Extraction turbo de la cannelle par ultrasons

L'extraction traditionnelle de la cannelle prend beaucoup de temps et est relativement inefficace. L'extraction par ultrasons est une technique d'intensification simple, mais très efficace, qui réduit le temps d'extraction à quelques heures et augmente simultanément le rendement en huile essentielle de cannelle.

Extraction améliorée de la cannelle grâce aux ultrasons

L'extraction traditionnelle de l'huile essentielle de cannelle est réalisée par distillation à la vapeur de l'écorce et des feuilles de cannelle. La distillation traditionnelle à la vapeur est très lente et prend beaucoup de temps. Plus le rendement visé en huile de cannelle est élevé, plus la distillation à la vapeur est longue, ce qui signifie que la distillation à la vapeur d'une bouilloire de feuilles de cannelle peut durer jusqu'à 12 heures, tandis que la distillation à la vapeur de l'écorce de cannelle peut durer plus de 24 heures. L'extraction par ultrasons brise les structures cellulaires de l'écorce et des feuilles de cannelle, de sorte que l'huile de cannelle est libérée rapidement et complètement. L'extraction par ultrasons accélère considérablement la distillation à la vapeur, réduisant le temps de traitement d'une journée entière à quelques heures, tout en augmentant le rendement de l'huile essentielle de cannelle.
L'extraction par ultrasons libère tout le spectre des composés aromatiques de la cannelle, notamment le cinnamaldéhyde, le linalol, l'eugénol et l'acide cinnamique. La qualité supérieure des huiles de cannelle extraites par ultrasons s'explique par l'obtention d'un extrait à spectre complet de composés d'huiles essentielles de haute qualité. En particulier, le cinnamaldéhyde, le principal composé organique qui donne à la cannelle sa saveur et son parfum caractéristiques. La sonication étant un traitement non thermique, les composés de l'huile essentielle ne subissent pas de dégradation thermique. Par conséquent, l'extraction par ultrasons produit des huiles essentielles intenses en arômes qui répondent aux normes de qualité les plus élevées.
L'extraction par ultrasons peut être appliquée à l'écorce et aux feuilles de cannelle. L'huile de feuilles de cannelle a un parfum plus fort que l'huile d'écorce. Les feuilles de cannelle contiennent de grandes quantités d'eugénol.

Pourquoi l'extraction par ultrasons est-elle supérieure à la distillation à la vapeur ?

Pour produire des huiles essentielles de cannelle par distillation à la vapeur d'eau, les huiles essentielles doivent d'abord être libérées de la matrice végétale (c'est-à-dire des cellules végétales des feuilles ou de l'écorce de cannelle). Lors de la distillation à la vapeur, le matériel végétal de la cannelle est porté à ébullition dans des bouilloires pendant une période pouvant aller jusqu'à 24 heures. La chaleur seule est relativement inefficace pour briser les structures cellulaires et libérer les huiles essentielles emprisonnées. En général, l'ébullition ne libère pas complètement les huiles essentielles emprisonnées et de grandes quantités d'huiles résiduelles sont perdues, car elles n'ont pas été extraites. Après le processus d'extraction par la chaleur, la distillation à la vapeur d'eau a lieu. Par conséquent, un mélange de deux liquides non miscibles (c'est-à-dire l'huile essentielle et l'eau) est porté à ébullition. Le mélange commence à bouillir lorsque leur pression de vapeur combinée est égale à 760 mm Hg. Le point d'ébullition d'un mélange d'eau et d'huile essentielle sera donc inférieur au point d'ébullition de chacun des composants pris séparément. L'hydrodistillation traditionnelle présente des inconvénients majeurs : Le long processus d'ébullition et d'étuvage prend beaucoup de temps et d'énergie.
L'extraction par ultrasons fonctionne par cavitation acoustique. La cavitation acoustique se produit lorsque des ondes ultrasonores puissantes sont couplées à un liquide (par exemple, une suspension composée de matière végétale dans un solvant ou de l'eau). Les ondes ultrasoniques traversent le liquide en provoquant des cycles alternatifs de haute et de basse pression. Pendant les cycles de basse pression, de minuscules bulles de vide (appelées bulles de cavitation) sont créées et se développent sur plusieurs cycles de pression. À une certaine taille, lorsque les bulles ne peuvent plus absorber d'énergie, elles implosent violemment au cours d'un cycle de haute pression. L'implosion de la bulle est caractérisée par des forces de cavitation intenses, y compris des micro-turbulences et des courants liquides avec des vitesses allant jusqu'à 100m/s. Ces effets de cisaillement par cavitation sont également connus sous le nom d'effets sonomécaniques. L'extraction ultrasonique de molécules bioactives est principalement due aux effets sonomécaniques : l'agitation et les turbulences perturbent les cellules et favorisent le transfert de masse. Cela signifie que les molécules bioactives telles que les huiles essentielles, les polyphénols, les terpènes et les cannabinoïdes sont libérées de la matrice cellulaire de la plante dans le solvant.
L'avantage de l'extraction par ultrasons par rapport à la méthode traditionnelle d'ébullition et de distillation à la vapeur est l'extraction comparativement plus élevée d'huiles essentielles et d'autres composés organiques en un temps nettement plus court. Les rendements d'extraction plus élevés évitent le gaspillage de matières premières et rendent l'extraction plus lucrative. Les économies de temps et d'énergie réalisées grâce à l'extraction par ultrasons sont substantielles. En tant que méthode non thermique, l'extraction par ultrasons empêche les composés thermosensibles de subir une dégradation induite par la chaleur.
Les températures douces et le temps de traitement court sont des avantages majeurs de l'extraction par ultrasons, car ils empêchent la décomposition thermique des extraits naturels. L'extraction par ultrasons est donc très efficace et la sonication permet d'obtenir des huiles essentielles de qualité supérieure.

Études de cas sur l'extraction ultrasonique de la cannelle

La recherche et l'industrie ont déjà adopté l'extraction par ultrasons pour la production d'huiles essentielles de haute qualité à partir de nombreuses plantes, dont les feuilles et l'écorce de cannelle.

Hydrodistillation ultrasonique de la cannelle

Chen et al. (2020) ont étudié l'hydrodistillation favorisée par les ultrasons et ont conclu que la sonication améliorait considérablement le processus de distillation. La distillation à la vapeur par ultrasons a permis d'obtenir des rendements plus élevés d'huile de cannelle tout en réduisant considérablement le temps d'extraction. En utilisant l'analyse GC-MS, ils ont montré que l'hydrodistillation assistée par ultrasons fournissait une huile essentielle plus précieuse avec une teneur élevée en composé principal, le trans-cinnamaldéhyde, par rapport à l'hydrodistillation traditionnelle. La micrographie électronique à balayage (MEB) a confirmé l'efficacité de la sonication pour l'extraction de l'huile de cannelle. En outre, l'analyse de la consommation électrique et des émissions de CO2 montre que le processus d'hydrodistillation assisté par ultrasons est l'approche la plus économique et la plus respectueuse de l'environnement. Par conséquent, Chen et al. résument que l'hydrodistillation assistée par ultrasons est une technologie efficace et écologique pour l'extraction de l'huile essentielle de cannelle, qui peut améliorer la quantité et la qualité des huiles de cannelle.

Extraction ultrasonique de la cannelle à l'aide de solvants eutectiques profonds

L'extraction ultrasonique utilisant des solvants eutectiques profonds s'est avérée être une technique supérieure pour extraire des rendements élevés de trans-cinnamaldéhyde et de coumarine de l'écorce de cannelle.
La méthode d'extraction par ultrasons dans des conditions optimales a donné des teneurs en trans-cinnamaldéhyde et en coumarine plus élevées que celles obtenues par les méthodes conventionnelles (reflux, soxhlet et macération) utilisant des solvants organiques (éthanol à 96 %). Les conditions optimales d'extraction par ultrasons à l'aide de solvants eutectiques profonds naturels se sont avérées être le chlorure de choline-acide citrique (ChCl-CA) avec un ajout de 40 % d'eau et une durée d'extraction de 30 minutes pour extraire le trans-cinnamaldéhyde (9,24 ± 0,01 mg/g) et la coumarine (11,6 ± 0,11 mg/g) de l'écorce de cannelle (C. burmannii Blume). D'autres recherches devraient être menées pour explorer l'activité pharmacologique du trans-cinnamaldéhyde et de la coumarine de l'écorce de cannelle (cf. Aryati et al. 2020).

Image de la surface de l'écorce de cannelle au microscope électronique à balayage, grossissement 1000x ; poudre séchée (a) ; après extraction par macération (b) ; après extraction à reflux (c) ; après extraction Soxhlet (d) ; après extraction à l'aide de NADES-UAE ChCl-CA (e).étude et photo d'Aryati et al. 2020

Extracteurs ultrasoniques haute performance

L'extraction par ultrasons est une technologie de traitement fiable qui facilite et accélère la production d'huiles essentielles de haute qualité. Le portefeuille de Hielscher Ultrasonics couvre toute la gamme, des ultrasons de laboratoire compacts aux systèmes d'extraction industriels. Hielscher peut ainsi vous proposer l'appareil le mieux adapté à la capacité de traitement envisagée. Notre personnel expérimenté vous assistera depuis les tests de faisabilité et l'optimisation du processus jusqu'à l'installation de votre système à ultrasons au niveau de la production finale.
Le faible encombrement de nos extracteurs à ultrasons ainsi que la polyvalence de leurs options d'installation leur permettent de s'intégrer même dans des installations de traitement à espace réduit. Les processeurs à ultrasons sont installés dans le monde entier dans des installations de production de produits alimentaires, pharmaceutiques et de compléments nutritionnels.

Hielscher Ultrasonics – Équipement d'extraction sophistiqué

La gamme de produits Hielscher Ultrasonics couvre l'ensemble des extracteurs à ultrasons de haute performance, de la petite à la grande échelle. Des accessoires supplémentaires permettent d'assembler facilement la configuration d'appareils à ultrasons la plus adaptée à votre processus d'extraction. La configuration ultrasonique optimale dépend de la capacité envisagée, du volume, de la matière première, du processus par lots ou en ligne et du calendrier.

par lots et en ligne

Les ultrasons Hielscher peuvent être utilisés pour le traitement par lots et en continu. Le traitement ultrasonique par lots est idéal pour les tests de processus, l'optimisation et les petites et moyennes productions. Pour la production de gros volumes de plantes médicinales (feuilles et écorces de cannelle, par exemple), le traitement en ligne peut s'avérer plus avantageux. Bien que la mise en lots ne nécessite qu'une installation très simple, elle demande plus de temps et de main-d'œuvre. Un processus d'extraction continu en ligne nécessite une installation sophistiquée – La technique de l'extraction par ultrasons, qui consiste à utiliser une pompe, des tuyaux ou des tubes et des réservoirs, est plus efficace, plus rapide et nécessite beaucoup moins de travail. Hielscher Ultrasonics dispose de l'installation d'extraction la mieux adaptée à votre volume d'extraction et à vos objectifs de traitement.

Extracteurs ultrasoniques pour chaque capacité de produit

La gamme de produits Hielscher Ultrasonics couvre tout le spectre des processeurs à ultrasons, depuis les ultrasons de laboratoire compacts jusqu'aux processeurs à ultrasons industriels capables de traiter des camions à l'heure, en passant par les systèmes de paillasse et les systèmes pilotes. La gamme complète de produits nous permet de vous proposer l'extracteur à ultrasons le mieux adapté à votre matière première, à votre capacité de traitement et à vos objectifs de production.
Les systèmes ultrasoniques de paillasse sont idéaux pour les essais de faisabilité et l'optimisation des procédés. La mise à l'échelle linéaire basée sur les paramètres de traitement établis permet d'augmenter très facilement les capacités de traitement des petits lots jusqu'à la production commerciale complète. La mise à l'échelle peut se faire en installant une unité d'extraction ultrasonique plus puissante ou en regroupant plusieurs unités ultrasoniques en parallèle. Avec l'UIP16000, Hielscher propose l'extracteur à ultrasons le plus puissant au monde.

Amplitudes contrôlables avec précision pour des résultats optimaux

Tous les appareils à ultrasons Hielscher sont contrôlables avec précision et constituent donc des outils de travail fiables pour la production. L'amplitude est l'un des paramètres cruciaux du processus qui influence l'efficacité de l'extraction par ultrasons des huiles essentielles de cannelle.
Tous les produits Hielscher Ultrasonics’ Les processeurs permettent un réglage précis de l’amplitude. Les sonotrodes et les avertisseurs sonores sont des accessoires qui permettent de modifier l’amplitude dans une plage encore plus large. Les processeurs à ultrasons industriels de Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées et fournir l’intensité ultrasonore requise pour les applications exigeantes. Des amplitudes allant jusqu’à 200 μm peuvent être facilement exécutées en continu en fonctionnement 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7.
Des réglages précis de l'amplitude et le contrôle permanent des paramètres du processus ultrasonique via un logiciel intelligent vous permettent de traiter vos feuilles et écorces de cannelle dans les conditions ultrasoniques les plus efficaces. Une sonication optimale pour de meilleurs résultats d'extraction !
La robustesse de l’équipement à ultrasons de Hielscher permet un fonctionnement 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 dans des environnements lourds et exigeants. Cela fait de l’équipement à ultrasons de Hielscher un outil de travail fiable qui répond à vos besoins d’extraction.

Des tests faciles et sans risque

Les procédés ultrasoniques peuvent être mis à l'échelle de manière totalement linéaire. Cela signifie que chaque résultat obtenu à l'aide d'un appareil à ultrasons de laboratoire ou de paillasse peut être mis à l'échelle pour obtenir exactement le même résultat en utilisant exactement les mêmes paramètres de processus. L'ultrasonication est donc idéale pour les essais de faisabilité sans risque, l'optimisation des processus et la mise en œuvre ultérieure dans la fabrication commerciale. Contactez-nous pour savoir comment la sonication peut augmenter votre production d'extraits de cannelle.

La plus haute qualité – Conçu et fabriqué en Allemagne

En tant qu’entreprise familiale, Hielscher privilégie les normes de qualité les plus élevées pour ses processeurs à ultrasons. Tous les ultrasonisateurs sont conçus, fabriqués et testés de manière approfondie dans notre siège social à Teltow, près de Berlin, en Allemagne. La robustesse et la fiabilité de l’équipement à ultrasons de Hielscher en font un cheval de bataille dans votre production. Le fonctionnement 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 à pleine charge et dans des environnements exigeants est une caractéristique naturelle des mélangeurs haute performance de Hielscher.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :