Ultraheli abil kanuli turbo-ekstraheerimine

Traditsiooniline kaneeli ekstraheerimine on ajamahukas ja suhteliselt ebaefektiivne. Ultraheli ekstraheerimine on lihtne, kuid väga tõhus protsessi intensiivistamise meetod, mis lühendab ekstraheerimisaega mõne tunnini ja suurendab samal ajal kaneeli eeterliku õli saagist.

Ultraheli abil parandatud kaneeli ekstraheerimine

Kaneeli eeterlikku õli ekstraheeritakse traditsiooniliselt kaneelikoore ja -lehtede aurudestillatsiooni teel. Traditsiooniline aurudestillatsioon on väga aeglane ja ajamahukas. Mida suurem on kaneeliõli soovitud saagis, seda kauem aurudestillatsioon kestab, mis tähendab, et kaneelilehtede aurudestillatsioon ühes katlas võib võtta kuni 12 tundi, kaneelikoore aurudestillatsioon aga üle 24 tunni. Ultraheli ekstraheerimine lõhub kaneelikoore ja -lehtede rakustruktuurid, nii et kaneeliõli vabaneb kiiresti ja täielikult. Ultraheli ekstraheerimine kiirendab aurudestillatsiooni märkimisväärselt, lühendades töötlusaega täielikust päevast mõne tunnini, suurendades samal ajal kaneeli eeterliku õli saagist.
Ultraheli ekstraheerimine vabastab aromaatsete kaneeliühendite kogu spektri, sealhulgas kinnamaldehüüdi, linalooli, eugenooli ja kaneelhappe. Kvaliteetsete eeterliku õli ühendite kogu spektrit sisaldav ekstrakt on ultraheli abil ekstraheeritud kaneeliõlide parema kvaliteedi põhjus. Eriti kinnamaldehüüd, peamine orgaaniline ühend, annab kaneelile selle iseloomuliku maitse ja lõhna. Kuna ultraheli töötlus (sonikeerimine) on mittetermiline töötlus, hoitakse eeterliku õli ühendid termilise lagunemise eest. Seetõttu annab ultraheli ekstraheerimine intensiivse aroomiga eeterlikke õlisid, mis vastavad kõrgeimatele kvaliteedistandarditele.
Ultraheli ekstraheerimist saab rakendada kaneelikoorele ja -lehtedele. Kaneelilehtede õli lõhn on koore õliga võrreldes tugevam. Kaneelilehed sisaldavad suurel hulgal eugenooli.

