Turbo Extracción de Canela con Ultrasonidos

La extracción tradicional de canela es lenta y relativamente ineficiente. La extracción ultrasónica es una técnica de intensificación de proceso simple, pero altamente eficiente, que reduce el tiempo de extracción a unas pocas horas y aumenta simultáneamente el rendimiento del aceite esencial de canela.

Extracción de canela mejorada con ultrasonidos

Cinnamon bark and powder for ultrasonic extraction of cinnamon essential oil.La extracción tradicional de aceite esencial de canela se logra mediante la destilación al vapor de corteza de canela y hojas. La destilación de vapor tradicional es muy lenta y requiere mucho tiempo. Cuanto mayor sea el rendimiento objetivo del aceite de canela, más larga será la destilación de vapor, lo que significa que la destilación al vapor de una tetera de hojas de canela puede tardar hasta 12 horas, mientras que la destilación al vapor de la corteza de canela puede tardar más de 24 horas. La extracción ultrasónica rompe las estructuras celulares de la corteza de canela y deja hacia arriba para que el aceite de canela se libere rápida y completamente. La extracción ultrasónica acelera significativamente la destilación de vapor, acortando el tiempo de procesamiento de un día completo a unas pocas horas mientras aumenta el rendimiento del aceite esencial de canela.
La extracción ultrasónica libera todo el espectro de compuestos aromáticos de canela, incluyendo cinnamaldehído, linalool, eugenol y ácido cinanámico. Dar un extracto de espectro completo de compuestos de aceite esencial de alta calidad es la razón de la calidad superior de los aceites de canela extraídos por ultrasonidos. Especialmente el cinnamaldehído, el principal compuesto orgánico le da a la canela su sabor y aroma característicos. Como la sonicación es un tratamiento no térmico, los compuestos de aceite esencial se evitan de la degradación térmica. Por lo tanto, la extracción ultrasónica produce aceites esenciales aromáticos intensos que cumplen con los más altos estándares de calidad.
La extracción ultrasónica se puede aplicar a la corteza de canela y las hojas. El aceite de hoja de canela tiene un aroma más fuerte en comparación con el aceite de corteza. Las hojas de canela contienen altas cantidades de eugenol.

Ventajas de la extracción ultrasónica de canela

  • mayor rendimiento
  • Calidad superior
  • Extracción rápida
  • Temperatura más baja
  • rentable
Ultrasonic extraction gives superior cinnamon essential oil yields in a rapid process

extractor ultrasónico UIP4000hdT para la extracción continua de canela

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Por qué la extracción ultrasónica excel destaca la destilación de vapor

Para producir aceites esenciales a partir de la canela mediante la destilación al vapor, los aceites esenciales deben ser liberados primero de la matriz de la planta (es decir, las células vegetales de las hojas o la corteza de la canela). En la destilación al vapor, el material vegetal de canela se hierve hasta 24 horas en calderas. El calor por sí solo es relativamente ineficiente para romper las estructuras celulares y liberar los aceites esenciales atrapados. Por lo general, la ebullición no libera completamente los aceites esenciales atrapados y se desperdician mayores cantidades de aceites residuales, ya que no fueron extraídos. Después del proceso de extracción de calor, se producirá la destilación por vapor. Por lo tanto, se hierve una mezcla de dos líquidos inmiscibles (es decir, el aceite esencial y el agua). La mezcla comienza a hervir cuando su presión de vapor combinada es igual a 760 mm Hg. El punto de ebullición de una mezcla de agua y aceite esencial será, por tanto, inferior al punto de ebullición de cualquiera de los dos componentes por separado. La hidrodestilación tradicional tiene grandes inconvenientes: El largo proceso de ebullición y vaporización consume mucho tiempo y energía.
La extracción ultrasónica funciona por cavitación acústica. La cavitación acústica se produce cuando las ondas de ultrasonido de potencia se acoplan en un líquido (por ejemplo, una suspensión consistente en material botánico en un disolvente o agua). Las ondas ultrasónicas viajan a través del líquido causando ciclos alternos de alta y baja presión. Durante los ciclos de baja presión se crean diminutas burbujas de vacío (las llamadas burbujas de cavitación), que crecen a lo largo de varios ciclos de presión. A un cierto tamaño, cuando las burbujas no pueden absorber más energía, implosionan violentamente durante un ciclo de alta presión. La implosión de las burbujas se caracteriza por intensas fuerzas cavitacionales, incluyendo micro-turbulencias y corrientes de líquido con velocidades de hasta 100m/s. Estos efectos de cizallamiento cavitacional también se conocen como efectos sonomecánicos. La extracción ultrasónica de moléculas bioactivas es causada principalmente por efectos sonomecánicos: la agitación y las turbulencias perturban las células y promueven la transferencia de masa. Esto significa que las moléculas bioactivas como los aceites esenciales, los polifenoles, los terpenos y los cannabinoides se liberan de la matriz celular de la planta al disolvente.
La ventaja de la extracción ultrasónica sobre el método tradicional de ebullición y destilación de vapor es la extracción comparativamente más alta de aceites esenciales y otros compuestos orgánicos en un tiempo significativamente más corto. Los mayores rendimientos de extracción evitan el derbado de la materia prima y hacen que la extracción sea más lucrativa. El ahorro de tiempo y energía logrado por la extracción ultrasónica es sustancial. Como método no térmico, la extracción ultrasónica evita que los compuestos termosensibles de la degradación inducida por el calor.
Las temperaturas suaves y el corto tiempo de procesamiento son las principales ventajas de la extracción ultrasónica ya que se evita una descomposición térmica de los extractos naturales. Esto hace que la extracción ultrasónica sea altamente eficiente y, por lo tanto, la sonicación da aceites esenciales de calidad superior.

Casos prácticos de extracción ultrasónica de canela

La investigación y la industria ya han adoptado la extracción ultrasónica para la producción de aceites esenciales de alta calidad de muchos botánicos, incluyendo hojas de canela y corteza.

Hidrodestestación ultrasónica de la canela

(2020) investigó la hidrodestestación promovida por ultrasonidos y concluyó que la sonicación mejoró significativamente el proceso de destilación. La destilación de vapor ultrasónico proporcionó mayores rendimientos de aceite de canela dentro de un tiempo de extracción drásticamente reducido. Usando el análisis GC-MS, mostraron que la hidrodestestación asistida por ultrasonidos proporcionaba aceite esencial más valioso con un alto contenido del trans-cinnamaldehído compuesto principal en comparación con la hidrodestilación tradicional. El micrografo electrónico de barrido (SEM) confirmó la eficiencia de la sonicación para la extracción de aceite de canela. Además, el análisis del consumo eléctrico y las emisiones de CO2 muestra que el proceso de hidrodestestación asistida por ultrasonidos es el enfoque más económico y respetuoso con el medio ambiente. Por lo tanto, Chen y otros resumen que la hidrodestestación asistida por ultrasonidos es una tecnología eficiente y verde para la extracción de aceite esencial de canela, que puede mejorar la cantidad y la calidad de los aceites de canela.

Extracción Ultrasónica de Canela con Disolventes Eutécticos Profundos

La extracción ultrasónica con disolventes eutécticos profundos ha demostrado ser una técnica superior para extraer altos rendimientos de trans-cinnamaldehído y cumarina de la corteza de canela.
El método en condiciones óptimas dio un contenido más alto de trans-cinamaldehído y cumarina que los obtenidos por métodos convencionales (reflujo, soxhlet y maceración) utilizando disolventes orgánicos (96% de etanol). Se comprobó que las condiciones óptimas para la extracción ultrasónica con disolventes eutécticos naturales profundos eran el ácido cloruro de colina (ChCl-CA) con una adición de agua del 40% y un tiempo de extracción de 30 minutos para extraer el trans-cinamaldehído (9,24 ± 0,01 mg/g) y la cumarina (11,6 ± 0,11 mg/g) de la corteza de canela (C. burmannii Blume). Se debe seguir investigando para explorar la actividad farmacológica del trans-cinamaldehído y la cumarina de la corteza de canela. (cf. Aryati et al. 2020)

Ultrasonic extraction of essential oils from cinnamon results in exceptional high yields.

La imagen superficial de la corteza de canela utilizando microscopía electrónica de barrido 1000x aumento; polvo seco (a); después de la extracción de maceración (b); después de la extracción de reflujo (c); después de la extracción de Soxhlet (d); después de la extracción utilizando NADES-UAE ChCl-CA (e).
estudio e imagen de Aryati et al. 2020

Ultrasonic batch extraction of cinnamon essential oils

El UIP2000hdT es un potente ultrasonicador de 2 kW para la extracción de canela

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Extractores ultrasónicos de alto rendimiento

La extracción ultrasónica es una tecnología de procesamiento fiable, que facilita y acelera la producción de aceites esenciales de alta calidad. La cartera de hielscher Ultrasonidos cubre toda la gama, desde ultrasonicadores de laboratorio compactos hasta sistemas de extracción industrial. Por lo tanto, nosotros en Hielscher podemos ofrecerle el ultrasonicador más adecuado para su capacidad de proceso prevista. Nuestro personal experimentado desde las pruebas de viabilidad y la optimización de procesos hasta la instalación de su sistema ultrasónico a nivel de producción final.
La pequeña huella de nuestros extractores ultrasónicos, así como su versatilidad en las opciones de instalación, los hacen encajar incluso en instalaciones de procesamiento de espacios pequeños. Los procesadores ultrasónicos están instalados en todo el mundo en instalaciones de producción de alimentos, farmacia y suplementos nutricionales.

Hielscher Ultrasonics – Equipo de extracción sofisticado

La cartera de productos de Hielscher Ultrasonics cubre la gama completa de extractores ultrasónicos de alto rendimiento, desde la pequeña a la gran escala. Los accesorios adicionales permiten el fácil montaje de la configuración del dispositivo ultrasónico más adecuado para su proceso de extracción. La configuración ultrasónica óptima depende de la capacidad, el volumen, la materia prima, el lote o el proceso en línea y el tiempo previstos.

Por lotes y en línea

Los ultrasonidos de Hielscher pueden utilizarse para el procesamiento por lotes y de flujo continuo. El procesamiento ultrasónico por lotes es ideal para la prueba de procesos, la optimización y el nivel de producción de pequeño a mediano tamaño. Para una producción de grandes volúmenes de productos botánicos (por ejemplo, hojas y corteza de canela), el procesamiento en línea podría ser más ventajoso. Si bien el procesamiento por lotes sólo requiere una configuración muy sencilla, requiere más tiempo y mano de obra. Un proceso continuo de extracción en línea requiere una configuración sofisticada – que consiste en una bomba, mangueras o tuberías y tanques -, pero es más eficiente, más rápido y requiere mucho menos trabajo. Hielscher Ultrasonics tiene la configuración de extracción más adecuada para su volumen de extracción y objetivos de proceso.

Extractores ultrasónicos para cada capacidad de producto

Célula de flujo UIP4000hdT para sonicación en línea a escala industrialLa gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca todo el espectro de procesadores ultrasónicos, desde los ultrasonidos compactos de laboratorio, pasando por los sistemas de mesa y los sistemas piloto, hasta los procesadores ultrasónicos totalmente industriales con capacidad para procesar cargas de camiones por hora. La gama completa de productos nos permite ofrecerle el extractor ultrasónico más adecuado para su materia prima, capacidad de proceso y objetivos de producción.
Los sistemas ultrasónicos de mesa son ideales para pruebas de viabilidad y optimización de procesos. La ampliación lineal basada en parámetros de proceso establecidos hace que sea muy fácil aumentar la capacidad de procesamiento de lotes más pequeños a una producción totalmente comercial. El aumento de escala puede hacerse instalando una unidad extractora de ultrasonidos más potente o agrupando varios ultrasonidos en paralelo. Con el UIP16000, Hielscher ofrece el extractor de ultrasonidos más potente del mundo.

Amplitudes controlables con precisión para resultados óptimos

Todos los ultrasonidos de Hielscher son controlables con precisión y, por lo tanto, caballos de trabajo fiables en la producción. La amplitud es uno de los parámetros de proceso cruciales que influyen en la eficiencia y eficacia de la extracción ultrasónica de aceites esenciales de canela.
Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Todos los ultrasonidos de Hielscher’ Los procesadores permiten el ajuste preciso de la amplitud. Los sonotrodos y las bocinas de refuerzo son accesorios que permiten modificar la amplitud en un rango aún más amplio. Los procesadores industriales de ultrasonidos de Hielscher pueden proporcionar amplitudes muy altas y ofrecer la intensidad ultrasónica necesaria para aplicaciones exigentes. Amplitudes de hasta 200µm pueden ser fácilmente operadas continuamente en operación 24/7.
Los ajustes de amplitud precisos y la supervisión permanente de los parámetros del proceso ultrasónico a través de software inteligente le dan la posibilidad de tratar sus hojas de canela y corteza con las condiciones ultrasónicas más eficaces. ¡Sonicación óptima para obtener los mejores resultados de extracción!
La robustez del equipo de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento 24 horas al día, 7 días a la semana, en entornos exigentes. Esto hace que el equipo de ultrasonidos de Hielscher sea una herramienta de trabajo fiable que cumple con sus requisitos de extracción.

Pruebas fáciles y sin riesgos

Los procesos ultrasónicos se pueden escalar completamente linealmente. Esto significa que cada resultado que ha logrado utilizando un ultrasonicador de laboratorio o de sobremesa, se puede escalar exactamente a la misma salida utilizando exactamente los mismos parámetros de proceso. Esto hace que la ultrasonicación sea ideal para pruebas de viabilidad sin riesgo, optimización de procesos y posterior implementación en la fabricación comercial. Póngase en contacto con nosotros para aprender cómo la sonicación puede aumentar su producción de extracto de canela.

La más alta calidad – Diseñado y fabricado en Alemania

Como empresa familiar y familiar, Hielscher prioriza los más altos estándares de calidad para sus procesadores ultrasónicos. Todos los ultrasonicadores están diseñados, fabricados y probados a fondo en nuestra sede en Teltow, cerca de Berlín, Alemania. La robustez y fiabilidad del equipo ultrasónico de Hielscher lo convierten en un caballo de trabajo en su producción. El funcionamiento 24/7 a plena carga y en entornos exigentes es una característica natural de los mezcladores de alto rendimiento de Hielscher.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.

Literatura / Referencias



Información interesante

Canela

La canela de Ceilán, también conocida como "canela verdadera", o cinnamomum zeylanicum es valorada por sus sabores intensos, que se conoce como canela. La canela de Ceilán proviene de la corteza interna de la corteza interna del cinnamomum zeylanicum y tiene un sabor dulce y delicado. Su color es marrón claro.
Cassia, o cinnamomum aromaticum tiene un sabor más duro y abrumador con una dulzura menos pronunciada y otros compuestos de sabor más intensos. Por lo tanto, la canela de cassia se utiliza a menudo en productos horneados y recetas, que también implican otras especias. Su color es más oscuro, marrón más rojo. Las plumas de Cassia son bastante resistentes y leñosas. Cassia es más barato de producir y tiene un precio de mercado más barato que el ceilán.
Canela de Saigón, o cinnamomum loureiroi. La canela de Saigón es el miembro más preciado de la familia Cassia. Tiene un sabor completo y complejo con aún menos dulzura. La canela de Saigón es generalmente bastante cara.

Aceites esenciales

Los aceites esenciales son compuestos aromáticos volátiles concentrados que se encuentran en las plantas, que dan a las plantas sus aromas únicos. A diferencia de los ácidos grasos, los aceites esenciales son sustancias grasas volátiles y altamente concentradas, que están presentes en flores, hojas, tallos, raíces, semillas, corteza, resina o cáscaras de frutas. Los aceites esenciales son hidrófobos, pero a diferencia de los aceites animales y vegetales, no están hechos de triglicéridos de ácidos grasos (es decir, ácidos grasos saturados, monoinsaturados y poliinsaturados). Por ejemplo, los principales componentes de los aceites esenciales son los terpenos hidrófobos, que difieren de los aceites grasos, porque no contienen triglicéridos de ácidos grasos.