερού. Το υδατόλουτρο επιτρέπει την αποφυγή ανεπιθύμητης αύξησης της θερμοκρασίας και της επακόλουθης αποδόμησης. Για την εκχύλιση αιθέριου ελαίου λαβαντίνης, τα άνθη λεβάντας υποβάλλονται σε εκχύλιση με π.χ. 2L απεσταγμένου νερού για χρόνο εκχύλισης 30 min. Το πλάτος ταλάντωσης των υπερήχων ρυθμίζεται στο 60%. Μετά την προκατεργασία με υπερήχους, το άνθος λεβάντας απομακρύνεται και πραγματοποιείται συμβατική απόσταξη με υδρατμούς για την εκχύλιση του αιθέριου ελαίου.
Για τη διάταξη εκχύλισης εν σειρά, ο επεξεργαστής υπερήχων είναι εξοπλισμένος με ηχοτρόδιο και κυψελίδα ροής. Για σκοπούς ψύξης, ο αντιδραστήρας της κυψελίδας ροής είναι εξοπλισμένος με μανδύα ψύξης. Για την προκατεργασία με υπερήχους, το φυτικό υλικό που έχει υποστεί διαβροχή αντλείται μέσω του θαλάμου αντίδρασης, όπου διέρχεται απευθείας από τη ζώνη σπηλαίωσης. Ένα επιπλέον πλεονέκτημα της εκχύλισης με υπερήχους εν σειρά είναι η δυνατότητα εφαρμογής πίεσης στον θάλαμο αντίδρασης για την ενίσχυση της εκχυλιστικής δράσης.
Η προκατεργασία με υπερήχους πριν από την υδροαπόσταξη αυξάνει την απόδοση των εκχυλιζόμενων αιθέριων ελαίων και βελτιώνει τον ρυθμό εκχύλισης – με αποτέλεσμα μια συνολικά πιο αποδοτική διαδικασία.
Μελέτη περίπτωσης: Υδροαπόσταξη αιθέριου ελαίου από το Satureja khuzistanica με υπερήχους
Οι Rasouli et al. (2021) διερεύνησαν την αποδοτικότητα της εκχύλισης αιθέριων ελαίων από το ποώδες φυτό Satureja khuzistanica Jamzad, συγκρίνοντας την παραδοσιακή υδροαπόσταξη με τη μέθοδο Clevenger ενισχυμένη με υπερήχους (Sono-Clevenger). Συνέκριναν τις δύο τεχνικές εκχύλισης, την υδροαπόσταξη και τη μέθοδο Clevenger με υπερήχους, ως προς τον χρόνο απομόνωσης, την απόδοση και την ποιότητα των λαμβανόμενων αιθέριων ελαίων. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι, ενώ το χημικό προφίλ και οι βιολογικές ιδιότητες των λαμβανόμενων αιθέριων ελαίων είναι συγκρίσιμα υψηλής ποιότητας και στις δύο περιπτώσεις, η μέθοδος εκχύλισης με υπερήχους ενισχύει την αποδοτικότητα ως προς την απόδοση απομόνωσης αιθέριου ελαίου έως και κατά 40%. Οι εικόνες ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM) των επεξεργασμένων φύλλων Satureja αποκαλύπτουν αποτελεσματικότερη διάρρηξη των φυτικών κυτταρικών τοιχωμάτων με την κατεργασία με υπερήχους. Ως αποτέλεσμα, παρατηρήθηκε ενίσχυση της εκχύλισης αιθέριου ελαίου κατά περίπου 40% σε σύγκριση με τη συμβατική μεθοδολογία υδροαπόσταξης.
Η μελέτη αυτή ενισχύει τα αποτελέσματα πολλών άλλων δημοσιεύσεων, στις οποίες έχει διερευνηθεί η προκατεργασία με υπερήχους πριν από την υδροαπόσταξη και έχει αποδειχθεί ότι η κατεργασία με υπερήχους τύπου ακίδας βελτιώνει τόσο την ποιότητα όσο και την ποσότητα του αιθέριου ελαίου, μειώνοντας παράλληλα τον χρόνο εκχύλισης και την κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με τις συμβατικές τεχνικές.
Σύγκριση της απόδοσης εκχύλισης ως συνάρτησης του χρόνου για την υδροαπόσταξη και τη μέθοδο sono-clevenger: Η εκχύλιση αιθέριου ελαίου με υπερήχους με τη χρήση ενός Sono-Clevenger παρέχει υψηλότερες αποδόσεις αιθέριου ελαίου σε μικρότερο χρόνο εκχύλισης.
(©Rasouli et al. 2021)
Εικόνες ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM) φύλλων Satureja: (A) μετά από υδροαπόσταξη για 4 ώρες και (B) μετά από κατεργασία sono-clevenger για 60 min. Η συντομότερη κατεργασία Sono-Clevenger επιτυγχάνει καλύτερη κυτταρική διάρρηξη και, συνεπώς, υψηλότερες αποδόσεις αιθέριου ελαίου.
(©Rasouli et al. 2021)
Εκχυλιστές υπερήχων για την υδροαπόσταξη αιθέριων ελαίων
Οι εκχυλιστές υπερήχων ισχύος της Hielscher διατίθενται για επιτραπέζιες εγκαταστάσεις, πιλοτικές μονάδες και βιομηχανικές μονάδες. Οι επεξεργαστές υπερήχων μας επιτρέπουν ακριβή έλεγχο και μπορούν να παρέχουν πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης (έως 200µm για τις βιομηχανικές συσκευές υπερήχων, υψηλότερα πλάτη κατόπιν αιτήματος), ώστε να δημιουργούν ένα έντονο ακουστικό πεδίο. Όλες οι συσκευές υπερήχων μας, από τις εργαστηριακές έως τα βιομηχανικά συστήματα, έχουν κατασκευαστεί για λειτουργία 24/7 υπό απαιτητικές συνθήκες.
Οι εκχυλιστές υπερήχων της Hielscher μπορούν να δοκιμαστούν σε επιτραπέζια κλίμακα για δοκιμές σκοπιμότητας και βελτιστοποίηση διεργασιών. Στη συνέχεια, όλα τα αποτελέσματα της διεργασίας μπορούν να κλιμακωθούν γραμμικά έως την πλήρη βιομηχανική παραγωγή. Η μακρά εμπειρία μας στην επεξεργασία με υπερήχους μάς επιτρέπει να συμβουλεύουμε και να υποστηρίζουμε τους πελάτες μας από τις πρώτες δοκιμές και τη βελτιστοποίηση της διεργασίας έως την υλοποίηση μιας βιομηχανικής λειτουργίας υψηλής αποδοτικότητας.
Επισκεφθείτε το τεχνικό εργαστήριο και το κέντρο διεργασιών μας για να εξερευνήσετε τις δυνατότητες των συστημάτων υπερήχων της Hielscher!
Τα ανθεκτικά συστήματα υπερήχων μας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για κατεργασία με υπερήχους κατά παρτίδες και εντός γραμμής. Για την παραγωγή αιθέριων ελαίων, μπορεί να επιτευχθεί συνεργιστικός συνδυασμός με την εγκατάσταση ενός καθετήρα υπερήχων σε μια συμβατική διάταξη υδροαπόσταξης. Η αναβάθμιση υφιστάμενων γραμμών παραγωγής μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί εύκολα.
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές | 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
|---|---|---|
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 έως 150L | 3 έως 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία από UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Αρχή λειτουργίας της εκχύλισης αιθέριων ελαίων με υπερήχους
Έχει αποδειχθεί ότι η εκχύλιση με υπερήχους παρέχει υψηλότερες αποδόσεις εκχύλισης και μειώνει την κατανάλωση ενέργειας. Η αρχή λειτουργίας της εκχύλισης με υπερήχους είναι η ενδόρρηξη φυσαλίδων που προκαλείται από τη σπηλαίωση υπερήχων. Η υπερηχητική / ακουστική σπηλαίωση δημιουργεί μικροπίδακες υγρού που καταστρέφουν τους αδένες που περιέχουν λιπίδια στον φυτικό ιστό. Έτσι, βελτιώνεται η μεταφορά μάζας μεταξύ κυττάρου και διαλύτη και απελευθερώνεται το αιθέριο έλαιο. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα των σημερινών σύγχρονων εκχυλιστών υπερήχων είναι ο ακριβής έλεγχος των παραμέτρων λειτουργίας (π.χ. ένταση υπερήχων, θερμοκρασία, χρόνος κατεργασίας, πίεση, χρόνος παραμονής κ.λπ.). Η αυξημένη απόδοση αιθέριων ελαίων, καθώς και η μικρότερη θερμική αποδόμηση, η υψηλή ποιότητα και το καλό αρωματικό και γευστικό προφίλ έχουν αποδειχθεί επιστημονικά (Porto et al. 2009; Asfaw et al. 2005).
Ενώ άλλες σύγχρονες τεχνικές εκχύλισης προσφέρουν μόνο περιορισμένη δυνατότητα κλιμάκωσης στη βιομηχανική παραγωγή, η δυνατότητα κλιμάκωσης της εκχύλισης με υπερήχους σε βιομηχανικό επίπεδο έχει ήδη αποδειχθεί. Για παράδειγμα, η απόδοση εκχύλισης αιθέριων ελαίων από ιαπωνικά εσπεριδοειδή αυξήθηκε κατά 44% σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους εκχύλισης (Mason et al. 2011).
Διάταξη Sono-Soxhlet με χρήση της συσκευής υπερήχων UP200Ht για βελτιωμένα αποτελέσματα εκχύλισης
(©Djenni, et al., 2012)
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Nenciu, Florin, Ana-Maria Tăbărașu, Cristina Fătu, Nicolae-Valentin Vlăduț, Iulian Voicea, Sorina Dinu (2026): Ultrasound-Assisted Hydrodistillation of Essential Oils for Eco-Friendly Biocontrol of Botrytis cinerea in Grapevines. Horticulturae 12, no. 9: 1054. 2026
- 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.
Χρήσιμες πληροφορίες
Επιτυχής εκχύλιση με υπερήχους
Για τα παρακάτω φυτικά υλικά και τους φυτικούς ιστούς έχει αποδειχθεί ότι η εκχύλιση με υπερήχους επιτυγχάνει βελτιωμένα αποτελέσματα εκχύλισης. Η εκχύλιση με υπερήχους παρέχει υψηλότερες αποδόσεις και εκχυλίσματα υψηλής ποιότητας με πλήρες προφίλ ενώσεων / αρωμάτων και πλήρες γευστικό φάσμα.
Βότανα και φύλλα: δυόσμος, μέντα, στέβια, κάνναβη, λυκίσκος, βασιλικός, θυμάρι, πιπέρι, ρίγανη, φασκόμηλο, μάραθος, μαϊντανός, ευκάλυπτος, ελιά, πράσινο τσάι, μαύρο τσάι, μπόλντο, καπνός, πιπερώδης μέντα, μαντζουράνα κ.λπ.
Άνθη (αττάρ): τριαντάφυλλο, λεβάντα, υλάνγκ-υλάνγκ, γιασεμί, πατσουλί, τουμπερόζα, μιμόζα κ.λπ.
Καρποί: πορτοκάλι, εσπεριδοειδή, λεμόνι, σμέουρο, ντομάτα, μήλο, μύρτιλο, ευρωπαϊκά μύρτιλα, μανταρίνι, σταφύλια, ελιά, τζίτζιφο κ.λπ.
Μπαχαρικά: σαφράν, κόλιανδρος, τζίντζερ, δάφνη, μοσχοκάρυδο, κανέλα, κουρκουμάς, βανίλια, γαρίφαλο, μοσχοκάρυδο, περίβλημα μοσχοκάρυδου κ.λπ.
Ξύλο και φλοιός: ξύλο αγάρ, δρυς, σανταλόξυλο, ξύλο κέδρου, πεύκο, φλοιός κανέλας, κ.λπ.
Τα φυτικά εκχυλίσματα περιέχουν το πλήρες φάσμα δραστικών ενώσεων και φυτοχημικών ουσιών, με αποτέλεσμα το αιθέριο έλαιο να περιέχει λιπίδια, τερπένια και τερπενοειδή, φαινόλες, αλκαλοειδή, φλαβονοειδή, καρβονυλικές ενώσεις, αντιοξειδωτικά, βιταμίνες, χρωστικές, ένζυμα κ.λπ.
Παραδείγματα εκχυλιζόμενων μορίων: μονοτερπένια και μονοτερπενοειδή, σεσκιτερπένια, λιμονένιο, καρβόνη, a-πινένιο, λιμονένιο, 1,8-κινεόλη, cis-οκιμένιο, trans-οκιμένιο, 3-οκτανόνη, β-καροτένιο, α-πινένιο, καμφορά, καμφένιο, β-πινένιο, μυρκένιο, παρα-κυμένιο, λιμονένιο, γ-τερπινένιο, λιναλοόλη, μυρτενόλη, μυρτενάλη, καρβόνη.
Τα αιθέρια έλαια παρουσιάζουν αντιοξειδωτική και αντιμικροβιακή δράση, γεγονός που τα καθιστά, πέρα από το άρωμα και τη γεύση τους, ωφέλιμο συστατικό και για τρόφιμα και ιατρικά προϊόντα.
Τα αιθέρια έλαια, π.χ. από λεβάντα, μέντα πιπερώδη και ευκάλυπτο, παράγονται κυρίως με απόσταξη με υδρατμούς. Η φυτική πρώτη ύλη, όπως άνθη, φύλλα, ξύλο, φλοιός, ρίζες, σπόροι και φλούδες, εκχυλίζεται με απόσταξη με νερό, ενώ είναι εμβαπτισμένη και βράζει μαζί με νερό σε αποστακτική συσκευή.
Υδροαπόσταξη
Στην υδροαπόσταξη διακρίνονται δύο μορφές: η απόσταξη με νερό και η απόσταξη με υδρατμούς.
Για την απομόνωση αιθέριων ελαίων με απόσταξη με νερό, το φυτικό υλικό τοποθετείται σε νερό που πρόκειται να βράσει. Για την απόσταξη με υδρατμούς, οι υδρατμοί διοχετεύονται μέσα στο φυτικό υλικό ή διαμέσου αυτού. Λόγω της επίδρασης του ζεστού νερού και των υδρατμών, το αιθέριο έλαιο απελευθερώνεται από τους λιπιδικούς αδένες του φυτικού ιστού. Οι παραγόμενοι υδρατμοί παρασύρουν το έλαιο έξω από το φυτικό υλικό. Στη συνέχεια, οι υδρατμοί συμπυκνώνονται σε συμπυκνωτή με έμμεση ψύξη με νερό. Από τον συμπυκνωτή, το αποσταγμένο εκχύλισμα (αιθέριο έλαιο) ρέει σε διαχωριστή, όπου το έλαιο διαχωρίζεται αυτόματα από το νερό του αποστάγματος.
Εκχύλιση με διαλύτη
Για λόγους αποδοτικότητας, τα περισσότερα αιθέρια έλαια, π.χ. για τη βιομηχανία αρωμάτων και αρωματικών υλών, παράγονται με εκχύλιση με διαλύτη, χρησιμοποιώντας πτητικούς διαλύτες, π.χ. εξάνιο, di-methylene-chloride ή πετρελαϊκό αιθέρα. Το κύριο πλεονέκτημα της εκχύλισης με διαλύτη έναντι της απόσταξης είναι ότι μπορεί να διατηρείται ομοιόμορφη θερμοκρασία (περίπου 50°C) κατά τη διάρκεια της διεργασίας. Επειδή οι υψηλότερες θερμοκρασίες οδηγούν στην αποδόμηση των ενώσεων των αιθέριων ελαίων, τα έλαια που εκχυλίζονται με διαλύτες χαρακτηρίζονται από μεγαλύτερη πληρότητα των πτητικών ενώσεών τους και πιο φυσική οσμή.
Το υπερκρίσιμο CO2 έχει επίσης αποδειχθεί ότι είναι εξαιρετικός οργανικός διαλύτης και επομένως αποτελεί μια ακόμη εναλλακτική μέθοδο για την εκχύλιση αρωματικών ελαίων από φυτικές ύλες.
Διαλύτες εκχύλισης
Οι παραδοσιακοί οργανικοί διαλύτες εκχύλισης περιλαμβάνουν βενζόλιο, τολουόλιο, εξάνιο, διμεθυλαιθέρα, πετρελαϊκό αιθέρα, di-methylene-chloride, οξικό αιθυλεστέρα, ακετόνη ή αιθανόλη.
Η αιθανόλη χρησιμοποιείται για την εκχύλιση αρωματικών ενώσεων από ξηρά φυτικά υλικά, καθώς και από μη καθαρά έλαια ή κονκρέτ που έχουν παραχθεί αρχικά με εκχύλιση με οργανικό διαλύτη, έκθλιψη ή ανφλεράζ. Τα αιθανολικά εκχυλίσματα ξηρών υλικών είναι γνωστά ως βάμματα. Τα βάμματα δεν πρέπει να συγχέονται με τις πλύσεις με αιθανόλη, οι οποίες πραγματοποιούνται για τον καθαρισμό ελαίων και κονκρέτ ώστε να ληφθούν αμπσολού.
Όταν χρησιμοποιείται νερό ως υγρό εκχύλισης, η διεργασία ονομάζεται εκχύλιση χωρίς διαλύτη.
Αιθέρια έλαια
Τα αιθέρια έλαια παράγονται με εκχύλιση από φυτικό υλικό. Ως πρώτη ύλη μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορα είδη φυτικών μερών, π.χ. άνθη (π.χ. τριαντάφυλλο, γιασεμί, γαρίφαλο, γαριφαλόδεντρο, μιμόζα, δενδρολίβανο, λεβάντα), φύλλα (π.χ. μέντα, Ocimum spp., λεμονόχορτο, τζαμρόζα), φύλλα και βλαστοί (π.χ. γεράνι, πατσουλί, πετιγκρέιν, βερβένα, κανέλα), φλοιός (π.χ. κανέλα, κασσία, κανέλλα), ξύλο (π.χ. κέδρος, σανταλόξυλο, πεύκο), ρίζες (π.χ. αγγελική, σασσαφράς, βετιβέρ, σαουσουρέα, βαλεριάνα), σπόροι (π.χ. μάραθος, κόλιανδρος, κάρο, άνηθος, μοσχοκάρυδο), καρποί (περγαμόντο, πορτοκάλι, λεμόνι, άρκευθος), ριζώματα (π.χ. τζίντζερ, κάλαμος, κουρκουμάς, ίριδα) και κόμμεα ή εκκρίσεις ελαιορητίνης (π.χ. βάλσαμο του Περού, Myroxylon balsamum, στύραξ, μύρο, βενζόη).
Κονκρέτ και αμπσολού
Κονκρέτα ονομάζεται η ημιστερεή μάζα που λαμβάνεται με εκχύλιση νωπού φυτικού υλικού με διαλύτη. Η εκχύλιση του νωπού φυτικού υλικού πραγματοποιείται κυρίως με μη πολικούς διαλύτες, όπως βενζόλιο, τολουόλιο, εξάνιο και πετρελαϊκό αιθέρα. Μετά τη διαδικασία εκχύλισης, ο διαλύτης εξατμίζεται, ώστε να ληφθεί ένα ημιστερεό υπόλειμμα αιθέριων ελαίων, κηρών, ρητινών και άλλων λιπόφιλων (υδρόφοβων) φυτοχημικών ενώσεων. Αυτό είναι η λεγόμενη κονκρέτα.
Για να ληφθεί ένα απόλυτο εκχύλισμα από την κονκρέτα, η κονκρέτα πρέπει να υποβληθεί σε επεξεργασία με αλκοόλη υψηλού αλκοολικού βαθμού, στην οποία μπορούν να διαλυθούν ορισμένα συστατικά.
Παραγωγή νανογαλακτωμάτων με υπερήχους
Το ενδιαφέρον για τη χρήση νανογαλακτωμάτων ως συστημάτων μεταφοράς λιπόφιλων συστατικών τροφίμων και ως φορέων δραστικών ενώσεων σε φαρμακευτικά και καλλυντικά προϊόντα αυξάνεται σημαντικά λόγω της υψηλής οπτικής τους διαύγειας, της καλής φυσικής τους σταθερότητας και της ικανότητάς τους να αυξάνουν τη βιοδιαθεσιμότητα. Η γαλακτωματοποίηση με υπερήχους παράγει σταθερά μικρογαλακτώματα και νανογαλακτώματα που εγγυώνται τα καλύτερα αποτελέσματα στο τελικό προϊόν.
Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τη γαλακτωματοποίηση με υπερήχους!
Πλεονεκτήματα της υδροαπόσταξης με υποβοήθηση υπερήχων
- Γρήγορη και αποδοτική εκχύλιση
- Μη θερμική, ήπια διεργασία
- Εκχυλίσματα υψηλής ποιότητας
- Υψηλή απόδοση
- Πλήρες φάσμα αρωμάτων
- Λιγότερη πρώτη ύλη
- Πράσινη εκχύλιση
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής απόδοσης από εργαστηριακή έως βιομηχανική κλίμακα.