Miks ultraheli ekstraheerimine ületab aurudestillatsiooni

Eeterlike õlide tootmiseks kaneelist aurudestillatsiooni teel tuleb eeterlikud õlid esmalt vabastada taimemaatriksist (st kaneelilehtede või -koore taimerakkudest). Aurudestillatsioonil keedetakse kaneeli taimset materjali katlates kuni 24 tundi. Ainuüksi kuumus on rakustruktuuride lõhkumisel ja kinnijäänud eeterlike õlide vabastamisel suhteliselt ebaefektiivne. Üldiselt ei vabasta keetmine kinnijäänud eeterlikke õlisid täielikult ning suuremad kogused jääkõlisid lähevad raisku, kuna neid ei ekstraheeritud. Pärast kuumusega ekstraheerimist toimub aurudestillatsioon. Seetõttu keedetakse kahe segunematu vedeliku segu (st eeterlik õli ja vesi). Segu hakkab keema, kui nende ühine aururõhk on võrdne 760 mm Hg-ga. Vee ja eeterliku õli segu keemispunkt on seega madalam kui kummagi komponendi keemispunkt eraldi. Traditsioonilisel hüdrodestillatsioonil on olulisi puudusi: pikk keetmis- ja aurutamisprotsess on väga aja- ja energiamahukas.
Ultraheli abil ekstraheerimine toimub akustilise kavitatsiooni abil. Akustiline kavitatsioon tekib siis, kui võimsad ultrahelilained juhitakse vedelikku (nt lahustis või vees olevat taimset materjali sisaldavasse suspensiooni). Ultrahelilained levivad läbi vedeliku ning põhjustavad vahelduvaid kõrgrõhu- ja madalrõhutsükleid. Madalrõhutsüklite ajal tekivad pisikesed vaakumimullid (nn kavitatsioonimullid), mis kasvavad mitme rõhutsükli jooksul. Teatud suuruse juures, kui mullid ei suuda rohkem energiat neelata, implodeeruvad nad kõrgrõhutsükli ajal vägivaldselt. Mulli implosiooni iseloomustavad intensiivsed kavitatsioonijõud, sealhulgas mikroturbulentsid ja vedelikuvoolud kiirustega kuni 100m/s. Neid kavitatsioonilisi nihkeefekte nimetatakse ka sonomehaanilisteks efektideks. Bioaktiivsete molekulide ultraheli abil ekstraheerimise põhjustavad peamiselt sonomehaanilised efektid: segunemine ja turbulentsid lõhuvad rakke ja soodustavad massiülekannet. See tähendab, et bioaktiivsed molekulid, nagu eeterlikud õlid, polüfenoolid, terpeenid ja kannabinoidid, vabanevad taimerakkude maatriksist lahustisse.
Ultraheli abil ekstraheerimise eelis traditsioonilise keetmise ja aurudestillatsiooni meetodi ees on eeterlike õlide ja muude orgaaniliste ühendite võrdlemisi suurem ekstraheerimine oluliselt lühema ajaga. Suuremad ekstraktisaagised väldivad tooraine raiskamist ja muudavad ekstraheerimise tulusamaks. Ultraheli abil ekstraheerimisega saavutatavad aja- ja energiasääst on märkimisväärsed. Mittetermilise meetodina hoiab ultraheli abil ekstraheerimine termtundlikud ühendid ära kuumusest tingitud lagunemise eest.
Mõõdukad temperatuurid ja lühike töötlusaeg on ultraheli abil ekstraheerimise olulised eelised, kuna looduslike ekstraktide termiline lagunemine on välditud. See muudab ultraheli abil ekstraheerimise väga efektiivseks ning seetõttu annab ultraheli töötlus (sonikeerimine) parema kvaliteediga eeterlikke õlisid.

Kaneeli ultraheli abil ekstraheerimise juhtumiuuringud

Teadus ja tööstus on ultraheli abil ekstraheerimise juba kasutusele võtnud kvaliteetsete eeterlike õlide tootmiseks paljudest taimedest, sealhulgas kaneelilehtedest ja -koorest.

Kaneeli ultraheli hüdrodestillatsioon

Chen jt (2020) uurisid ultraheli abil kiirendatud hüdrodestillatsiooni ja jõudsid järeldusele, et ultraheli töötlus (sonikeerimine) parandas destillatsiooniprotsessi oluliselt. Ultraheli abil toimuv aurudestillatsioon andis kaneeliõli suurema saagise oluliselt lühema ekstraheerimisaja jooksul. GC-MS analüüsi abil näitasid nad, et ultraheli abil toetatud hüdrodestillatsioon andis väärtuslikuma eeterliku õli, milles oli põhiühendi trans-kaneelaldehüüdi sisaldus kõrge, võrreldes traditsioonilise hüdrodestillatsiooniga. Skaneeriv elektronmikroskoopia (SEM) kinnitas ultraheli töötluse tõhusust kaneeliõli ekstraheerimisel. Lisaks näitab elektritarbimise ja CO2 heite analüüs, et ultraheli abil toetatud hüdrodestillatsiooni protsess on majanduslikum ja keskkonnasõbralikum lähenemisviis. Seetõttu võtavad Chen jt kokku, et ultraheli abil toetatud hüdrodestillatsioon on tõhus ja roheline tehnoloogia kaneeli eeterliku õli ekstraheerimiseks, mis võib parandada kaneeliõlide kogust ja kvaliteeti.

Kaneeli ultraheliekstraheerimine sügavate eutektiliste lahustitega

On näidatud, et ultraheliekstraheerimine sügavate eutektiliste lahustitega on parem meetod trans-kaneelaldehüüdi ja kumariini suure saagise ekstraheerimiseks kaneelikoorest.
Ultraheliekstraheerimise meetod andis optimaalsetes tingimustes kõrgema trans-kaneelaldehüüdi ja kumariini sisalduse kui tavapärased meetodid (refluks, Soxhleti ekstraheerimine ja maseratsioon), kus kasutati orgaanilisi lahusteid (96% etanool). Looduslike sügavate eutektiliste lahustitega toimuva ultraheliekstraheerimise optimaalseteks tingimusteks osutusid koliinkloriid-sidrunhape (ChCl-CA) 40% veelisandiga ja 30-minutiline ekstraheerimisaeg, et ekstraheerida kaneelikoorest (C. burmannii Blume) trans-kaneelaldehüüdi (9,24 ± 0,01 mg/g) ja kumariini (11,6 ± 0,11 mg/g). Edasist uurimistööd tuleks teha kaneelikoorest pärit trans-kaneelaldehüüdi ja kumariini farmakoloogilise aktiivsuse selgitamiseks. (vrd Aryati et al. 2020)

Kaneelikoore pinnapilt skaneeriva elektronmikroskoopia abil 1000-kordsel suurendusel; kuivatatud pulber (a); pärast maseratsioonekstraheerimist (b); pärast refluksekstraheerimist (c); pärast Soxhleti ekstraheerimist (d); pärast ekstraheerimist NADES-UAE ChCl-CA abil (e).
uuring ja pilt: Aryati et al. 2020

Suure jõudlusega ultraheliekstraktorid

Ultraheliekstraheerimine on usaldusväärne töötlustehnoloogia, mis hõlbustab ja kiirendab kvaliteetsete eeterlike õlide tootmist. Hielscher Ultrasonics tootevalik hõlmab kogu spektrit kompaktsetest laboratoorsetest sonikaatoritest tööstuslike ekstraheerimissüsteemideni. Seega saame meie ettevõttes Hielscher pakkuda teile sobivaima sonikaatori teie kavandatava protsessi mahutavuse jaoks. Meie pikaajalise kogemusega töötajad toetavad teid teostatavuskatsetest ja protsessi optimeerimisest kuni teie ultraheli süsteemi paigaldamiseni lõplikul tootmistasandil.
Meie ultraheliekstraktorite väike põhipind ning paigaldusvõimaluste mitmekülgsus võimaldavad neid paigutada isegi väikese pindalaga töötlemisruumidesse. Ultraheli protsessorid on paigaldatud kõikjal maailmas toidu-, farmaatsia- ja toidulisandite tootmisettevõtetesse.

Hielscher Ultrasonics – kaasaegsed ekstraheerimisseadmed

Hielscher Ultrasonicsi tootevalik hõlmab kogu spektrit suure jõudlusega ultraheliekstraktoritest väikesest kuni suure mahuni. Lisatarvikud võimaldavad hõlpsasti komplekteerida teie ekstraheerimisprotsessi jaoks sobivaima ultraheliseadme konfiguratsiooni. Optimaalne ultraheli seadistus sõltub kavandatud mahutavusest, mahust, toorainest, partii- või jooksvast (inline) protsessist ja ajakavast.

Partiitöötlus ja inline-töötlus

Hielscheri ultraheli töötlusseadmeid saab kasutada nii partiitöötluseks kui ka pidevaks läbivoolutöötluseks. Ultraheli partiitöötlus sobib ideaalselt protsessi testimiseks, optimeerimiseks ning väikese ja keskmise suurusega tootmise jaoks. Suurte botaaniliste toorainekoguste (nt kaneelilehtede ja -koore) töötlemisel võib olla kasulikum inline-töötlus. Kuigi partiitöötlus nõuab vaid väga lihtsat seadistust, on see ajamahukam ja töömahukam. Pidev inline-ekstraktsiooniprotsess nõuab keerukamat seadistust – see koosneb pumbast, voolikutest või torudest ja mahutitest –, kuid on tõhusam, kiirem ja nõuab oluliselt vähem tööjõudu. Hielscher Ultrasonicsil on teie ekstraktsioonimahule ja protsessi eesmärkidele kõige sobivam ekstraktsiooniseadistus.

Ultraheli ekstraktorid igale tootmismahule

Hielscher Ultrasonics tootevalik hõlmab kogu ultraheli protsessorite spektrit: kompaktsetest laboratoorsetest ultraheli töötlusseadmetest üle labori- ja pilootsüsteemide kuni täielikult tööstuslike ultraheli protsessoriteni, mille jõudlus võimaldab töödelda veokitäisi tunnis. Kogu tootevalik võimaldab meil pakkuda teile teie tooraine, protsessi mahutavuse ja tootmiseesmärkide jaoks kõige sobivamat ultraheli ekstraktorit.
Ultraheli lauasüsteemid sobivad ideaalselt teostatavustestideks ja protsessi optimeerimiseks. Väljakujunenud protsessiparameetritel põhinev lineaarne skaleerimine teeb töötlusmahtude suurendamise väiksematelt partiidelt täieliku kommertstootmiseni väga lihtsaks. Suurendamist saab teha kas võimsama ultraheli ekstraktori paigaldamisega või mitme ultraheli töötlusseadme paralleelse klasterdamisega. Mudeli UIP16000 puhul pakub Hielscher maailma võimsaimat ultraheli ekstraktorit.

Täpselt reguleeritavad amplituudid optimaalsete tulemuste saavutamiseks

Kõiki Hielscheri ultraheli töötlusseadmeid saab täpselt reguleerida ja seetõttu on need töökindlad tööhobused tootmises. Amplituud on üks olulisi protsessiparameetreid, mis mõjutavad kaneelist eeterlike õlide ultraheliekstraktsiooni tõhusust ja tulemuslikkust.
Kõik Hielscher Ultrasonicsi protsessorid võimaldavad amplituudi täpset seadistamist. Sonotroodid ja võimendussarvid on tarvikud, mis võimaldavad amplituudi muuta veelgi laiemas vahemikus. Hielscheri tööstuslikud ultraheli protsessorid suudavad tekitada väga suuri amplituude ja tagada nõudlike rakenduste jaoks vajaliku ultraheli intensiivsuse. Kuni 200 µm amplituudidega on võimalik töötada hõlpsasti ja pidevalt ööpäevaringses 24/7 töörežiimis.
Täpsed amplituudiseaded ja ultraheliprotsessi parameetrite pidev jälgimine nutika tarkvara abil võimaldavad teil töödelda oma kaneelilehti ja -koort kõige tõhusamates ultraheli tingimustes. Optimaalne ultraheli töötlus parimate ekstraktsioonitulemuste saavutamiseks!
Hielscheri ultraheliseadmete töökindlus võimaldab 24/7 töörežiimi raskes koormuses ja nõudlikes keskkondades. See teeb Hielscheri ultraheliseadmetest usaldusväärse tööriista, mis vastab teie ekstraktsiooninõuetele.

Lihtne ja riskivaba testimine

Ultraheli protsesse saab skaleerida täiesti lineaarselt. See tähendab, et iga tulemuse, mille olete saavutanud laboratoorse või lauaultraheli töötlusseadmega, saab skaleerida täpselt samale väljundile, kasutades täpselt samu protsessiparameetreid. See teeb ultraheli töötluse ideaalseks riskivabaks teostatavustestimiseks, protsessi optimeerimiseks ja sellele järgnevaks rakendamiseks kommertstootmises. Võtke meiega ühendust, et teada saada, kuidas ultraheli töötlus võib suurendada teie kaneeliekstrakti tootmist.

Kõrgeim kvaliteet – kavandatud ja toodetud Saksamaal

Perekonnale kuuluva ja perekonna juhitava ettevõttena seab Hielscher oma ultraheli protsessorite puhul esikohale kõrgeimad kvaliteedistandardid. Kõik ultraheli töötlusseadmed projekteeritakse, toodetakse ja testitakse põhjalikult meie peakorteris Teltowis Berliini lähedal Saksamaal. Hielscheri ultraheliseadmete töökindlus ja usaldusväärsus teevad neist tööhobuse teie tootmises. 24/7 töö täiskoormusel ja nõudlikes keskkondades on Hielscheri suure jõudlusega mikserite loomulik omadus.

Alljärgnev tabel annab ülevaate meie ultraheli töötlusseadmete ligikaudsest töötlusmahutavusest: