Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Hidrodestilación ultrasónica de aceites esenciales

  • La extracción convencional de aceites esenciales es caro y consume mucho tiempo.
  • extracción por ultrasonidos da mayores rendimientos y calidad extracto superior.
  • Ultrasónica puede llevarse a cabo como método de extracción con disolvente o a base de agua. Como alternativa, la sonicación se puede combinar con los sistemas tradicionales de extracción para mejorar la eficiencia y la calidad.

 

Hidrodestilación de extractos botánicos

Hidrodestilación es una variante de la destilación de vapor. Para la extracción hidrodestilación, material vegetal se empapa durante algún tiempo en el agua después de lo cual la mezcla es materiales calentados y volátiles son arrastrados en el vapor, se condensan y se separan. Es un proceso de extracción común para separar compuestos fitoquímicos partir de material vegetal. La destilación de vapor es una técnica común para aislar aceites esenciales, por ejemplo, para la perfumería.
Dado que muchos compuestos orgánicos tienden a descomponerse a altas temperaturas prolongadas, la industria está dando un paso adelante para utilizar métodos de procesamiento suaves alternativas, que dan mejores resultados de extracción (calidad superior, rendimientos más altos).

Extracción ultrasónica de lúpulo

Los problemas de las técnicas de extracción tradicionales, como la destilación de vapor, radican en las enormes cantidades de material vegetal que se requieren para extraer aceites esenciales a escala comercial. Para 1 kg (2 1/4 lb) de aceite esencial de lavanda son aprox. Se requieren 200 kg (440 lb) de flores frescas de lavanda, por 1 kg de aceite de rosas se necesitan entre 2,5 y 5 toneladas métricas de pétalos de rosa y por 1 kg de aceite esencial de limón la materia prima consiste en aprox. 3,000 limones. Por lo tanto, los aceites esenciales son muy caros. Para rosa absoluta, el precio es de alrededor de 20,000 € (21,000US $) por litro.
Para obtener ventajas con respecto a la rentabilidad y la competitividad, los productores de aceites esenciales deben poner en práctica los métodos de extracción más eficientes y eficaces. Las técnicas favorables de extracción ultrasónica sobresale métodos de extracción tradicionales por las condiciones de extracción suaves, altos rendimientos y la calidad extracto superior. La sonicación se puede realizar como extracción a base de disolvente o sin disolvente. Alternativamente, la extracción por ultrasonidos puede ser combina con sistemas de extracción común, por ejemplo extracción Soxhlet, La extracción Clevenger, supercrítico CO2, Óhmico hidrodestilación etc. (Sono-Soxhlet, I-Clevenger, I-SCCO2, Ultrasónica óhmico hidrodestilación).

Ultrasónica extracción de aceites esenciales

extracción por ultrasonidos se ha demostrado que dan rendimientos de extracción más altos y para reducir el consumo de energía. El principio de funcionamiento de la extracción por ultrasonidos es la implosión burbuja generada por la cavitación ultrasónica. La implosión de burbujas genera micro-chorros que destruyen las glándulas de lípidos en el tejido celular de la planta. De este modo, la transferencia de masa entre la célula y el disolvente se mejora y el aceite esencial se libera. Una ventaja importante de extractores de ultrasonidos modernos de hoy en día es el control preciso de los parámetros de funcionamiento (por ejemplo, intensidad de ultrasonidos, temperatura, tiempo de tratamiento, presión, tiempo de retención etc.). Aumento del rendimiento de los aceites esenciales, así como la degradación térmica más baja, de alta calidad y un buen sabor son científicamente demostrado (Porto et al., 2009; Asfaw et al., 2005). Mientras que otras técnicas de extracción modernas ofrecen sólo una capacidad limitada para la ampliación de la producción industrial, la potencia de ampliar la extracción de ultrasonidos a nivel industrial ya está demostrado. Por ejemplo, el rendimiento de extracción de los aceites esenciales de cítricos japonés se incrementó en un 44% en comparación con los métodos de extracción tradicionales (Mason et al. 2011).

El pretratamiento de ultrasonidos para la extracción de aceites esenciales

Para la extracción por ultrasonidos de aceite esencial a partir de material vegetal (por ejemplo, lavandin, salvia, cítricos etc.), un sistema de tratamiento con ultrasonidos de tipo sonda como la UIP2000hdT se puede utilizar para la extracción en el banco-top, piloto y escala de producción. El sistema de extracción se puede configurar como un sistema por lotes o en línea.
Para la extracción de lotes por ultrasonidos, se recomienda un recipiente con un baño de agua fría circundante. El baño de agua permite evitar un aumento de temperatura no deseado y la degradación resultante. Para la extracción de aceite esencial de lavandina, las flores de lavanda se extraen con, por ejemplo, 2 l de agua destilada durante un tiempo de extracción de 30 minutos. La amplitud ultrasónica se establece en 60%. Después del pretratamiento ultrasónico, se elimina la flor de lavanda y se lleva a cabo una destilación de vapor convencional para extraer el aceite esencial.
Para la configuración de extracción de línea, el procesador de ultrasonidos ist equipado con sonotrodo y celda de flujo. Con fines de refrigeración, el reactor de célula de flujo está equipado con una camisa de refrigeración. Para el pre-tratamiento ultrasónico, el material vegetal macerado se bombea a través de la cámara de reacción en el que pasa directamente a través de la zona de cavitación. Un beneficio adicional de la extracción en línea de ultrasonidos es la posibilidad de presurizar la cámara de reacción para aumentar el efecto de extracción.
El pre-tratamiento con ultrasonidos antes de hidrodestilación aumenta el rendimiento de aceites esenciales extraídos y mejora la tasa de extracción – que resulta en un procedimiento global más eficiente.

Proceso por lotes ultrasónico para el pretratamiento de la hidrodestilación como la extracción de hierbas

hidrodestilación ultrasónica

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Sistema ultrasónico para la extracción de lotes (Haga clic para agrandar!)

Configuración ultrasónica personalizada para extracción

Ventajas de extracción por ultrasonidos

  • Rápida & extracción eficiente
  • No térmica, proceso leve
  • extractos de alta calidad
  • alto rendimiento
  • espectro completo de aroma
  • materia prima Menos
  • Extracción verde

Los aceites esenciales se pueden extraer de manera eficiente mediante ultrasonidos! www.hielscher.com

La producción de ultrasonidos nanoemulsiones

El interés en el uso de nanoemulsiones como sistemas de administración para ingredientes alimentarios lipófilos, como vehículo para los compuestos activos en productos farmacéuticos y cosméticos está creciendo de manera significativa debido a su alta claridad óptica, una buena estabilidad física y la capacidad para aumentar la biodisponibilidad. Ultrasónico Emulsificar prepara micro estable y nano-emulsiones que garantizan los mejores resultados en el producto final.
Haga clic aquí para obtener más información sobre la emulsificación ultrasónica.

Efectos ultrasónicos

Los efectos de extracción de ultrasonidos se basan en el principio de Cavitación ultrasónica. La cavitación en líquidos crea fuerzas de cizallamiento altas, streaming de líquido y microturbulences, que son puramente efectos mecánicos.

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Sono-Clevenger para la extracción de aceites esenciales. Foto de Pingret et al., 2014.

Clevenger con UP200Ht
Picture: Pingret et al., 2014a.

Sistemas de extracción de ultrasonidos

Los sistemas de ultrasonidos de potencia de Hielscher están disponibles para sobremesa, planta piloto e instalaciones de plantas industriales. Nuestros procesadores ultrasónicos son precisamente controlables y pueden entregar amplitudes muy altas (hasta 200μm para ultrasonicators industriales, amplitudes superiores a petición) para generar un campo acústico intenso. Todos nuestros dispositivos ultrasónicos – de laboratorio para sistemas industriales – se construyen para un funcionamiento 24/7 en condiciones de trabajo pesado.
extractores de ultrasonidos de Hielscher pueden ser probados a escala de banco superior para las pruebas de viabilidad y optimización de procesos. Posteriormente, todos los resultados del proceso se pueden escalar linealmente con la producción industrial total. Nuestra larga experiencia en el procesamiento de ultrasonidos nos permite consultar y ayudar a nuestros clientes a partir de los primeros tests y optimización de procesos para la ejecución de una operación industrial altamente eficiente. Visita nuestro laboratorio technial y centro de proceso para explorar las capacidades de los sistemas de ultrasonidos de Hielscher!
Nuestros sistemas ultrasónicos robustos se pueden utilizar para el lote y sonicación en línea. Una adaptación de las líneas de producción existentes se puede hacer fácilmente, también.

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Literatura/Referencias



Información interesante

Extraído con éxito por Ultrasonidos

Los siguientes tejidos de material vegetal y de la planta se ha comprobado que la extracción ultrasónica alcanza resultados de extracción mejoradas. La extracción de ultrasonidos da rendimientos más altos, extractos de alta calidad con un compuesto completo perfil / aroma y el espectro de sabor completo.
Hierbas & Hojas: hierbabuena, menta, estevia, canabis, Lúpulo, la albahaca, el tomillo, la pimienta, el orégano, salvia, hinojo, perejil, eucalipto, aceituna, té verde, té negro, Boldo, Tabaco, menta, mejorana, etc.
Flores (esencias): Rose, lavanda, ylang-ylang, jazmín, pachulí, nardo, mimosa, etc.
Las frutas: naranja, cítricos, limón, frambuesa, tomate, manzana, arándanos, arándanos, mandarina, uvas, aceituna, Azufaifo, etc.
especias: azafrán, cilantro, Jengibre, Laurel, nuez moscada, canela, cúrcuma, vainilla, clavo, nuez moscada, macis, etc.
Madera & corteza: la madera de agar, roble, madera de sándalo, madera de cedro, pino, corteza de canela, etc.

Los extractos botánicos contienen el espectro completo de compuestos activos y fitoquímicos para que el aceite esencial contiene lípidos, terpenos y terpenoides, fenoles, alcaloides, flavonoides y compuestos carbonílicos, antioxidantes, vitaminas, pigmentos, enzimas, etc.
Los ejemplos de moléculas extraídas: monoterpenos y monoterpeneoids, sesquiterpenos, limoneno, carvona, a-pineno, limoneno, 1,8-cineol, cis-ocimeno, trans-ocimeno, 3-octanona, beta-caroteno, α-pineno, alcanfor, canfeno , β-pineno, mirceno, para-cimeno, limoneno, γ-terpineno, linalool, mirtenol, mirtenal, carvona.
Los aceites esenciales muestran efectos antioxidantes y antimicrobianos, lo que los hace además de su aroma y sabor de un ingrediente beneficioso para los alimentos y productos médicos, también.
Los aceites esenciales, por ejemplo, de lavanda, menta, y eucalipto, son producidas principalmente por destilación de vapor. La materia prima vegetal tal como flores, hojas, madera, corteza, raíces, semillas, y cáscaras se extraen por destilación el agua mientras empapado y se hierve con agua en un aparato de destilación.

hidrodestilación

Para hidrodestilación, dos formas son diferenciadas: la destilación de agua y la destilación de vapor.
Para el aislamiento de aceites esenciales por destilación de agua, el material vegetal se coloca en agua para ser hervida. Para la destilación al vapor, el vapor se inyecta en / a través del material de la planta. Debido a la influencia de agua caliente y vapor, el aceite esencial es liberado de las glándulas de lípidos en el tejido vegetal. El vapor de agua de evaporación lleva el aceite del material de planta. Después, el vapor se condensa en un condensador por enfriamiento indirecto con agua. Desde el condensador, el extracto destilado (aceite esencial) desemboca en un separador, donde el aceite se separa automáticamente del agua destilado.

extraccion solvente

Debido a la eficiencia, la mayoría de los aceites esenciales, por ejemplo, para la industria del perfume y fragancia, son producidos por la extracción con disolvente, utilizando disolventes volátiles, por ejemplo hexano, di-metileno-cloruro, o éter de petróleo. Las principales ventajas de la extracción con disolvente sobre la destilación es que una temperatura uniforme (aprox. 50 ° C) se puede mantener durante el proceso. Dado que las temperaturas más altas resultan en la degradación de los compuestos de aceites esenciales, aceites de disolvente extraído se caracterizan por una integridad mayor de sus compuestos volátiles y un olor más natural.
supercrítico CO2 está demostrado ser un disolvente orgánico excelente, también y por lo tanto es otro método alternativo para la extracción de aceites aromáticos a partir de ingredientes botánicos.

disolventes de extracción

disolventes orgánicos tradicionales para la extracción incluyen benceno, tolueno, hexano, éter de dimetilo, éter de petróleo, di-metileno-cloruro, acetato de etilo, acetona o etanol.
El etanol se utiliza para extraer compuestos fragantes partir de materiales vegetales secos, así como a partir de aceites impuros u hormigones que han sido producidos en primer lugar por extracción de disolvente orgánico, una expresión o enfluerage. extractos de etanol a partir de materiales secos se conocen como tinturas. Las tinturas no deben confundirse con lavados de etanol, que se llevan a cabo para purificar los aceites y hormigones para obtener absolutos.
Cuando se usa agua como fluido de extracción, el proceso se denomina una extracción libre de solventes.

Aceites esenciales

Los aceites esenciales son producidos por extracción a partir de material vegetal. Como prima diversos tipos de material de partes de la planta se puede utilizar, por ejemplo, flores (por ejemplo, rosa, jazmín, clavel, clavo, mimosa, romero, lavanda), hojas (por ejemplo, menta, Ocimum spp., hierba de limón, jamrosa), hojas y tallos (por ejemplo, geranio, pachulí, petitgrain, verbena, canela), corteza ( por ejemplo canela, casia, Canella), madera (por ejemplo, de cedro, sándalo, pino), raíces (por ejemplo, angélica, sasafrás, vetiver, Saussurea, la valeriana), semillas (por ejemplo, hinojo, cilantro, comino, eneldo, nuez moscada), frutas (bergamota, naranja, limón, enebro), rizomas (por ejemplo, jengibre, cálamo, curcuma, orris) y las encías o exudaciones de oleorresinas (por ejemplo, bálsamo del Perú, balsamum Myroxylon, estoraque, mirra, benjuí).

Concreto y absoluto

El hormigón es el término para la masa semisólida que se obtiene por extracción con disolvente del material vegetal fresco. El material vegetal fresco se extrae principalmente el uso de disolventes no polares tales benceno, tolueno, hexano, éter de petróleo. Después de que el proceso de extracción, el disolvente se evapora, de modo que se obtiene un residuo semi-sólido de aceites esenciales, ceras, resinas y otros fitoquímicos lipófilos (hidrófobos). Este es el hormigón llamada.
Para obtener un absoluto de hormigón, el hormigón debe ser tratado con un alcohol fuerte en la que ciertos componentes pueden ser disueltos.