Turboextracción de canela con ultrasonidos

La extracción tradicional de la canela requiere mucho tiempo y es relativamente ineficaz. La extracción por ultrasonidos es una técnica de intensificación del proceso sencilla pero muy eficaz que reduce el tiempo de extracción a unas pocas horas y aumenta simultáneamente el rendimiento del aceite esencial de canela.

Mejora de la extracción de canela con ultrasonidos

La extracción tradicional del aceite esencial de canela se consigue mediante la destilación al vapor de la corteza y las hojas de canela. La destilación al vapor tradicional es muy lenta y requiere mucho tiempo. Cuanto mayor sea el rendimiento deseado de aceite de canela, más larga será la destilación al vapor, lo que significa que la destilación al vapor de un hervidor de hojas de canela puede durar hasta 12 horas, mientras que la destilación al vapor de la corteza de canela puede durar más de 24 horas. La extracción por ultrasonidos rompe las estructuras celulares de la corteza y las hojas de canela para que el aceite de canela se libere rápida y completamente. La extracción ultrasónica acelera significativamente la destilación al vapor, acortando el tiempo de procesamiento de un día entero a unas pocas horas, al tiempo que aumenta el rendimiento del 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 de compuestos de aceites esenciales de alta calidad es la razón de la calidad superior de los aceites de canela extraídos por ultrasonidos. Especialmente el cinamaldehído, el principal compuesto orgánico que confiere a la canela su sabor y aroma característicos. Como la sonicación es un tratamiento no térmico, se evita la degradación térmica de los compuestos del aceite esencial. Por lo tanto, la extracción ultrasónica produce aceites esenciales de aroma intenso que cumplen los más altos estándares de calidad.
La extracción por ultrasonidos puede aplicarse a la corteza y las hojas de canela. El aceite de las hojas de canela tiene un aroma más fuerte que el de la corteza. Las hojas de canela contienen grandes cantidades de eugenol.

Por qué la extracción por ultrasonidos supera a la destilación por vapor

Para producir aceites esenciales de canela mediante destilación al vapor, los aceites esenciales deben liberarse primero de la matriz de la planta (es decir, de las células vegetales de las hojas o la corteza de la canela). En la destilación al vapor, el material vegetal de la canela se hierve durante un máximo de 24 horas en calderos. El calor por sí solo es relativamente ineficaz para romper las estructuras celulares y liberar los aceites esenciales atrapados. Generalmente, la ebullición no libera completamente los aceites esenciales atrapados y se desperdician grandes cantidades de aceites residuales, ya que no fueron extraídos. Después del proceso de extracción por calor, tendrá lugar la destilación por vapor. Para ello, se hierve una mezcla de dos líquidos inmiscibles (es decir, aceite esencial y agua). La mezcla empieza a hervir cuando su presión de vapor combinada es igual a 760 mm Hg. Por lo 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 largo proceso de ebullición y vaporización consume mucho tiempo y energía.
La extracción por ultrasonidos funciona mediante cavitación acústica. La cavitación acústica se produce cuando se emiten ondas ultrasónicas potentes en un líquido (por ejemplo, una suspensión de material botánico en un disolvente o agua). Las ondas ultrasónicas viajan a través del líquido provocando 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 partir de 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, que incluyen microturbulencias y corrientes de líquido con velocidades de hasta 100 m/s. Estos efectos de cizallamiento cavitacional también se conocen como efectos sonomecánicos. La extracción ultrasónica de moléculas bioactivas se debe principalmente a los efectos sonomecánicos: la agitación y las turbulencias alteran 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 de la planta al disolvente.
La ventaja de la extracción ultrasónica sobre el método tradicional de ebullición y destilación al vapor es la extracción comparativamente mayor de aceites esenciales y otros compuestos orgánicos en un tiempo significativamente más corto. Los mayores rendimientos de extracción evitan el desperdicio de materia prima y hacen que la extracción sea más lucrativa. El ahorro de tiempo y energía que se consigue con la extracción por ultrasonidos es considerable. Como método no térmico, la extracción por ultrasonidos evita que los compuestos termosensibles sufran una degradación inducida por el calor.
Las temperaturas suaves y el breve tiempo de procesamiento son ventajas importantes de la extracción por ultrasonidos, ya que se evita la descomposición térmica de los extractos naturales. Esto hace que la extracción ultrasónica sea muy eficaz y, por tanto, la sonicación proporciona aceites esenciales de calidad superior.

Casos prácticos de extracción ultrasónica de canela

La investigación y la industria ya han adoptado la extracción por ultrasonidos para la producción de aceites esenciales de alta calidad a partir de muchos productos botánicos, incluidas las hojas y la corteza de canela.

Hidrodestilación ultrasónica de la canela

Chen et al. (2020) investigaron la hidrodestilación promovida por ultrasonidos y concluyeron que la sonicación mejoraba significativamente el proceso de destilación. La destilación a vapor ultrasónica proporcionó mayores rendimientos de aceite de canela en un tiempo de extracción drásticamente reducido. Utilizando el análisis GC-MS, demostraron que la hidrodestilación asistida por ultrasonidos proporcionaba un aceite esencial más valioso, con un alto contenido del compuesto principal trans-cinamaldehído, en comparación con la hidrodestilación tradicional. La micrografía electrónica de barrido (SEM) confirmó la eficacia de la sonicación para la extracción del aceite de canela. Además, el análisis del consumo eléctrico y de la emisión de CO2 muestra que el proceso de hidrodestilación asistida por ultrasonidos es el más económico y respetuoso con el medio ambiente. Por lo tanto, Chen et al. resumen 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

La extracción ultrasónica con disolventes eutécticos profundos ha demostrado ser una técnica superior para extraer altos rendimientos de trans-cinamaldehído y cumarina de la corteza de canela.
en condiciones óptimas dio un mayor contenido de trans-cinamaldehído y cumarina que los obtenidos con los métodos convencionales (reflujo, soxhlet y maceración) utilizando disolventes orgánicos (etanol al 96%). Las condiciones óptimas para la extracción ultrasónica utilizando disolventes naturales eutécticos profundos resultaron ser cloruro de colina-ácido cítrico (ChCl-CA) con un 40% de adición de agua 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). Deben realizarse 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 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 mediante NADES-UAE ChCl-CA (e).
estudio e imagen de Aryati et al. 2020

Extractores ultrasónicos de alto rendimiento

La extracción por ultrasonidos es una tecnología de procesamiento fiable que facilita y acelera la producción de aceites esenciales de alta calidad. La gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca desde ultrasonidos compactos para laboratorio hasta sistemas de extracción industriales. Por lo tanto, en Hielscher podemos ofrecerle el ultrasonido más adecuado para su capacidad de proceso prevista. Nuestro experimentado personal le ayudará desde las pruebas de viabilidad y la optimización del proceso hasta la instalación de su sistema de ultrasonidos en el nivel de producción final.
El reducido tamaño de nuestros extractores por ultrasonidos, así como su versatilidad en cuanto a opciones de instalación, hacen que encajen incluso en instalaciones de procesamiento con poco espacio. Los procesadores por ultrasonidos se instalan en todo el mundo en plantas de producción de alimentos, productos farmacéuticos y suplementos nutricionales.

Hielscher Ultrasonics – Sofisticados equipos de extracción

La cartera de productos de Hielscher Ultrasonics cubre toda la gama de extractores por ultrasonidos de alto rendimiento, desde los pequeños a los grandes. Los accesorios adicionales permiten montar fácilmente la configuración de dispositivo ultrasónico más adecuada para su proceso de extracción. La configuración ultrasónica óptima depende de la capacidad prevista, el volumen, la materia prima, el lote o el proceso en línea y el plazo.

por lotes y en línea

Los ultrasonidos de Hielscher pueden utilizarse para el procesamiento por lotes y en continuo. El procesamiento ultrasónico por lotes es ideal para pruebas de procesos, optimización y niveles de producción pequeños y medianos. Para la producción de grandes volúmenes de productos botánicos (por ejemplo, hojas y corteza de canela), puede resultar más ventajoso el procesamiento en línea. Aunque la dosificación 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 significativamente menos mano de obra. Hielscher Ultrasonics tiene la configuración de extracción más adecuada para su volumen de extracción y objetivos del proceso.

Extractores ultrasónicos para cualquier capacidad de producto

La gama de productos de Hielscher Ultrasonics cubre todo el espectro de procesadores por ultrasonidos, desde los compactos ultrasonicadores de laboratorio, pasando por los sistemas de sobremesa y piloto, hasta los procesadores por ultrasonidos totalmente industriales con capacidad para procesar camiones cargados por hora. La gama completa de productos nos permite ofrecerle el extractor por ultrasonidos más adecuado para su materia prima, capacidad de proceso y objetivos de producción.
Los sistemas ultrasónicos de sobremesa son ideales para pruebas de viabilidad y optimización de procesos. El escalado lineal basado en parámetros de proceso establecidos facilita enormemente el aumento de las capacidades de procesamiento desde lotes más pequeños hasta la producción totalmente comercial. La ampliación puede realizarse instalando una unidad de extracción por ultrasonidos más potente o agrupando varios ultrasonidos en paralelo. Con el UIP16000, Hielscher ofrece el extractor por ultrasonidos más potente del mundo.

Amplitudes controlables con precisión para resultados óptimos

Todos los ultrasonidos de Hielscher se pueden controlar con precisión y, por tanto, son caballos de batalla fiables en la producción. La amplitud es uno de los parámetros cruciales del proceso que influyen en la eficiencia y eficacia de la extracción por ultrasonidos de aceites esenciales de canela.
Todos los Ultrasonidos Hielscher’ permiten ajustar con precisión la amplitud. Los sonotrodos y las bocinas de refuerzo son accesorios que permiten modificar la amplitud en un rango aún más amplio. Los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher pueden proporcionar amplitudes muy elevadas y ofrecer la intensidad ultrasónica necesaria para aplicaciones exigentes. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7.
Los ajustes precisos de la amplitud y la supervisión permanente de los parámetros del proceso ultrasónico mediante un software inteligente le ofrecen la posibilidad de tratar sus hojas y corteza de canela con las condiciones ultrasónicas más eficaces. Sonicación óptima para obtener los mejores resultados de extracción.
La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido en condiciones de trabajo duras y en entornos exigentes. Esto convierte a los equipos de ultrasonidos de Hielscher en una herramienta de trabajo fiable que satisface sus requisitos de extracción.

Pruebas fáciles y sin riesgos

Los procesos ultrasónicos pueden escalarse de forma completamente lineal. Esto significa que todos los resultados obtenidos con un ultrasonido de laboratorio o de sobremesa pueden escalarse hasta obtener exactamente el mismo resultado con los mismos parámetros de proceso. Esto hace que la ultrasonicación sea ideal para pruebas de viabilidad sin riesgos, optimización de procesos y posterior implementación en la fabricación comercial. Póngase en contacto con nosotros para saber cómo la sonicación puede aumentar su producción de extracto de canela.

Máxima calidad – Diseñado y fabricado en Alemania

Como empresa de propiedad y gestión familiar, Hielscher prioriza los más altos estándares de calidad para sus procesadores por ultrasonidos. Todos los equipos de ultrasonidos se diseñan, fabrican y prueban exhaustivamente en nuestra sede central de Teltow, cerca de Berlín (Alemania). La robustez y fiabilidad de los equipos de ultrasonidos de Hielscher los convierten en un caballo de batalla 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: