تقطیر هیدروالتراسونیک از اسانس
- استخراج متداول اسانس ها گران و زمان بر است.
- استخراج التراسونیک می دهد بازده بالاتر و کیفیت عصاره برتر.
- اولتراسونیک را می توان به عنوان روش استخراج مبتنی بر حلال یا آب انجام داد. متناوبا، فراصوت را می توان با سیستم های استخراج سنتی ترکیب برای بهبود بهره وری و کیفیت.
تقطیر با آب عصاره های گیاهی
تقطیر با آب نوعی تقطیر بخار است. برای استخراج تقطیر با آب ، مواد گیاهی برای مدتی در آب خیس می شوند و پس از آن مخلوط گرم می شود و مواد فرار در بخار حمل می شوند ، متراکم و جدا می شوند. این یک فرآیند استخراج رایج برای جداسازی ترکیبات فیتوشیمیایی از مواد گیاهی است. تقطیر با بخار یک تکنیک رایج برای جداسازی روغنهای اساسی است، به عنوان مثال برای عطرسازی.
از آنجایی که بسیاری از ترکیبات آلی تمایل به تجزیه در دماهای پایدار بالا دارند، صنعت در حال استفاده از روش های جایگزین پردازش ملایم است که نتایج استخراج بهتری (کیفیت برتر، بازده بالاتر) به همراه دارد. تقطیر هیدروالتراسونیک یک روش استخراج خفیف و در عین حال بسیار کارآمد است که برای تولید روغنهای اساسی با کیفیت بالا استفاده می شود.
چالش های تولید اسانس معمولی
مشکلات تکنیک های استخراج سنتی مانند تقطیر بخار در مقادیر زیادی از مواد گیاهی است که برای استخراج اسانس ها در مقیاس تجاری مورد نیاز است. برای 1 کیلوگرم (2 1/4 پوند) اسانس اسطوخودوس تقریبا 200 کیلوگرم (440 پوند) گل اسطوخودوس تازه مورد نیاز، برای 1 کیلوگرم روغن گل رز بین 2.5 تا 5 تن گلبرگ گل رز و برای 1 کیلوگرم اسانس لیمو ماده اولیه تقریبا 3000 لیمو است. بنابراین روغنهای اساسی بسیار گران هستند. برای رز مطلق قیمت حدود 20.000 یورو (21,000 دلار آمریکا) در هر لیتر است.
برای به دست آوردن مزایایی از نظر سودآوری و رقابت پذیری، تولیدکنندگان اسانس باید روش های استخراج کارآمدتر و مؤثرتری را به کار گیرند. تکنیک های مطلوب استخراج مافوق صوت برتری روش های استخراج سنتی با شرایط استخراج خفیف، بازده بالا و کیفیت عصاره برتر. فراصوت را می توان به عنوان استخراج مبتنی بر حلال یا بدون حلال انجام داد. از طرف دیگر، استخراج پروب مافوق صوت را می توان با سیستم های استخراج مشترک ترکیب، به عنوان مثال. استخراج سوکسله، استخراج کلونجر ، CO2 فوق بحرانی ، تقطیر هیدروهیدرولیکی اهمی و غیره (سونو سوکسلت، Sono-Clevenger ، Sono-scCO2 ، تقطیر هیدروهیدرولیکیشن اوهمی اولتراسونیک).
مزایای استخراج التراسونیک و تقطیر با آب
استخراج و تقطیر با آب به کمک سونوگرافی امروزه یک تکنیک تثبیت شده برای تولید اسانس های با کیفیت بالا است. به عنوان روش استخراج غیر حرارتی، فراصوت از تخریب حرارتی ترکیبات حساس به گرما جلوگیری می کند. در عین حال، راندمان استخراج و بازده اسانس به طور قابل توجهی افزایش می یابد. مزایای تولید اسانس اولتراسونیک را در زیر بیابید:
- راندمان استخراج بالا: استخراج با استفاده از یک اولتراسونیک نوع پروب جداسازی اسانس ها را کارآمدتر از روش های استخراج سنتی، مانند تقطیر بخار یا استخراج حلال. این به این دلیل است که امواج صوتی باعث ایجاد کاویتاسیون در مایع می شود که به شکستن دیواره های سلولی مواد گیاهی و آزاد شدن بیشتر اسانس کمک می کند.
- زمان استخراج کوتاه تر: استخراج مافوق صوت می تواند روغن های اساسی در یک زمان بسیار کوتاه تر از روش های استخراج سنتی استخراج. این به این دلیل است که امواج صوتی شدید تولید شده توسط یک پروب اولتراسونیک می تواند عمیق تر به مواد گیاهی نفوذ کند، سلول گیاهی را با کارایی برتر مختل کند و بنابراین اسانس را سریعتر و کارآمدتر استخراج کند.
- بهبود کیفیت اسانس: به عنوان استخراج مافوق صوت یک درمان غیر حرارتی است, آن را می توانید روغن های اساسی با کیفیت بالاتر از روش های استخراج سنتی تولید. این به این دلیل است که امواج اولتراسوند می توانند اسانس را بدون آسیب رساندن به ترکیبات معطر ظریف که به روغن عطر و خواص درمانی می دهند، استخراج کنند.
- کم مصرف انرژی: استخراج التراسونیک یک روش کم مصرف استخراج در مقایسه با روش های سنتی مانند تقطیر بخار است که برای تولید بخار به انرژی زیادی نیاز دارد.
- سازگار با محیط زیست: Ultrasonication یک تکنیک تمیز و سازگار با محیط زیست از استخراج است، آن را به عنوان استفاده از حلال ها و یا مواد شیمیایی که می تواند به محیط زیست مضر نیاز ندارد.
این مزایا استخراج اسانس مافوق صوت را به یک روش بسیار کارآمد و مقرون به صرفه تبدیل می کند که مزایای بسیاری را نسبت به روش های استخراج سنتی ارائه می دهد.
اصل کار استخراج اسانس التراسونیک
استخراج مافوق صوت ثابت شده است به بازده استخراج بالاتر و کاهش مصرف انرژی. اصل کار استخراج اولتراسونیک انفجار حباب تولید شده توسط حفره اولتراسونیک است. کاویتاسیون اولتراسونیک / آکوستیک تولید میکرو جت های مایع است که غدد حاوی چربی در بافت گیاه را از بین می برد. بدین ترتیب، انتقال جرم بین سلول و حلال بهبود یافته و اسانس آزاد می شود. مزیت عمده ای از استخراج مافوق صوت مدرن امروز کنترل دقیق بر پارامترهای عملیاتی است (به عنوان مثال شدت اولتراسونیک، دما، زمان درمان، فشار، زمان نگهداری و غیره). افزایش عملکرد اسانس ها و همچنین تخریب حرارتی کمتر، کیفیت بالا و مشخصات عطر و طعم خوب از نظر علمی اثبات شده است (پورتو و همکاران 2009; Asfaw و همکاران 2005).
در حالی که دیگر تکنیک های استخراج مدرن ارائه تنها قابلیت محدود برای مقیاس بالا به تولید صنعتی, قدرت برای افزایش مقیاس استخراج مافوق صوت به سطح صنعتی در حال حاضر ثابت شده است. به عنوان مثال، بازده استخراج اسانس از مرکبات ژاپنی در مقایسه با روش های سنتی استخراج 44 درصد افزایش یافت (میسون و همکاران 2011).
پیش تصفیه التراسونیک برای استخراج اسانس
برای استخراج التراسونیک از اسانس از مواد گیاهی (به عنوان مثال،،. lavandin, مریم گلی, مرکبات و غیره.), یک پروب نوع سیستم فراصوت مانند UIP2000hdT می تواند برای استخراج در نیمکت بالا, خلبان و مقیاس تولید استفاده می شود. سیستم استخراج را می توان به عنوان یک سیستم دسته ای یا درون خطی تنظیم کرد.
برای استخراج دسته ای اولتراسونیک، یک ظرف با حمام آب سرد اطراف توصیه می شود. حمام آب اجازه می دهد تا از افزایش نامطلوب دما و تخریب ناشی از آن جلوگیری کنید. برای استخراج اسانس اسطوخودوس، گل اسطوخودوس با 2 لیتر آب مقطر به مدت زمان استخراج 30 دقیقه استخراج می شود. دامنه اولتراسونیک روی 60٪ تنظیم شده است. پس از پیش تصفیه اولتراسونیک ، گل اسطوخودوس حذف می شود و تقطیر بخار معمولی برای استخراج اسانس انجام می شود.
برای راه اندازی استخراج درون خطی، پردازنده اولتراسونیک مجهز به sonotrode و سلول جریان. برای خنک کننده، راکتور سلول جریان مجهز به یک ژاکت خنک کننده است. برای پیش تصفیه اولتراسونیک، مواد گیاهی ماکاره شده از طریق محفظه واکنش پمپ می شود که در آن مستقیما از طریق منطقه حفره ای عبور می کند. یکی دیگر از مزایای استخراج درون خطی مافوق صوت امکان فشار دادن محفظه واکنش برای افزایش اثر استخراج است.
پیش تصفیه اولتراسونیک قبل از تقطیر با آب باعث افزایش عملکرد اسانس های استخراج شده و بهبود میزان استخراج می شود – در نتیجه یک روش کلی کارآمدتر است.
مزایای استخراج التراسونیک و تقطیر با آب
- سریع & استخراج کارآمد
- فرآیند غیر حرارتی، ملایم
- عصاره های با کیفیت بالا
- بازده بالا
- طیف عطر کامل
- مواد اولیه کمتر
- استخراج سبز
مطالعه موردی: تقطیر با آب اولتراسونیک اسانس مرزه خوزستانی
رسولی و همکاران (2021) کارایی استخراج اسانس های گیاه دارویی مرزه خوزستانی جمزاد را با مقایسه تقطیر با آب سنتی و کلونجر تشدید شده با اولتراسونیک (Sono-Clevenger) بررسی کردند. آنها هر دو روش استخراج، تقطیر با آب و کلونجر اولتراسونیک را از نظر زمان جداسازی، عملکرد و کیفیت اسانس های به دست آمده مقایسه کردند. نتایج نشان می دهد که در حالی که مشخصات شیمیایی اسانس های به دست آمده و خواص بیولوژیکی هر دو از کیفیت بالایی قابل مقایسه هستند، روش استخراج اولتراسونیک کارایی عملکرد جداسازی اسانس را تا 40 درصد افزایش می دهد. میکروگراف الکترونی روبشی (SEM) تصاویر از برگ مرزه درمان نشان می دهد اختلال کارآمد تر دیواره های سلولی گیاه توسط سونفراسونیکاسیون. در نتیجه، افزایش حدود 40 درصدی در استخراج اسانس نسبت به روش تقطیر با آب مرسوم مشاهده شد.
این مطالعه بر نتایج بسیاری از گزارش های دیگر تأکید می کند، که در آن پیش تصفیه اولتراسونیک قبل از تقطیر با آب مورد بررسی قرار گرفته است و نشان داده است که امواج فراصوت نوع پروب باعث افزایش کیفیت و کمیت اسانس می شود در حالی که زمان استخراج و مصرف انرژی را در مقایسه با تکنیک های معمولی کاهش می دهد.
استخراج مافوق صوت برای تقطیر اسانس هیدرودیلاسیون
Hielscher قدرت استخراج سونوگرافی برای نیمکت بالا در دسترس هستند, کارخانه آزمایشی و تاسیسات کارخانه صنعتی. پردازنده های اولتراسونیک ما دقیقا قابل کنترل هستند و می توانند دامنه های بسیار بالایی (تا 200μm برای مافوق صوت های صنعتی، دامنه های بالاتر در صورت درخواست) برای تولید یک میدان صوتی شدید ارائه دهند. تمام دستگاه های اولتراسونیک ما، از آزمایشگاه گرفته تا سیستم های صنعتی، برای عملیات 24/7 در شرایط سنگین ساخته شده اند.
استخراج مافوق صوت Hielscher را می توان در مقیاس نیمکت بالا برای تست امکان سنجی و بهینه سازی فرآیند مورد آزمایش قرار گیرد. پس از آن، تمام نتایج فرآیند را می توان به صورت خطی به تولید کامل صنعتی تبدیل کرد. تجربه طولانی ما در پردازش اولتراسونیک ما را قادر می سازد تا از اولین آزمایشات و بهینه سازی فرآیند تا اجرای یک عملیات صنعتی بسیار کارآمد به مشتریان خود مشاوره و کمک کنیم.
بازدید از آزمایشگاه فنی و مرکز فرآیند ما برای کشف قابلیت های سیستم های مافوق صوت Hielscher!
سیستم های اولتراسونیک قوی ما را می توان برای فراصوت دسته ای و درون خطی استفاده کرد. برای تولید اسانس، یک ترکیب هم افزایی را می توان با نصب یک پروب اولتراسونیک در یک راه اندازی تقطیر با آب معمولی به دست آورد. مقاوم سازی خطوط تولید موجود نیز به راحتی قابل انجام است.
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:
حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده | 1 تا 500 میلی لیتر | 10 تا 200 میلی لیتر در دقیقه | UP100H |
---|---|---|
10 تا 2000 میلی لیتر | 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه | تا 200 هرتز، UP400St |
0.1 تا 20 لیتر | 0.2 تا 4 لیتر در دقیقه | UIP2000hdT |
10 تا 100 لیتر | 2 تا 10 لیتر در دقیقه | UIP4000hdT |
15 تا 150 لیتر | 3 تا 15 لیتر در دقیقه | UIP6000hdT |
ن.ا. | 10 تا 100 لیتر در دقیقه | UIP16000 |
ن.ا. | بزرگتر | خوشه ای از UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
ادبیات / منابع
- 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.
حقایقی که ارزش دانستن دارند
با موفقیت توسط اولتراسونیک استخراج شد
مواد گیاهی زیر و بافت های گیاهی ثابت شده است که استخراج مافوق صوت به نتایج استخراج بهبود یافته می رسد. استخراج اولتراسونیک می دهد بازده بالاتر, عصاره با کیفیت بالا با ترکیب کامل / مشخصات عطر و طیف عطر و طعم کامل.
گیاهان & برگها: نعناع ، نعناع ، استویا، شاهدانهرازک، ریحان، آویشن، فلفل، پونه کوهی، مریم گلی، رازیانه، جعفری، اکالیپتوس، زیتون، چای سبز، چای سیاه، بولدو، تنباکو ، نعناع فلفلی ، مرزنجوش و غیره
گل ها (عطار): گل رز ، اسطوخودوس ، یلانگ یلانگ ، یاسمن ، نعناع هندی ، گل مریم ، میموزا و غیره.
میوه ها: پرتقال، مرکبات، لیمو، تمشک، گوجه فرنگی، سیب، زغال اخته، زغال اخته، نارنگی، انگور، زیتون، عناب و ...
ادویه: زعفرانگشنیز زنجبیل، لورل ، جوز هندی ، دارچین ، زردچوبه ، وانیل ، میخک ، جوز هندی ، گرز و غیره
چوب & پوست: چوب اگار، بلوط، چوب صندل، چوب سرو، کاج، پوست دارچین و غیره.
عصاره های گیاهی حاوی طیف کاملی از ترکیبات فعال و فیتوکمیکال ها هستند به طوری که اسانس حاوی لیپیدها ، ترپن ها و ترپنوئیدها ، فنل ها ، آلکالوئیدها ، فلاونوئیدها ، ترکیبات کربونیلی ، آنتی اکسیدان ها ، ویتامین ها ، رنگدانه ها ، آنزیم ها و غیره است.
نمونه هایی از مولکول های استخراج شده: مونوترپن ها و مونوترپنوئیدها ، سسکوئیترپن ها ، لیمونن ، کارون ، آ-پینن ، لیمونن ، 1،8-سینئول ، سیس اوسیمن ، ترانس اوسیمن ، 3-اکتانون ، بتاکاروتن ، α-پینن ، کافور ، کامفن ، β-پینن ، میرسن ، پارا سیمن ، لیمونن ، γ-ترپینن ، لینالول ، میرتنول ، میرتنال ، کارون.
اسانس ها اثرات آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی دارند که باعث می شود علاوه بر عطر و طعم، یک ماده مفید برای مواد غذایی و محصولات پزشکی نیز باشند.
اسانس ها، به عنوان مثال از اسطوخودوس، نعناع فلفلی و اکالیپتوس، بیشتر با تقطیر با بخار تولید می شوند. مواد اولیه گیاهی مانند گل ها، برگ ها، چوب، پوست، ریشه، دانه ها و پوست ها با تقطیر آب استخراج می شوند و در دستگاه تقطیر خیس و جوشانده می شوند.
تقطیر با آب
برای تقطیر با آب ، دو شکل از هم متمایز می شوند: تقطیر آب و تقطیر بخار.
برای جداسازی روغنهای اساسی با تقطیر آب، مواد گیاهی در آب قرار می گیرند تا جوشانده شوند. برای تقطیر بخار، بخار به داخل/از طریق مواد گیاهی تزریق می شود. به دلیل تأثیر آب گرم و بخار، اسانس از غدد لیپیدی در بافت گیاه آزاد می شود. بخار آب تبخیر کننده روغن را از مواد گیاهی خارج می کند. پس از آن، بخار با خنک شدن غیرمستقیم با آب در کندانسور متراکم می شود. از کندانسور، عصاره مقطر (اسانس) به یک جداکننده جریان می یابد، جایی که روغن به طور خودکار از آب تقطیر جدا می شود.
استخراج حلال
به دلیل کارایی، بیشتر روغنهای ضروری، به عنوان مثال برای صنعت عطر و عطر، با استخراج حلال، با استفاده از حلال های فرار، مانند هگزان، دی متیلن کلراید یا اتر نفتی تولید می شوند. مزایای اصلی استخراج حلال نسبت به تقطیر این است که می توان دمای یکنواخت (تقریبا 50 درجه سانتیگراد) را در طول فرآیند حفظ کرد. از آنجایی که دمای بالاتر منجر به تخریب ترکیبات اسانس می شود، روغن های استخراج شده از حلال با کامل بودن بیشتر ترکیبات فرار و بوی طبیعی تر مشخص می شوند.
CO فوق بحرانیH2S ثابت شده است که یک حلال آلی عالی نیز هست و بنابراین یکی دیگر از روش های جایگزین برای استخراج روغن های معطر از گیاهان است.
حلال های استخراج
حلال های آلی سنتی برای استخراج شامل بنزن ، تولوئن ، هگزان ، دی متیل اتر ، اتر نفت ، دی متیلن کلراید ، اتیل استات ، استون یا اتانول است.
اتانول برای استخراج ترکیبات معطر از مواد گیاهی خشک و همچنین از روغن ها یا بتن های ناخالص که ابتدا توسط استخراج ، بیان یا آبپاشی حلال آلی تولید شده اند ، استفاده می شود. عصاره اتانول از مواد خشک به عنوان تنتور شناخته می شود. تزریق ها را نباید با شستشوی اتانول اشتباه گرفت ، که برای تصفیه روغن ها و بتن ها برای به دست آوردن مطلق انجام می شود.
هنگامی که از آب به عنوان سیال استخراج استفاده می شود، این فرآیند استخراج بدون حلال نامیده می شود.
اسانس ها
اسانس ها با استخراج از مواد گیاهی تولید می شوند. به عنوان ماده اولیه می توان از انواع مختلفی از قسمت های گیاهی استفاده کرد، به عنوان مثال گل ها (به عنوان مثال گل رز، یاسمن، میخک، میموزا، رزماری، لاواندر)، برگ ها (به عنوان مثال نعناع، Ocimum spp.، علف لیمو، جامرازا)، برگ ها و ساقه ها (به عنوان مثال شمعدانی ، نعناع هندی ، پتی گرین ، وربنا ، دارچین) ، پوست (به عنوان مثال دارچین ، کاسیا ، کانلا) ، چوب (به عنوان مثال سرو ، صندل ، کاج) ، ریشه ها (به عنوان مثال گلپر ، ساسافراس ، وتیور ، سوسوریا ، سنبل الطیب) ، دانه ها (به عنوان مثال رازیانه، گشنیز، زیره، شوید، جوز هندی)، میوه ها (ترنج، پرتقال، لیمو، ارس)، ریزوم ها (به عنوان مثال زنجبیل، کالاموس، زردچوبه، زنبور) و صمغ ها یا ترشحات اولئورزین (به عنوان مثال مرهم پرو، مرهم میروکسیلون، استوراکس، مر، بنزوئین).
بتن و مطلق
بتن اصطلاحی برای جرم نیمه جامد است که با استخراج حلال مواد تازه گیاهی به دست می آید. مواد گیاهی تازه بیشتر با استفاده از حلال های غیر قطبی مانند بنزن، تولوئن، هگزان، اتر نفتی استخراج می شود. پس از فرآیند استخراج ، حلال تبخیر می شود ، به طوری که یک بقایای نیمه جامد از روغنهای اساسی ، موم ها ، رزین ها و سایر مواد شیمیایی گیاهی لیپوفیل (آبگریز) بدست می آید. این به اصطلاح بتن است.
برای به دست آوردن مطلق از بتن ، بتن باید با الکل قوی درمان شود که در آن ترکیبات خاصی قابل حل است.
تولید التراسونیک نانوامولسیون ها
علاقه به استفاده از نانوامولسیون ها به عنوان سیستم های تحویل مواد غذایی لیپوفیل، به عنوان حامل ترکیبات فعال در داروها و آرایشی به دلیل وضوح نوری بالا، پایداری فیزیکی خوب و توانایی افزایش فراهمی زیستی، به طور قابل توجهی در حال افزایش است. التراسونیک امولسیون سازی میکرو و نانو امولسیون های پایدار را تهیه می کند که بهترین نتایج را در محصول نهایی تضمین می کند.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد امولسیون اولتراسونیک اینجا را کلیک کنید!