Kanelin turbouutto ultraäänellä

Perinteinen kaneliuutto on aikaa vievää ja suhteellisen tehotonta. Ultraääniuutto on yksinkertainen, mutta erittäin tehokas prosessin tehostamistekniikka, joka vähentää uuttoaikaa muutamaan tuntiin ja lisää samanaikaisesti kanelin eteerisen öljyn saantoa.

Parannettu kaneliuutto ultraäänellä

Kanelin eteerisen öljyn perinteinen uuttaminen saavutetaan kanelin, kuoren ja lehtien höyrytislauksella. Perinteinen höyrytislaus on erittäin hidasta ja aikaa vievää. Mitä suurempi kaneliöljyn tavoitetuotto on, sitä pidempi höyrytislaus, mikä tarkoittaa, että kanelinlehtikattilan höyrytislaus voi kestää jopa 12 tuntia, kun taas kanelin kuoren höyrytislaus voi kestää yli 24 tuntia. Ultraääniuutto rikkoo kanelikuoren solurakenteet ja lähtee ylös niin, että kaneliöljy vapautuu nopeasti ja kokonaan. Ultraääniuutto nopeuttaa höyryn tislausta merkittävästi, lyhentää käsittelyaikaa koko päivästä muutamaan tuntiin ja lisää samalla kanelin eteerisen öljyn saantoa.
Ultraääniuutto vapauttaa aromaattisten kaneliyhdisteiden täyden spektrin, mukaan lukien cinnamaldehydi, linalooli, eugenoli ja cinnamiinihappo. Täyden spektrin uutteen antaminen korkealaatuisista eteerisistä öljyyhdisteistä on syy ultraäänellä uutettujen kaneliöljyjen erinomaiseen laatuun. Erityisesti cinnamaldehydi, tärkein orgaaninen yhdiste, antaa kanelille sen tunnusomaisen maun ja tuoksun. Koska sonikaatio on ei-lämpökäsittely, eteeristen öljyjen yhdisteet estetään lämpöhajoamisesta. Siksi ultraääniuutto tuottaa aromi-voimakkaita eteerisiä öljyjä, jotka täyttävät korkeimmat laatuvaatimukset.
Ultraääniuutto voidaan levittää kanelin kuoreen ja lehtiin. Kanelinlehtiöljyllä on voimakkaampi tuoksu verrattuna kuoriöljyyn. Kanelilehdet sisältävät suuria määriä eugenolia.

Miksi ultraääniuutto ylittää höyrytislauksen

Jotta eteerisiä öljyjä voidaan valmistaa kanelista höyrytislauksen avulla, eteeristen öljyjen on ensin vapautettava kasvimatriisista (eli kanelin lehtien tai kuoren kasvisoluista). Höyrytislauksessa kanelikasvimateriaalia keitetään jopa 24 tuntia vedenkeittimissä. Pelkkä lämpö on suhteellisen tehoton solurakenteiden rikkomisessa ja loukkuun jääneiden eteeristen öljyjen vapauttamisessa. Yleensä keittäminen ei vapauta loukkuun jääneitä eteerisiä öljyjä kokonaan ja suurempia määriä jäännösöljyjä menee hukkaan, koska niitä ei ole uutettu. Lämmönpoistoprosessin jälkeen tapahtuu höyrytislaus. Siksi keitetään kahden sekoittumattoman nesteen (eli eteerisen öljyn ja veden) seos. Seos alkaa kiehua, kun niiden yhdistetty höyrynpaine on 760 mmHg. Veden ja eteerisen öljyn seoksen kiehumispiste on siten alhaisempi kuin kummankaan komponentin kiehumispiste erikseen. Perinteisellä vetytislauksella on suuria haittoja: Pitkä kiehumis- ja höyrytysprosessi on erittäin aikaa ja energiaa vievä.
Ultraääniuutto toimii akustisella kavitaatiolla. Akustinen kavitaatio tapahtuu, kun tehon ultraääniaallot yhdistetään nesteeseen (esim. suspensio, joka koostuu kasvitieteellisestä materiaalista liuottimessa tai vedessä). Ultraääniaallot kulkevat nesteen läpi aiheuttaen vuorotellen korkeapaine- / matalapainesyklejä. Matalapainesyklien aikana syntyy pieniä tyhjiökuplia (ns. kavitaatiokuplia), jotka kasvavat useiden painesyklien aikana. Tietyssä koossa, kun kuplat eivät pysty absorboimaan enemmän energiaa, ne luhistuvat voimakkaasti korkeapainejakson aikana. Kuplan luhistumiselle ovat ominaisia voimakkaat kavitaatiovoimat, mukaan lukien mikroturbulenssit ja nestevirrat, joiden nopeus on jopa 100 m/s. Nämä kavitaatioleikkausvaikutukset tunnetaan myös sonomekaanisina vaikutuksina. Bioaktiivisten molekyylien ultraääniuutto johtuu pääasiassa sonomekaanisista vaikutuksista: levottomuus ja turbulenssit häiritsevät soluja ja edistävät massansiirtoa. Tämä tarkoittaa, että bioaktiiviset molekyylit, kuten eteeriset öljyt, polyfenolit, terpeenit ja kannabinoidit, vapautuvat kasvisolumatriisista liuottimeen.
Ultraääniuuton etuna perinteiseen kiehumis- ja höyrytislausmenetelmään verrattuna on eteeristen öljyjen ja muiden orgaanisten yhdisteiden suhteellisen suurempi uuttaminen huomattavasti lyhyemmässä ajassa. Korkeammat uuttotuotot välttävät raaka-aineen tuhlauksen ja tekevät uuttamisesta kannattavampaa. Ultraääniuutolla saavutetut ajan ja energian säästöt ovat huomattavia. Ei-lämpömenetelmänä ultraääniuutto estää lämpöherkkiä yhdisteitä lämmön aiheuttamasta hajoamisesta.
Lievät lämpötilat ja lyhyt käsittelyaika ovat ultraääniuuton merkittäviä etuja, koska luonnollisten uutteiden terminen hajoaminen estetään. Tämä tekee ultraääniuutosta erittäin tehokkaan ja siksi sonikaatio antaa korkealaatuisia eteerisiä öljyjä.

Tapaustutkimukset ultraäänikanelin uuttamisesta

Tutkimus ja teollisuus ovat jo ottaneet käyttöön ultraääniuuton korkealaatuisten eteeristen öljyjen tuottamiseksi monista kasvitieteellisistä aineista, mukaan lukien kanelilehdet ja kuori.

Kanelin ultraääni hydrotislaus

(2020) tutki ultraäänellä edistettyä hydrotislausta ja totesi, että sonikaatio paransi tislausprosessia merkittävästi. Ultraäänihöyrytislaus tarjosi korkeammat kaneliöljyn saannot huomattavasti lyhennetyn uuttoajan kuluessa. GC-MS-analyysin avulla he osoittivat, että ultraäänellä avustettu hydrotislaus tarjosi arvokkaampaa eteeristä öljyä, jossa oli korkea pitoisuus pääyhdistettä trans-cinnamaldehydiä verrattuna perinteiseen hydrotislaukseen. Pyyhkäisyelektronimikrografi (SEM) vahvisti kaneliöljyn uuttamisen sonikoinnin tehokkuuden. Lisäksi sähkönkulutuksen ja CO2-päästöjen analyysi osoittaa, että ultraäänellä avustettu hydrotislausprosessi on taloudellisempi ja ympäristöystävällisempi lähestymistapa. tiivistää, että ultraäänellä avustettu hydrotislaus on tehokas ja vihreä tekniikka kanelin eteerisen öljyn uuttamiseen, mikä voi parantaa kaneliöljyjen määrää ja laatua.

Ultraäänikanelin uuttaminen käyttämällä syviä eutektisia liuottimia

Ultraääniuutto syvillä eutektisilla liuottimilla on osoitettu olevan ylivoimainen tekniikka trans-cinnamaldehydin ja kumariinin korkean saannon uuttamiseksi kanelikuoresta.
Optimaalisissa olosuhteissa käytetyllä menetelmällä transcinnamaldehydi- ja kumariinipitoisuus oli korkeampi kuin perinteisillä menetelmillä (palautusjäähdytys, soxhlet ja maserointi), joissa käytettiin orgaanisia liuottimia (96 % etanolia). Optimaaliset olosuhteet ultraääniuutolle luonnollisilla syvillä eutektisilla liuottimilla havaittiin olevan koliinikloridi-sitruunahappo (ChCl-CA), johon on lisätty 40% vettä ja 30 minuutin uuttoaika trans-cinnamaldehydin (9,24 ± 0,01 mg / g) ja kumariinin (11,6 ± 0,11 mg / g) uuttamiseksi kanelikuoresta (C. burmannii Blume). Lisätutkimuksia olisi tehtävä kanelikuoresta peräisin olevan transcinnamaldehydin ja kumariinin farmakologisen vaikutuksen tutkimiseksi. (vrt. Aryati ym. 2020)

Kanelin kuoren pintakuva pyyhkäisyelektronimikroskopialla 1000x suurennus; kuivattu jauhe (a); maseroinnin uuton jälkeen (b); palautusjäähdytysuuton jälkeen (c); Soxhlet-uuton jälkeen (d); uuttamisen jälkeen käyttäen NADES-UAE ChCl-CA (e).
tutkimus ja kuva: Aryati et al. 2020

Korkean suorituskyvyn ultraääniuuttimet

Ultraääniuutto on luotettava käsittelytekniikka, joka helpottaa ja nopeuttaa korkealaatuisten eteeristen öljyjen tuotantoa. Hielscher Ultrasonics -salkku kattaa täyden valikoiman kompakteista laboratorioultraäänilaitteista teollisiin uuttojärjestelmiin. Näin me Hielscherissä voimme tarjota sinulle sopivimman ultraäänilaitteen suunnitellulle prosessikapasiteetillesi. Pitkäaikainen kokenut henkilökuntamme auttaa sinua toteutettavuustesteistä ja prosessin optimoinnista ultraäänijärjestelmän asentamiseen lopulliselle tuotantotasolle.
Ultraääniuuttimien pieni jalanjälki sekä niiden monipuolisuus asennusvaihtoehdoissa tekevät niistä sopivia myös pienen tilan käsittelylaitoksiin. Ultraääniprosessorit asennetaan maailmanlaajuisesti elintarvike-, lääke- ja ravintolisien tuotantolaitoksiin.

Hielscher Ultrasonics – Kehittyneet uuttolaitteet

Hielscher Ultrasonics -tuotevalikoima kattaa täyden valikoiman korkean suorituskyvyn ultraääniuuttimia pienistä suuriin mittasuhteisiin. Lisätarvikkeet mahdollistavat sopivimman ultraäänilaitekokoonpanon helpon kokoamisen uuttoprosessillesi. Optimaalinen ultraääniasetus riippuu suunnitellusta kapasiteetista, tilavuudesta, raaka-aineesta, erä- tai inline-prosessista ja aikajanasta.

Erä ja inline

Hielscher-ultraäänilaitteita voidaan käyttää erä- ja jatkuvaan läpivirtauskäsittelyyn. Ultraäänieräkäsittely on ihanteellinen prosessitestaukseen, optimointiin ja pieniin ja keskisuuriin tuotantotasoihin. Jos tuotetaan suuria määriä kasviperäisiä aineita (esim. kanelinlehtiä ja kuorta), inline-käsittely voi olla edullisempaa. Vaikka eräajo vaatii vain hyvin yksinkertaisen asennuksen, se on enemmän aikaa ja työvoimaa. Jatkuva inline-uuttoprosessi vaatii hienostuneen asennuksen – koostuu pumpusta, letkuista tai putkista ja säiliöistä -, mutta se on tehokkaampaa, nopeampaa ja vaatii huomattavasti vähemmän työvoimaa. Hielscher Ultrasonicsilla on sopivin uuttoasetus uuttomäärällesi ja prosessitavoitteillesi.

Ultraääniuuttimet jokaiselle tuotekapasiteetille

Hielscher Ultrasonics -tuotevalikoima kattaa täyden valikoiman ultraääniprosessoreita kompakteista laboratorioultraäänilaitteista penkki- ja pilottijärjestelmiin täysin teollisiin ultraääniprosessoreihin, joilla on kyky käsitellä kuorma-autokuormia tunnissa. Koko tuotevalikoiman avulla voimme tarjota sinulle sopivimman ultraääniuuttimen raaka-aineelle, prosessikapasiteetille ja tuotantotavoitteille.
Ultraäänipenkkijärjestelmät ovat ihanteellisia toteutettavuustesteihin ja prosessien optimointiin. Vakiintuneisiin prosessiparametreihin perustuvan lineaarisen skaalauksen ansiosta käsittelykapasiteettia on erittäin helppo lisätä pienemmistä eristä täysin kaupalliseen tuotantoon. Skaalaus voidaan tehdä joko asentamalla tehokkaampi ultraääniuuttoyksikkö tai ryhmittelemällä useita ultraäänilaitteita rinnakkain. UIP16000 kanssa Hielscher tarjoaa maailman tehokkaimman ultraääniuuttimen.

Tarkasti säädettävät amplitudit optimaalisiin tuloksiin

Kaikki Hielscher-ultraäänilaitteet ovat tarkasti hallittavissa ja siten luotettavia työhevosia tuotannossa. Amplitudi on yksi ratkaisevista prosessiparametreista, jotka vaikuttavat eteeristen öljyjen ultraääniuuton tehokkuuteen ja vaikuttavuuteen kanelista.
Kaikki Hielscherin ultraääni’ Prosessorit mahdollistavat amplitudin tarkan asettamisen. Sonotrodit ja tehostesarvet ovat lisävarusteita, joiden avulla amplitudia voidaan muuttaa entistä laajemmalla alueella. Hielscherin teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudit ja toimittaa vaaditun ultraääni-intensiteetin vaativiin sovelluksiin. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa.
Tarkat amplitudiasetukset ja ultraääniprosessiparametrien pysyvä seuranta älykkään ohjelmiston avulla antavat sinulle mahdollisuuden käsitellä kanelilehtiäsi ja kuortasi tehokkaimmilla ultraääniolosuhteilla. Optimaalinen sonikaatio parhaan uuttotuloksen saavuttamiseksi!
Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä. Tämä tekee Hielscherin ultraäänilaitteista luotettavan työvälineen, joka täyttää uuttovaatimukset.

Helppo ja riskitön testaus

Ultraääniprosessit voivat olla täysin lineaarisia. Tämä tarkoittaa, että jokainen tulos, jonka olet saavuttanut laboratoriolla tai penkki-top-ultraäänilaitteella, voidaan skaalata täsmälleen samaan lähtöön käyttämällä täsmälleen samoja prosessiparametreja. Tämä tekee ultrasonicationista ihanteellisen riskittömään toteutettavuustestaukseen, prosessin optimointiin ja myöhempään toteutukseen kaupalliseen valmistukseen. Ota meihin yhteyttä oppiaksesi, miten sonikaatio voi lisätä kaneliuutteen tuotantoa.

Korkealaatuisia – Suunniteltu ja valmistettu Saksassa

Perheyrityksenä ja perheyrityksenä Hielscher asettaa etusijalle ultraääniprosessoriensa korkeimmat laatustandardit. Kaikki ultraäänilaitteet suunnitellaan, valmistetaan ja testataan perusteellisesti pääkonttorissamme Teltowissa lähellä Berliiniä, Saksassa. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys ja luotettavuus tekevät siitä työhevosen tuotannossasi. 24/7 käyttö täydellä kuormituksella ja vaativissa ympäristöissä on Hielscherin korkean suorituskyvyn sekoittimien luonnollinen ominaisuus.

Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: