Extracción turbo de canela con ultrasonidos

La extracción tradicional de canela requiere mucho tiempo y es relativamente ineficiente. La extracción ultrasónica es una técnica de intensificación de procesos sencilla, pero muy eficiente, que reduce el tiempo de extracción a unas pocas horas y, al mismo tiempo, aumenta el rendimiento de aceite esencial de canela.

Extracción mejorada de canela con ultrasonidos

La extracción tradicional de aceite esencial de canela se realiza mediante la destilación por arrastre de vapor de la corteza y las hojas de canela. La destilación tradicional por arrastre de vapor es muy lenta y requiere mucho tiempo. Cuanto mayor sea el rendimiento de aceite de canela buscado, más tiempo requerirá la destilación por arrastre de vapor; así, la destilación por arrastre de vapor de un recipiente de hojas de canela puede tardar hasta 12 horas, mientras que la de la corteza de canela puede tardar más de 24 horas. La extracción ultrasónica rompe las estructuras celulares de la corteza y las hojas de canela, de modo que el aceite de canela se libera rápida y completamente. La extracción ultrasónica acelera considerablemente la destilación por arrastre de vapor, reduciendo el tiempo de procesamiento de un día completo a unas pocas horas y aumentando el rendimiento de aceite esencial de canela.
La extracción ultrasónica libera todo el espectro de compuestos aromáticos de la canela, incluidos el cinamaldehído, el linalol, el eugenol y el ácido cinámico. La obtención de un extracto de espectro completo con compuestos de aceite esencial de alta calidad explica la calidad superior de los aceites de canela extraídos mediante ultrasonidos. En particular, el cinamaldehído, el principal compuesto orgánico, confiere a la canela su sabor y aroma característicos. Como la sonicación es un tratamiento no térmico, los compuestos del aceite esencial quedan protegidos frente a la degradación térmica. Por ello, la extracción ultrasónica produce aceites esenciales de aroma intenso que cumplen los estándares de calidad más exigentes.
La extracción ultrasónica puede aplicarse a la corteza y las hojas de canela. El aceite de hojas de canela tiene un aroma más intenso que el aceite de corteza. Las hojas de canela contienen grandes cantidades de eugenol.

Por qué la extracción ultrasónica supera a la destilación por arrastre de vapor

Para producir aceites esenciales de canela mediante destilación por arrastre de vapor, primero deben liberarse de la matriz vegetal (es decir, de las células vegetales de las hojas o la corteza de canela). En la destilación por arrastre de vapor, el material vegetal de canela se hierve durante un máximo de 24 horas en recipientes. 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 por completo los aceites esenciales atrapados y se desperdician grandes cantidades de aceites residuales porque no se han extraído. Tras el proceso de extracción térmica, se realiza la destilación por arrastre de vapor. Para ello, se hierve una mezcla de dos líquidos inmiscibles (es decir, aceite esencial y agua). La mezcla comienza a hervir cuando la presión de vapor conjunta alcanza 760 mm Hg. Por tanto, el punto de ebullición de una mezcla de agua y aceite esencial será inferior al punto de ebullición de cualquiera de los componentes por separado. La hidrodestilación tradicional presenta importantes inconvenientes: el prolongado proceso de ebullición y tratamiento con vapor consume mucho tiempo y energía.
La extracción ultrasónica funciona mediante cavitación acústica. La cavitación acústica se produce cuando se acoplan ondas de ultrasonidos de potencia a un líquido (por ejemplo, una suspensión de material vegetal en un disolvente o en agua). Las ondas ultrasónicas se propagan por el líquido y generan ciclos alternos de alta presión / baja presión. Durante los ciclos de baja presión, se crean diminutas burbujas de vacío (las denominadas burbujas de cavitación), que crecen a lo largo de varios ciclos de presión. Al alcanzar un tamaño determinado, cuando las burbujas ya no pueden absorber más energía, implosionan violentamente durante un ciclo de alta presión. La implosión de las burbujas se caracteriza por intensas fuerzas de cavitación, incluidas microturbulencias y corrientes de líquido con velocidades de hasta 100 m/s. Estos efectos de cizallamiento por cavitación también se conocen como efectos sonomecánicos. La extracción ultrasónica de moléculas bioactivas se debe principalmente a los efectos sonomecánicos: la agitación y las turbulencias rompen las células y favorecen 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 vegetal al disolvente.
La ventaja de la extracción ultrasónica frente al método tradicional de ebullición y destilación por arrastre de vapor es la extracción comparativamente mayor de aceites esenciales y otros compuestos orgánicos en un tiempo considerablemente más corto. Los mayores rendimientos de extracción evitan el desperdicio de materia prima y hacen que la extracción sea más rentable. El ahorro de tiempo y energía que se consigue mediante la extracción ultrasónica es considerable. Como método no térmico, la extracción ultrasónica evita la degradación de los compuestos termosensibles causada por el calor.
Las temperaturas moderadas y el corto tiempo de procesamiento son ventajas importantes de la extracción ultrasónica, ya que evitan la descomposición térmica de los extractos naturales. Esto hace que la extracción ultrasónica sea muy eficiente y, por tanto, que la sonicación proporcione aceites esenciales de calidad superior.

Estudios de caso sobre la extracción ultrasónica de canela

La investigación y la industria ya han adoptado la extracción ultrasónica para producir aceites esenciales de alta calidad a partir de numerosos materiales vegetales, incluidas las hojas y la corteza de canela.

Hidrodestilación ultrasónica de canela

Chen et al. (2020) investigaron la hidrodestilación intensificada mediante ultrasonidos y concluyeron que la sonicación mejoraba considerablemente el proceso de destilación. La destilación ultrasónica por arrastre de vapor proporcionó mayores rendimientos de aceite de canela con un tiempo de extracción drásticamente reducido. Mediante análisis GC-MS, demostraron que la hidrodestilación asistida por ultrasonidos proporcionaba un aceite esencial de mayor valor, con un alto contenido del compuesto principal, trans-cinamaldehído, en comparación con la hidrodestilación tradicional. La micrografía electrónica de barrido (SEM) confirmó la eficiencia de la sonicación para la extracción de aceite de canela. Además, el análisis del consumo eléctrico y de las emisiones de CO2 muestra que el proceso de hidrodestilación asistida por ultrasonidos es la opción más económica y respetuosa con el medio ambiente. Por ello, Chen et al. concluyen que la hidrodestilación asistida por ultrasonidos es una tecnología eficiente y ecológica 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

Se ha demostrado que la extracción ultrasónica con disolventes eutécticos profundos es una técnica superior para obtener altos rendimientos de trans-cinamaldehído y cumarina a partir de la corteza de canela.
En condiciones óptimas, el método proporcionó un contenido de trans-cinamaldehído y cumarina superior al obtenido mediante métodos convencionales (reflujo, Soxhlet y maceración) con disolventes orgánicos (etanol al 96%). Se determinó que las condiciones óptimas para la extracción ultrasónica con disolventes eutécticos profundos naturales eran cloruro de colina-ácido cítrico (ChCl-CA), con una adición de agua del 40% y un tiempo de extracción de 30 minutos, para extraer trans-cinamaldehído (9,24 ± 0,01 mg/g) y cumarina (11,6 ± 0,11 mg/g) de la corteza de canela (C. burmannii Blume). Se necesitan más investigaciones para explorar la actividad farmacológica del trans-cinamaldehído y la cumarina de la corteza de canela. (cf. Aryati et al. 2020)

Imagen de la superficie de la corteza de canela obtenida mediante microscopía electrónica de barrido con un aumento de 1000x; polvo seco (a); tras la extracción por maceración (b); tras la extracción por reflujo (c); tras la extracción Soxhlet (d); tras la extracción con NADES-UAE ChCl-CA (e).
estudio e imagen de Aryati et al. 2020

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 gama de Hielscher Ultrasonics abarca desde sonicadores compactos de laboratorio hasta sistemas de extracción industriales. Así, en Hielscher podemos ofrecerle el sonicador más adecuado para la capacidad de procesamiento que tiene prevista. Nuestro personal, con una amplia experiencia, le ayudará desde las pruebas de viabilidad y la optimización del proceso hasta la instalación de su sistema ultrasónico a escala de producción final.
El reducido espacio que ocupan nuestros extractores ultrasónicos, así como la versatilidad de sus opciones de instalación, permiten integrarlos incluso en instalaciones de procesamiento con poco espacio. Los procesadores ultrasónicos se instalan en todo el mundo en plantas de producción de alimentos, productos farmacéuticos y suplementos nutricionales.

Hielscher Ultrasonics – Equipos de extracción avanzados

La gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca todos los extractores ultrasónicos de alto rendimiento, desde pequeña hasta gran escala. Los accesorios adicionales permiten montar fácilmente la configuración del equipo ultrasónico más adecuada para su proceso de extracción. La configuración ultrasónica óptima depende de la capacidad prevista, el volumen, la materia prima, el procesamiento por lotes o en línea y el plazo disponible.

Por lotes y en línea

Los sonicadores Hielscher pueden utilizarse para el procesamiento por lotes y en flujo continuo. El procesamiento ultrasónico por lotes es ideal para las pruebas de procesos, la optimización y la producción a pequeña y mediana escala. Para procesar grandes volúmenes de materiales vegetales (por ejemplo, hojas y corteza de canela), el procesamiento en línea puede resultar más ventajoso. Aunque el procesamiento por lotes solo requiere una configuración muy sencilla, exige más tiempo y trabajo. Un proceso de extracción continua en línea requiere una configuración avanzada –compuesta por una bomba, mangueras o tuberías y depósitos–, pero es más eficiente, más rápido y requiere considerablemente menos trabajo. Hielscher Ultrasonics dispone de la configuración de extracción más adecuada para su volumen de extracción y los objetivos de su proceso.

Extractores ultrasónicos para cualquier capacidad de producción

La gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca todo el espectro de procesadores ultrasónicos, desde sonicadores compactos de laboratorio, pasando por sistemas de sobremesa y sistemas piloto, hasta procesadores ultrasónicos plenamente industriales con capacidad para procesar cargas de camión por hora. Esta amplia gama de productos nos permite ofrecerle el extractor ultrasónico más adecuado para su materia prima, su capacidad de procesamiento y sus objetivos de producción.
Los sistemas ultrasónicos de sobremesa son ideales para las pruebas de viabilidad y la optimización de procesos. El escalado lineal basado en parámetros de proceso establecidos facilita enormemente el aumento de la capacidad de procesamiento, desde lotes pequeños hasta la producción plenamente comercial. El aumento de escala puede realizarse instalando un extractor ultrasónico más potente o agrupando varios sonicadores en paralelo. Con el UIP16000, Hielscher ofrece el extractor ultrasónico más potente del mundo.

Amplitudes controlables con precisión para obtener resultados óptimos

Todos los sonicadores Hielscher pueden controlarse con precisión, lo que los convierte en equipos de trabajo fiables para la producción. La amplitud es uno de los parámetros de proceso cruciales que influyen en la eficiencia y la eficacia de la extracción ultrasónica de aceites esenciales de canela.
Todos los procesadores de Hielscher Ultrasonics permiten ajustar la amplitud con precisión. Los sonotrodos y los amplificadores mecánicos de amplitud son accesorios que permiten modificar la amplitud en un intervalo aún más amplio. Los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher pueden generar amplitudes muy elevadas y proporcionar la intensidad ultrasónica necesaria para aplicaciones exigentes. Pueden funcionar fácilmente de forma continua con amplitudes de hasta 200 µm en régimen de funcionamiento 24/7.
El ajuste preciso de la amplitud y la supervisión permanente de los parámetros del proceso ultrasónico mediante software inteligente le permiten tratar sus hojas y corteza de canela en las condiciones ultrasónicas más eficaces. ¡Sonicación óptima para obtener los mejores resultados de extracción!
La robustez de los equipos ultrasónicos de Hielscher permite el funcionamiento 24/7 en condiciones de trabajo intenso y en entornos exigentes. Esto convierte a los equipos ultrasónicos de Hielscher en herramientas de trabajo fiables que satisfacen sus requisitos de extracción.

Pruebas sencillas y sin riesgos

Los procesos ultrasónicos pueden escalarse de forma completamente lineal. Esto significa que cualquier resultado obtenido con un sonicador de laboratorio o de sobremesa puede escalarse para obtener exactamente el mismo resultado utilizando exactamente los mismos parámetros de proceso. Esto hace que la sonicación sea ideal para las pruebas de viabilidad sin riesgos, la optimización de procesos y la posterior implantación en la producción comercial. Póngase en contacto con nosotros para conocer cómo la sonicación puede aumentar su producción de extracto de canela.

Máxima calidad – Diseñados y fabricados en Alemania

Como empresa de propiedad y gestión familiar, Hielscher da prioridad a los estándares de calidad más exigentes para sus procesadores ultrasónicos. Todos los sonicadores se diseñan, fabrican y someten a pruebas exhaustivas en nuestra sede de Teltow, cerca de Berlín, Alemania. La robustez y la fiabilidad de los equipos ultrasónicos de Hielscher los convierten en equipos de trabajo de gran resistencia para su producción. El funcionamiento 24/7 a plena carga y en entornos exigentes es una característica propia de los mezcladores de alto rendimiento de Hielscher.

La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores: