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

Amélioration de l'extraction de la cannelle par ultrasons

L'extraction traditionnelle de l'huile essentielle de cannelle est réalisée par distillation à la vapeur d'eau de l'écorce et des feuilles de cannelle. La distillation à la vapeur d'eau traditionnelle est très lente et prend beaucoup de temps. Plus le rendement visé de l'huile de cannelle est élevé, plus la distillation à la vapeur est longue, ce qui signifie que la distillation à la vapeur d'un chaudron de feuilles de cannelle peut prendre jusqu'à 12 heures, tandis que la distillation à la vapeur de l'écorce de cannelle peut prendre 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 d'eau, réduisant le temps de traitement d'une journée entière à quelques heures tout en augmentant le rendement en huile essentielle de cannelle.
L'extraction par ultrasons libère le spectre complet des composés aromatiques de la cannelle, y compris 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. Le principal composé organique, en particulier le cinnamaldéhyde, donne à la cannelle sa saveur et son parfum caractéristiques. Comme la sonication est un traitement non thermique, les composés des huiles essentielles sont empêchés de se dégrader thermiquement. Par conséquent, l'extraction par ultrasons produit des huiles essentielles à l'arôme intense qui répondent aux normes de qualité les plus strictes.
L'extraction par ultrasons peut être appliquée à l'écorce et aux feuilles de cannelle. L'huile de feuilles de cannelle a une odeur plus forte que l'huile d'écorce. Les feuilles de cannelle contiennent de grandes quantités d'eugénol.

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

Pour produire des huiles essentielles à partir 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). Dans la distillation à la vapeur d'eau, la matière végétale de la cannelle est bouillie pendant 24 heures dans des bouilloires. La chaleur seule est relativement inefficace pour briser les structures cellulaires et libérer les huiles essentielles piégées. En général, l'ébullition ne libère pas complètement les huiles essentielles piégées et de plus grandes quantités d'huiles résiduelles sont gaspillées, puisqu'elles n'ont pas été extraites. Après le processus d'extraction à la chaleur, la distillation à la vapeur d'eau aura 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 l'un ou l'autre des composants séparément. L'hydrodistillation traditionnelle présente des inconvénients majeurs : Le long processus d'ébullition et de vaporisation est très consommateur de temps et d'énergie.
L'extraction par ultrasons fonctionne par cavitation acoustique. La cavitation acoustique se produit lorsque des ondes ultrasonores de puissance sont couplées dans un liquide (par exemple, une suspension constituée de matière botanique dans un solvant ou de l'eau). Les ondes ultrasonores se déplacent dans le liquide en provoquant des cycles alternés de haute pression et de basse pression. Pendant les cycles de basse pression, de minuscules bulles de vide (appelées bulles de cavitation) sont créées, qui se développent sur plusieurs cycles de pression. À partir d'une certaine taille, lorsque les bulles ne peuvent plus absorber d'énergie, elles implosent violemment pendant un cycle de haute pression. L'implosion des bulles est caractérisée par des forces de cavitation intenses, y compris des micro-turbulences et des courants de liquide avec des vitesses allant jusqu'à 100m/s. Ces effets de cisaillement cavitationnels sont également connus sous le nom d'effets sonomécaniques. L'extraction par ultrasons de molécules bioactives est principalement causée par des 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 des cellules végétales 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 des huiles essentielles et autres composés organiques en un temps nettement plus court. Le rendement d'extraction plus élevé évite le gaspillage de la matière première et rend 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 se dégrader sous l'effet de la chaleur.
Les températures douces et le temps de traitement court sont les principaux avantages de l'extraction par ultrasons, car ils empêchent la décomposition thermique des extraits naturels. Cela rend l'extraction par ultrasons très efficace et, par conséquent, la sonication donne 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 d'eau par ultrasons a permis d'obtenir des rendements plus élevés d'huile de cannelle dans un temps d'extraction considérablement réduit. 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 procédé d'hydrodistillation assistée 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 cannelle à l'aide de solvants eutectiques profonds

L'extraction par ultrasons à l'aide de solvants eutectiques profonds s'est révélée être une technique supérieure pour extraire des rendements élevés de trans-cinnamaldéhyde et de coumarine de l'écorce de cannelle.
dans des conditions optimales a donné des teneurs en trans-cinnamaldéhyde et en coumarine plus élevées que celles obtenues par les méthodes classiques (reflux, soxhlet et macération) utilisant des solvants organiques (96 % d'éthanol). Les conditions optimales pour l'extraction par ultrasons à l'aide de solvants eutectiques naturels profonds se sont avérées être l'acide chlorure de choline -citrique (ChCl-CA) avec une addition d'eau de 40 % et un temps 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). Des recherches supplémentaires devraient être effectuées pour explorer l'activité pharmacologique du trans-cinnamaldéhyde et de la coumarine de l'écorce de cannelle. (cf. Aryati et al. 2020)

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

Extracteurs à ultrasons 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 Ultrasons couvre toute la gamme, des ultrasonateurs compacts de laboratoire aux systèmes d'extraction industriels. Ainsi, Hielscher peut vous proposer l'ultrasonateur le mieux adapté à la capacité de traitement que vous envisagez. Notre personnel expérimenté de longue date vous assistera depuis les tests de faisabilité et l'optimisation du processus jusqu'à l'installation de votre système ultrasonore au niveau de la production finale.
La petite taille de nos extracteurs à ultrasons ainsi que leur polyvalence en termes d'options d'installation leur permet de s'intégrer même dans des installations de traitement de petite taille. Les processeurs à ultrasons sont installés dans le monde entier dans des installations de production de denrées alimentaires, de produits pharmaceutiques et de compléments nutritionnels.

Hielscher Ultrasonics – Équipement d'extraction sophistiqué

Le portefeuille de produits de Hielscher Ultrasons couvre la gamme complète des extracteurs à ultrasons à haute performance, de la petite à la grande échelle. Des accessoires supplémentaires permettent d'assembler facilement la configuration de dispositif à ultrasons la plus adaptée à votre processus d'extraction. La configuration optimale des ultrasons dépend de la capacité, du volume, de la matière première, du processus par lot ou en ligne et du calendrier envisagés.

Par lots et en ligne

Les ultrasonateurs Hielscher peuvent être utilisés pour le traitement par lots et en continu. Le traitement par lots par ultrasons est idéal pour le contrôle et l'optimisation des processus et pour les petites et moyennes productions. Pour une production de grands volumes de plantes (par exemple, feuilles et écorces de cannelle), le traitement en ligne peut être plus avantageux. Alors que le traitement par lots ne nécessite qu'une installation très simple, il est plus long et plus exigeant en termes de main-d'œuvre. Un processus d'extraction en ligne continu nécessite une configuration sophistiquée – qui consiste en une pompe, des tuyaux ou des conduites et des réservoirs -, mais il est plus efficace, plus rapide et nécessite beaucoup moins de main-d'œuvre. Hielscher Ultrasons dispose de l'installation d'extraction la mieux adaptée à votre volume d'extraction et à vos objectifs de processus.

Des extracteurs à ultrasons pour chaque capacité de produit

La gamme de produits Hielscher Ultrasons couvre tout l'éventail des processeurs ultrasoniques, depuis les ultrasonores compacts de laboratoire jusqu'aux processeurs ultrasoniques industriels capables de traiter des charges de camion à l'heure, en passant par les systèmes de table 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 table sont idéaux pour les tests de faisabilité et l'optimisation des processus. La mise à l'échelle linéaire basée sur des paramètres de processus établis permet d'augmenter très facilement les capacités de traitement, depuis les petits lots jusqu'à la production entièrement commerciale. La mise à l'échelle peut se faire soit en installant une unité d'extraction ultrasonore plus puissante, soit en regroupant plusieurs ultrasonores en parallèle. Avec l'UIP16000, Hielscher propose l'extracteur à ultrasons le plus puissant au monde.

Des amplitudes précisément contrôlables pour des résultats optimaux

Tous les ultrasonateurs Hielscher sont contrôlables avec précision et donc des chevaux de travail fiables en production. L'amplitude est l'un des paramètres de processus cruciaux qui influencent l'efficacité et l'efficience de l'extraction par ultrasons des huiles essentielles de la cannelle.
Tous les ultrasons Hielscher’ Les processeurs permettent de régler précisément l'amplitude. Les sonotrodes et les cornes d'amplification sont des accessoires qui permettent de modifier l'amplitude dans une plage encore plus large. Les processeurs ultrasoniques industriels de Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées et délivrer l'intensité ultrasonore requise pour des applications exigeantes. Des amplitudes allant jusqu'à 200 µm peuvent facilement être utilisées en continu, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7.
Des réglages d'amplitude précis et le contrôle permanent des paramètres du processus ultrasonore grâce à un logiciel intelligent vous permettent de traiter vos feuilles et écorces de cannelle avec les conditions ultrasonores les plus efficaces. Une sonication optimale pour de meilleurs résultats d'extraction !
La robustesse des équipements à ultrasons de Hielscher permet un fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des environnements difficiles. 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 processus ultrasonores peuvent être mis à l'échelle de manière totalement linéaire. Cela signifie que chaque résultat obtenu avec un ultrasonateur de laboratoire ou de table peut être mis à l'échelle pour obtenir exactement le même résultat en utilisant exactement les mêmes paramètres de processus. Cela rend l'ultrasonographie idéale pour les tests de faisabilité sans risque, l'optimisation des processus et leur 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 et familiale, Hielscher accorde la priorité aux normes de qualité les plus élevées pour ses processeurs à ultrasons. Tous les ultrasons sont conçus, fabriqués et testés à fond dans notre siège social à Teltow près de Berlin, en Allemagne. La robustesse et la fiabilité de l’équipement ultrasonique de Hielscher en font un cheval de travail dans votre production. Le fonctionnement 24h/24 et 7j/7 sous 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 ultrasonicators: