Eeterlike õlide ultraheli hüdrodestilleerimine
- Eeterlike õlide tavapärane ekstraheerimine on kallis ja aeganõudev.
- Ultraheli ekstraheerimine annab suurema saagise ja suurepärase ekstrakti kvaliteedi.
- Ultraheli võib läbi viia lahusti- või veepõhise ekstraheerimismeetodina. Teise võimalusena võib ultrahelitöötlust kombineerida traditsiooniliste ekstraheerimissüsteemidega, et parandada tõhusust ja kvaliteeti.
Botaaniliste ekstraktide hüdrodestilleerimine
Hüdrodestilleerimine on aurdestilleerimise variant. Hüdrodestillatsiooni ekstraheerimiseks leotatakse taimset materjali mõnda aega vees, mille järel segu kuumutatakse ja lenduvad materjalid viiakse aurus ära, kondenseeritakse ja eraldatakse. See on tavaline ekstraheerimisprotsess fütokeemiliste ühendite eraldamiseks taimsest materjalist. Aurdestilleerimine on levinud meetod eeterlike õlide eraldamiseks, nt parfümeeriatoodetes.
Kuna paljud orgaanilised ühendid kipuvad lagunema kõrgel püsival temperatuuril, astub tööstus edasi, et kasutada alternatiivseid kergeid töötlemismeetodeid, mis annavad paremaid ekstraheerimistulemusi (kõrgem kvaliteet, suurem saagis). Ultraheli hüdrodestilleerimine on kerge, kuid väga tõhus ekstraheerimistehnika, mida kasutatakse kvaliteetsete eeterlike õlide tootmiseks.
Tavapärase eeterliku õli tootmise väljakutsed
Traditsiooniliste ekstraheerimistehnikate, näiteks aurdestilleerimise probleemid seisnevad tohututes kogustes taimset materjali, mida on vaja eeterlike õlide ekstraheerimiseks kaubanduslikul tasandil. 1kg (2 1/4 naela) lavendli eeterliku õli jaoks on vaja umbes 200kg (440 naela) värskeid lavendliõisi, 1kg roosiõli jaoks on vaja 2,5–5 tonni roosi kroonlehti ja 1kg sidruni eeterliku õli jaoks koosneb tooraine umbes 3,000 sidrunist. Seetõttu on eeterlikud õlid väga kallid. Roosi absoluuthind on umbes 20.000€ (21,000US$) liitri kohta.
Kasumlikkuse ja konkurentsivõime eeliste saamiseks peavad eeterlike õlide tootjad rakendama tõhusamaid ja tulemuslikumaid ekstraheerimismeetodeid. Ultraheli ekstraheerimise soodsad tehnikad paistavad silma traditsiooniliste ekstraheerimismeetoditega kergete ekstraheerimistingimuste, kõrge saagise ja suurepärase ekstrakti kvaliteediga. Sonikatsiooni saab läbi viia lahustipõhise või lahustivaba ekstraheerimisena. Teise võimalusena võib ultraheli sondi tüüpi ekstraheerimist kombineerida tavaliste ekstraheerimissüsteemidega, nt. Soxhleti ekstraheerimine, Clevengeri ekstraheerimine, ülekriitiline CO2, oomiline hüdrodestilleerimine jne (Sono-Soxhlet, Sono-Clevenger, Sono-scCO2, ultraheli Ohmic hüdrodestillatsioon).
Ultraheli ekstraheerimise ja hüdrodestillatsiooni eelised
Ultraheli abil ekstraheerimine ja hüdrodestilleerimine on tänapäeval väljakujunenud tehnika kvaliteetsete eeterlike õlide tootmiseks. Mittetermilise ekstraheerimise tehnikana väldib ultrahelitöötlus soojustundlike ühendite termilist lagunemist. Samal ajal suureneb oluliselt ekstraheerimise efektiivsus ja eeterlike õlide saagis. Leidke ultraheli eeterlike õlide tootmise eelised allpool:
- Kõrge ekstraheerimise efektiivsus: Ekstraheerimine sondi tüüpi ultrasonikaatori abil isoleerib eeterlikud õlid tõhusamalt kui traditsioonilised ekstraheerimismeetodid, nagu auru destilleerimine või lahusti ekstraheerimine. Seda seetõttu, et helilained põhjustavad vedelikus kavitatsiooni, mis aitab lagundada taimse materjali rakuseinu ja vabastada rohkem eeterlikku õli.
- Lühem väljavõtmise aeg: Ultraheli ekstraheerimine võib eeterlikke õlisid ekstraheerida palju lühema aja jooksul kui traditsioonilised ekstraheerimismeetodid. Seda seetõttu, et ultraheli sondi tekitatud intensiivsed helilained võivad tungida taimsesse materjali sügavamalt, häirida taimerakku ülima efektiivsusega ja seetõttu ekstraheerida eeterlikku õli kiiremini ja tõhusamalt.
- Eeterliku õli parem kvaliteet: Kuna ultraheli ekstraheerimine on mittetermiline töötlemine, võib see toota kõrgema kvaliteediga eeterlikke õlisid kui traditsioonilised ekstraheerimismeetodid. Seda seetõttu, et ultraheli lained võivad eeterlikku õli ekstraheerida, kahjustamata õrnaid aromaatseid ühendeid, mis annavad õlile selle lõhna ja terapeutilised omadused.
- Energiatõhus: Ultraheli ekstraheerimine on energiatõhus ekstraheerimismeetod võrreldes traditsiooniliste meetoditega, nagu auru destilleerimine, mis nõuab auru tootmiseks palju energiat.
- Keskkonnasõbralik: Ultraheli on puhas ja keskkonnasõbralik ekstraheerimismeetod, kuna see ei nõua lahustite või kemikaalide kasutamist, mis võivad olla keskkonnale kahjulikud.
Need eelised muudavad ultraheli eeterliku õli ekstraheerimise väga tõhusaks ja ökonoomseks tehnikaks, mis pakub palju eeliseid traditsiooniliste ekstraheerimismeetoditega võrreldes.
Ultraheli eeterliku õli ekstraheerimise tööpõhimõte
On tõestatud, et ultraheli ekstraheerimine annab suurema ekstraheerimissaagise ja vähendab energiatarbimist. Ultraheli ekstraheerimise tööpõhimõte on ultraheli kavitatsiooni tekitatud mullide implosioon. Ultraheli / akustiline kavitatsioon tekitab vedelaid mikrodüüse, mis hävitavad taime koes lipiidide sisaldavad näärmed. Seeläbi paraneb massiülekanne raku ja lahusti vahel ning eeterlik õli vabaneb. Tänapäeva kaasaegsete ultraheli ekstraktorite peamine eelis on täpne kontroll tööparameetrite üle (nt ultraheli intensiivsus, temperatuur, töötlemisaeg, rõhk, retentsiooniaeg jne). Eeterlike õlide suurem saagikus ja madalam termiline lagunemine, kõrge kvaliteet ning hea lõhna- ja maitseprofiil on teaduslikult tõestatud (Porto jt 2009; Asfaw jt 2005).
Kuigi teised kaasaegsed ekstraheerimistehnikad pakuvad tööstuslikuks tootmiseks ainult piiratud võimalusi, on ultraheli ekstraheerimise tööstuslikule tasemele suurendamise tugevus juba tõestatud. Näiteks Jaapani tsitrusviljadest eeterlike õlide ekstraheerimissaagis suurenes traditsiooniliste ekstraheerimismeetoditega võrreldes 44% (Mason et al. 2011).
Ultraheli eeltöötlus eeterlike õlide ekstraheerimiseks
Eeterliku õli ultraheli ekstraheerimiseks taimsest materjalist (nt lavandiin, salvei, tsitrusviljad jne) võib sondi tüüpi ultrahelitöötlussüsteemi, näiteks UIP2000hdT, kasutada ekstraheerimiseks pink-top, piloot- ja tootmisskaalal. Ekstraheerimissüsteemi saab seadistada partii- või tekstisisese süsteemina.
Ultraheli partii ekstraheerimiseks on soovitatav kasutada ümbritseva külma vee vanniga mahutit. Veevann võimaldab vältida soovimatut temperatuuri tõusu ja sellest tulenevat lagunemist. Lavandiini eeterliku õli ekstraheerimiseks ekstraheeritakse lavendliõisi nt 2L destilleeritud veega ekstraheerimisajaga 30 min. Ultraheli amplituud on seatud 60% -ni. Pärast ultraheli eeltöötlust eemaldatakse lavendli lill ja eeterliku õli ekstraheerimiseks viiakse läbi tavaline auru destilleerimine.
Inline ekstraheerimise seadistamiseks on ultraheli protsessor varustatud sonotrode ja voolu rakuga. Jahutamiseks on vooluelemendi reaktor varustatud jahutussärgiga. Ultraheli eeltöötluseks pumbatakse leotatud taimne materjal läbi reaktsioonikambri, kus see läbib otse kavitatsioonitsooni. Ultraheli inline ekstraheerimise täiendav eelis on võimalus reaktsioonikambrit survestada, et suurendada ekstraheerimise efekti.
Ultraheli eeltöötlus enne hüdrodestillatsiooni suurendab ekstraheeritud eeterlike õlide saagist ja parandab ekstraheerimise kiirust – mille tulemuseks on üldiselt tõhusam menetlus.
Ultraheli ekstraheerimise ja hüdrodestillatsiooni eelised
- Kiire & tõhus ekstraheerimine
- Mittetermiline, kerge protsess
- Kvaliteetsed ekstraktid
- kõrge saagikus
- Täielik aroomispekter
- Vähem toorainet
- Roheline ekstraheerimine
Juhtumiuuring: Satureja khuzistanica eeterliku õli ultraheli hüdrodestillatsioon
(2021) uuris taimse taime Satureja khuzistanica Jamzad eeterlike õlide ekstraheerimise efektiivsust, võrreldes traditsioonilist hüdrodestillatsiooni ja ultraheliga intensiivistatud Clevengerit (Sono-Clevenger). Nad võrdlesid nii ekstraheerimismeetodeid, hüdrodestilleerimist kui ka ultraheli Clevengerit seoses saadud eeterlike õlide isolatsiooniaja, saagise ja kvaliteediga. Tulemused näitavad, et kuigi saadud eeterlike õlide keemiline profiil ja bioloogilised omadused on mõlemad võrreldavad kõrge kvaliteediga, suurendab ultraheli ekstraheerimise meetod eeterlike õlide isoleerimise efektiivsust kuni 40%. Töödeldud Satureja lehtede skaneerivad elektronmikrograafi (SEM) kujutised näitavad taimede rakuseinte tõhusamat katkemist ultraheliuuringuga. Selle tulemusena täheldati eeterlike õlide ekstraheerimise suurenemist umbes 40% võrreldes tavapärase hüdrodestillatsioonimetoodikaga.
See uuring rõhutab paljude teiste aruannete tulemusi, milles on uuritud ultraheli eeltöötlust enne hüdrodestillatsiooni ja näidatud, et sondi tüüpi ultraheliuuring suurendab nii eeterliku õli kvaliteeti kui ka kogust, vähendades samal ajal ekstraheerimisaega ja energiatarbimist võrreldes tavapäraste tehnikatega.
Ultraheli ekstraktorid eeterlike õlide hüdrodestillatsiooniks
Hielscheri võimsuse ultraheli ekstraktorid on saadaval pink-top, piloottehase ja tööstusettevõtete paigaldamiseks. Meie ultraheli protsessorid on täpselt kontrollitavad ja suudavad pakkuda väga kõrgeid amplituudid (kuni 200 μm tööstuslike ultrasonikaatorite puhul, soovi korral suuremad amplituudid), et tekitada intensiivne akustiline väli. Kõik meie ultraheli seadmed, alates laborist kuni tööstussüsteemideni, on ehitatud 24/7 tööks raskeveokite tingimustes.
Hielscheri ultraheli ekstraktoreid saab testida pink-top skaalal teostatavuskatsete ja protsessi optimeerimise jaoks. Seejärel saab kõik protsessi tulemused lineaarselt skaleerida täieliku tööstusliku tootmiseni. Meie pikaajaline kogemus ultraheli töötlemisel võimaldab meil konsulteerida ja abistada oma kliente alates esimestest testidest ja protsessi optimeerimisest kuni väga tõhusa tööstusliku operatsiooni rakendamiseni.
Külastage meie tehnilist laborit ja protsessikeskust, et uurida Hielscheri ultraheli süsteemide võimalusi!
Meie tugevaid ultraheli süsteeme saab kasutada partii ja inline ultrahelitöötluseks. Eeterlike õlide tootmiseks on võimalik saavutada sünergiline kombinatsioon, paigaldades ultraheli sondi tavapärasesse hüdrodestillatsiooni seadistusse. Ka olemasolevate tootmisliinide moderniseerimine on lihtne.
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed | 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
---|---|---|
10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Kirjandus / Viited
- Rasouli, Seyed Reza; Nejad, Ebrahimi Samad; Rezadoost, Hassan (2021): Simultaneous ultrasound-assisted hydrodistillation of essential oil from aerial parts of the Satureja khuzistanica Jamzad and its antibacterial activity. Journal Of Medicinal Plants, Vol. 20, no. 80; 2021. 47–59.
- Dent, M.; Dragović-Uzelac, V; Elez Garofulić, I.; Bosiljkov, T.; Ježek, D.; Brnčić, M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound-assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from Sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q., 29 (3), 2015. 475–484.
- Djenni, Z.; Pingret, D.; Mason, T.J.; Chemat, F. (2013): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Anal. Methods 6, 2013. 1229-1233.
- Li, Y.; Fabiano-Tixier, A.-S.; Chemat, F. (2014): Essential Oils as Reagents in Green Chemistry, SpringerBriefs in Green Chemistry for Sustainability, 2014. p.9-20.
- Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 5750-5764.
- Pingret, D.; Fabiano-Tixier, A.-S.; Chemat, F. (2014): An Improved Ultrasound Clevenger for Extraction of Essential Oils. Food Anal. Methods 7, 2014. 9–12.
- Sicaire, Anne-Gaëlle; Vian, Maryline Abert; Fine, Frédéric; Carré, Patrick; Tostain, Sylvain; Chemat, Farid (2016): Ultrasound induced green solvent extraction of oil from oleaginous seeds. Ultrasonics Sonochemistry (2016), Vol. 31. 319-329.
- Yoswathana, N.; Eshiaghi, M.N.; Jaturapornpanich, K. (2012): Enhancement of Essential Oil from Agarwood by Subcritical Water Extraction and Pretreatments on Hydrodistillation. International Journal of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering Vol:6, No:5, 2012. 453-459.
Faktid, mida tasub teada
Edukalt ekstraheeritud ultraheli abil
Järgmised taimsed materjalid ja taimsed kuded on tõestatud, et ultraheli ekstraheerimine saavutab paremad ekstraheerimistulemused. Ultraheli ekstraheerimine annab suurema saagise, kvaliteetsed ekstraktid koos täieliku ühendi / aroomiprofiiliga ja täieliku maitsespektriga.
Maitsetaimed & lehed: piparmünt, piparmünt, Stevia, Kanepi, humal, basiilik, tüümian, pipar, pune, salvei, apteegitill, petersell, eukalüpt, Olive, roheline tee, must tee, Boldo, tubakas, piparmünt, majoraan jne.
Lilled (attars): roos, lavendel, ylang-ylang, jasmiin, patšuli, tuberoos, mimosa jne.
Puuviljad: apelsin, tsitruselised, sidrun, vaarikas, tomat, õun, mustikas, mustikad, mandariin, Viinamarjad, Olive, jujube jne.
Vürtsid: safranKoriander ingver, loorber, muskaatpähkel, kaneel, kurkum, vanilje, nelk, muskaatpähkel, mace jne.
puit & koor: agarpuu, tamm, sandlipuu, seedripuu, mänd, kaneelikoor jne.
Botaanilised ekstraktid sisaldavad aktiivsete ühendite ja fütokemikaalide täielikku spektrit, nii et eeterlik õli sisaldab lipiide, terpeene ja terpenoide, fenoole, alkaloide, flavonoide, karbonüülühendeid, antioksüdante, vitamiine, pigmente, ensüüme jne.
Ekstraheeritud molekulide näited: monoterpeenid ja monoterpeneoidid, seskviterpeenid, limoneen, karvoon, a-pineen, limoneen, 1,8-tsineool, cis-okimeen, trans-ocimeen, 3-oktanoon, beetakaroteen, α-pineen, kamper, kampen, β-pineen, mütseen, para-tsümeen, limoneen, γ-terpineen, linalool, mürtenool, mürtenaal, karvoon.
Eeterlikel õlidel on antioksüdantne ja antimikroobne toime, mis muudab need lisaks lõhnale ja maitsele kasulikuks koostisosaks ka toidus ja meditsiinitoodetes.
Eeterlikke õlisid, nt lavendlist, piparmündist ja eukalüptist, toodetakse enamasti aurdestilleerimise teel. Taimne tooraine, nagu lilled, lehed, puit, koor, juured, seemned ja koored, ekstraheeritakse vee destilleerimise teel, leotatakse ja keedetakse destilleerimisaparaadis veega.
hüdrodestillatsioon
Hüdrodestillatsiooni puhul eristatakse kahte vormi: vee destilleerimine ja aurdestilleerimine.
Eeterlike õlide eraldamiseks vee destilleerimisega pannakse taimne materjal keedetud vette. Aurdestilleerimiseks süstitakse aur taimsesse materjali või läbi taimse materjali. Kuuma vee ja auru mõju tõttu vabaneb eeterlik õli taime koe lipiidide näärmetest. Aurustuv veeaur kannab õli taimsest materjalist välja. Seejärel kondenseeritakse aur kondensaatoris kaudse jahutamise teel veega. Kondensaatorist voolab destilleeritud ekstrakt (eeterlik õli) separaatorisse, kus õli eraldub automaatselt destillaadi veest.
Lahusti ekstraheerimine
Tõhususe tõttu toodetakse enamikku eeterlikke õlisid, näiteks parfüümi- ja lõhnatööstuse jaoks, lahustiga ekstraheerimise teel, kasutades lenduvaid lahusteid, nt heksaani, di-metüleenkloriidi või petrooleetrit. Lahustiga ekstraheerimise peamised eelised destilleerimise ees on see, et protsessi ajal on võimalik säilitada ühtlane temperatuur (umbes 50 ° C). Kuna kõrgemad temperatuurid põhjustavad eeterlike õlide ühendite lagunemist, iseloomustab lahustiga ekstraheeritud õlisid nende lenduvate ühendite suurem täielikkus ja loomulikum lõhn.
Ülikriitiline CO2 on osutunud ka suurepäraseks orgaaniliseks lahustiks ja on seetõttu veel üks alternatiivne meetod aromaatsete õlide ekstraheerimiseks botaanilistest ainetest.
Ekstrahendid
Traditsioonilised orgaanilised lahustid ekstraheerimiseks hõlmavad benseeni, tolueeni, heksaani, dimetüüleetrit, petrooleetrit, dimetüleenkloriidi, etüülatsetaati, atsetooni või etanooli.
Etanooli kasutatakse lõhnavate ühendite ekstraheerimiseks kuivadest taimsetest materjalidest, samuti ebapuhtatest õlidest või betoonidest, mis on toodetud esmalt orgaanilise lahusti ekstraheerimise, ekspressiooni või enfluereerimise teel. Kuivainete etanooliekstrakte nimetatakse tinktuurideks. Tinktuure ei tohi segi ajada etanoolipesuga, mis viiakse läbi õlide ja betoonide puhastamiseks absoluutide saamiseks.
Kui ekstraheerimisvedelikuna kasutatakse vett, nimetatakse seda protsessi lahustivabaks ekstraheerimiseks.
eeterlikud õlid
Eeterlikke õlisid toodetakse taimsest materjalist ekstraheerimise teel. Toorainena võib kasutada mitmesuguseid taimeosi, nt lilled (nt roos, jasmiin, nelk, nelk, mimosa, rosmariin, lavander), lehed (nt piparmünt, Ocimum spp., sidrunhein, jamrosa), lehed ja varred (nt geraanium, patšuli, petitgrain, verbena, kaneel), koor (nt kaneel, kassia, canella), puit (nt seeder, sandaal, mänd), juured (nt angelica, sassafras, vetiver, saussurea, palderjan), seemned (nt apteegitill, koriander, köömned, tilli, muskaatpähkel), puuviljad (bergamott, apelsin, sidrun, kadakas), risoomid (nt ingver, kalmus, kurkum, orris) ja igemete või õlivaigu eritised (nt Peruu palsam, Myroxylon balsam, storax, mürr, bensoiin).
Konkreetne ja absoluutne
Betoon on termin pooltahke massi kohta, mis saadakse värske taimse materjali lahustiekstraktsioonil. Värsket taimset materjali ekstraheeritakse enamasti mittepolaarsete lahustitega, nagu benseen, tolueen, heksaan, petrooleeter. Pärast ekstraheerimisprotsessi aurustatakse lahusti, nii et saadakse eeterlike õlide, vahade, vaigude ja muude lipofiilsete (hüdrofoobsete) fütokemikaalide pooltahke jääk. See on nn betoon.
Betoonist absoluutse saamiseks tuleb betooni töödelda tugeva alkoholiga, milles teatud koostisosi saab lahustada.
Nanoemulsioonide ultraheli tootmine
Huvi nanoemulsioonide kasutamise vastu lipofiilsete toidu koostisosade manustamissüsteemidena, ravimite ja kosmeetikatoodete toimeainete kandjana kasvab märkimisväärselt tänu nende suurele optilisele selgusele, heale füüsilisele stabiilsusele ja võimele suurendada biosaadavust. Ultraheli emulgeerimine Valmistab stabiilseid mikro- ja nanoemulsioone, mis tagavad lõpptootes parimad tulemused.
Klõpsa siia, et saada lisateavet ultraheli emulgeerimise kohta!