Turbo ekstrakcija cimeta ultrazvukom

Tradicionalna ekstrakcija cimeta je dugotrajna i relativno neučinkovita. Ultrazvučna ekstrakcija je jednostavna, ali vrlo učinkovita tehnika intenziviranja procesa koja smanjuje vrijeme ekstrakcije na nekoliko sati i istovremeno povećava prinos eteričnog ulja cimeta.

Poboljšana ekstrakcija cimeta ultrazvukom

Tradicionalna ekstrakcija eteričnog ulja cimeta postiže se destilacijom vodenom parom kore i listova cimeta. Tradicionalna destilacija vodenom parom vrlo je spora i dugotrajna. Što je ciljni prinos ulja cimeta veći, to je parna destilacija duža, što znači da parna destilacija kotla lišća cimeta može trajati do 12 sati, dok parna destilacija kore cimeta može trajati više od 24 sata. Ultrazvučna ekstrakcija razbija stanične strukture kore i lišća cimeta tako da se ulje cimeta brzo i potpuno oslobađa. Ultrazvučna ekstrakcija značajno ubrzava parnu destilaciju, skraćujući vrijeme obrade s cijelog dana na nekoliko sati, dok istovremeno povećava prinos eteričnog ulja cimeta.
Ultrazvučna ekstrakcija oslobađa cijeli spektar aromatičnih spojeva cimeta, uključujući cinamaldehid, linalol, eugenol i cimetnu kiselinu. Davanje ekstrakta punog spektra visokokvalitetnih spojeva eteričnih ulja razlog je vrhunske kvalitete ultrazvučno ekstrahiranih ulja cimeta. Osobito cinamaldehid, glavni organski spoj, daje cimetu prepoznatljiv okus i miris. Kako je sonikacija netermički tretman, spojevi eteričnih ulja su spriječeni od toplinske degradacije. Stoga ultrazvučna ekstrakcija proizvodi eterična ulja intenzivne arome koja ispunjavaju najviše standarde kvalitete.
Ultrazvučna ekstrakcija može se primijeniti na koru i lišće cimeta. Ulje lista cimeta ima jači miris u usporedbi s uljem kore. Listovi cimeta sadrže velike količine eugenola.

Zašto ultrazvučna ekstrakcija nadmašuje destilaciju parom

Za proizvodnju eteričnih ulja iz cimeta destilacijom vodenom parom, eterična ulja prvo se moraju osloboditi iz biljne matrice (tj. biljnih stanica u lišću ili kori cimeta). Kod destilacije parom, biljni materijal cimeta kuha se do 24 sata u kotlićima. Sama toplina je relativno neučinkovita u razbijanju staničnih struktura i oslobađanju zarobljenih eteričnih ulja. Općenito, kuhanjem se zarobljena eterična ulja ne oslobađaju u potpunosti, a veće količine zaostalih ulja se troše jer nisu ekstrahirana. Nakon procesa ekstrakcije topline, odvijat će se destilacija vodenom parom. Stoga se kuha mješavina dviju tekućina koje se ne miješaju (tj. eteričnog ulja i vode). Smjesa počinje ključati kada njihov zajednički tlak pare bude jednak 760 mm Hg. Vrelište mješavine vode i eteričnog ulja bit će stoga niže od vrelišta bilo koje komponente zasebno. Tradicionalna hidrodestilacija ima velike nedostatke: dugotrajan proces vrenja i kuhanja na pari zahtijeva mnogo vremena i energije.
Ultrazvučna ekstrakcija radi akustičnom kavitacijom. Akustična kavitacija nastaje kada se snažni ultrazvučni valovi upare u tekućinu (npr. suspenzija koja se sastoji od botaničkog materijala u otapalu ili vodi). Ultrazvučni valovi putuju kroz tekućinu uzrokujući naizmjenične cikluse visokog/niskog tlaka. Tijekom ciklusa niskog tlaka stvaraju se sitni vakuumski mjehurići (tzv. kavitacijski mjehurići), koji rastu tijekom nekoliko ciklusa tlaka. Pri određenoj veličini, kada mjehurići ne mogu apsorbirati više energije, oni snažno implodiraju tijekom ciklusa visokog tlaka. Imploziju mjehurića karakteriziraju intenzivne kavitacijske sile, uključujući mikroturbulencije i struje tekućine s brzinama do 100 m/s. Ovi kavitacijski učinci smicanja također su poznati kao sonomehanički učinci. Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih molekula uglavnom je uzrokovana sonomehaničkim učincima: agitacija i turbulencije ometaju stanice i potiču prijenos mase. To znači da se bioaktivne molekule kao što su eterična ulja, polifenoli, terpeni i kanabinoidi otpuštaju iz matrice biljne stanice u otapalo.
Prednost ultrazvučne ekstrakcije u odnosu na tradicionalnu metodu vrenja i parne destilacije je relativno veća ekstrakcija eteričnih ulja i drugih organskih spojeva u znatno kraćem vremenu. Veći prinosi ekstrakcije izbjegavaju rasipanje sirovina i ekstrakciju čine unosnijom. Ušteda vremena i energije postignuta ultrazvučnom ekstrakcijom je značajna. Kao netermalna metoda, ultrazvučna ekstrakcija sprječava toplinski osjetljive spojeve od razgradnje izazvane toplinom.
Blage temperature i kratko vrijeme obrade glavne su prednosti ultrazvučne ekstrakcije budući da je spriječeno toplinsko raspadanje prirodnih ekstrakata. To čini ultrazvučnu ekstrakciju vrlo učinkovitom i stoga sonikacija daje eterična ulja vrhunske kvalitete.

Studije slučaja ultrazvučne ekstrakcije cimeta

Istraživanje i industrija već su usvojili ultrazvučnu ekstrakciju za proizvodnju visokokvalitetnih eteričnih ulja iz mnogih biljaka, uključujući lišće i koru cimeta.

Ultrazvučna hidrodestilacija cimeta

Chen i sur. (2020) istraživali su ultrazvučno potaknutu hidrodestilaciju i zaključili da je sonikacija značajno poboljšala proces destilacije. Ultrazvučna destilacija vodenom parom omogućila je veće prinose ulja cimeta uz drastično smanjeno vrijeme ekstrakcije. Koristeći GC-MS analizu, pokazali su da ultrazvučno potpomognuta hidrodestilacija daje vrjednije eterično ulje s visokim sadržajem glavnog spoja trans-cinamaldehida u usporedbi s tradicionalnom hidrodestilacijom. Skenirajući elektronski mikrograf (SEM) potvrdio je učinkovitost sonikacije za ekstrakciju ulja cimeta. Osim toga, analiza potrošnje električne energije i emisije CO2 pokazuje da je ultrazvučno potpomognuti proces hidrodestilacije ekonomičniji i ekološki prihvatljiviji pristup. Stoga Chen i sur. sažeti da je ultrazvučno potpomognuta hidrodestilacija učinkovita i zelena tehnologija za ekstrakciju eteričnog ulja cimeta, koja može poboljšati količinu i kvalitetu ulja cimeta.

Ultrazvučna ekstrakcija cimeta korištenjem dubokih eutektičkih otapala

Ultrazvučna ekstrakcija korištenjem dubokih eutektičkih otapala pokazala se superiornom tehnikom ekstrakcije visokih prinosa trans-cinamaldehida i kumarina iz kore cimeta.
metoda pod optimalnim uvjetima dala je veći sadržaj trans-cinamaldehida i kumarina od onih dobivenih konvencionalnim metodama (refluks, soxhlet i maceracija) korištenjem organskih otapala (96% etanola). Utvrđeno je da su optimalni uvjeti za ultrazvučnu ekstrakciju korištenjem prirodnih duboko eutektičkih otapala kolin klorid-limunska kiselina (ChCl-CA) s dodatkom 40% vode i 30-minutnim vremenom ekstrakcije za ekstrakciju trans-cinamaldehida (9,24 ± 0,01 mg/g) i kumarin (11,6 ± 0,11 mg/g) iz kore cimeta (C. burmannii Blume). Trebalo bi provesti daljnja istraživanja kako bi se istražila farmakološka aktivnost trans-cinamaldehida i kumarina iz kore cimeta. (usp. Aryati i dr. 2020.)

Površinska slika kore cimeta pomoću skenirajuće elektronske mikroskopije 1000x povećanje; osušeni prah (a); nakon maceracijske ekstrakcije (b); nakon refluks ekstrakcije (c); nakon Soxhlet ekstrakcije (d); nakon ekstrakcije pomoću NADES-UAE ChCl-CA (e).
studija i slika Aryati et al. 2020

Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi

Ultrazvučna ekstrakcija je pouzdana tehnologija obrade, koja olakšava i ubrzava proizvodnju visokokvalitetnih eteričnih ulja. Portfelj Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli raspon od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja do industrijskih sustava za ekstrakciju. Stoga vam mi u Hielscheru možemo ponuditi najprikladniji ultrazvučni uređaj za vaš predviđeni kapacitet procesa. Naše dugogodišnje iskusno osoblje pomoći će vam od testova izvedivosti i optimizacije procesa do instalacije vašeg ultrazvučnog sustava na razini konačne proizvodnje.
Mali otisak naših ultrazvučnih ekstraktora kao i njihova svestranost u mogućnostima ugradnje čine ih prikladnim čak i za procesne objekte s malim prostorom. Ultrazvučni procesori instalirani su diljem svijeta u pogonima za proizvodnju hrane, lijekova i dodataka prehrani.

Hielscher Ultrasonics – Sofisticirana oprema za ekstrakciju

Portfelj proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli raspon ultrazvučnih ekstraktora visokih performansi od malih do velikih. Dodatni pribor omogućuje jednostavnu montažu najprikladnije konfiguracije ultrazvučnog uređaja za vaš proces ekstrakcije. Optimalna ultrazvučna postavka ovisi o predviđenom kapacitetu, volumenu, sirovini, šaržnom ili inline procesu i vremenskoj liniji.

batch i inline

Hielscher ultrasonicators može se koristiti za šaržnu i kontinuiranu protočnu obradu. Ultrazvučna serijska obrada idealna je za testiranje procesa, optimizaciju i razinu proizvodnje male do srednje veličine. Za proizvodnju velikih količina botaničkog bilja (npr. lišća i kore cimeta), inline obrada bi mogla biti povoljnija. Dok grupiranje zahtijeva samo vrlo jednostavno postavljanje, zahtijeva više vremena i rada. Kontinuirani inline proces ekstrakcije zahtijeva sofisticirano postavljanje – koji se sastoji od pumpe, crijeva ili cijevi i spremnika -, ali je učinkovitiji, brži i zahtijeva znatno manje rada. Hielscher Ultrasonics ima najprikladniju postavku ekstrakcije za vaš volumen ekstrakcije i ciljeve procesa.

Ultrazvučni ekstraktori za svaki kapacitet proizvoda

Asortiman proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja preko stolnih i pilotskih sustava do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora s kapacitetom obrade tereta kamiona po satu. Cijeli asortiman proizvoda omogućuje nam da vam ponudimo najprikladniji ultrazvučni ekstraktor za vaše sirovine, procesni kapacitet i proizvodne ciljeve.
Ultrazvučni stolni sustavi idealni su za testove izvedivosti i optimizaciju procesa. Linearno povećanje temeljeno na utvrđenim procesnim parametrima omogućuje vrlo jednostavno povećanje kapaciteta obrade od manjih serija do potpuno komercijalne proizvodnje. Povećanje veličine može se izvršiti ugradnjom snažnije ultrazvučne jedinice za ekstrakciju ili grupiranjem nekoliko ultrazvučnih uređaja paralelno. S UIP16000, Hielscher nudi najmoćniji ultrazvučni ekstraktor na svijetu.

Precizno kontrolirane amplitude za optimalne rezultate

Svi Hielscher ultrasonicators su precizno kontrolirani i stoga pouzdani radni konji u proizvodnji. Amplituda je jedan od ključnih procesnih parametara koji utječu na učinkovitost i djelotvornost ultrazvučne ekstrakcije eteričnih ulja iz cimeta.
Sav Hielscher Ultrasonics’ procesori omogućuju precizno podešavanje amplitude. Sonotrode i booster rogovi su dodaci koji omogućuju izmjenu amplitude u još širem rasponu. Hielscherovi industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potrebni ultrazvučni intenzitet za zahtjevne primjene. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7.
Precizne postavke amplitude i stalno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost da svoje lišće i koru cimeta tretirate najučinkovitijim ultrazvučnim uvjetima. Optimalna sonikacija za najbolje rezultate ekstrakcije!
Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima. To čini Hielscherovu ultrazvučnu opremu pouzdanim radnim alatom koji ispunjava vaše zahtjeve za ekstrakcijom.

Jednostavno testiranje bez rizika

Ultrazvučni procesi mogu biti potpuno linearno skalirani. To znači da se svaki rezultat koji ste postigli korištenjem laboratorijskog ili stolnog ultrazvučnog aparata može skalirati na potpuno isti izlaz koristeći potpuno iste procesne parametre. To čini ultrazvuk idealnim za testiranje izvedivosti bez rizika, optimizaciju procesa i naknadnu implementaciju u komercijalnu proizvodnju. Kontaktirajte nas da saznate kako ultrazvuk može povećati proizvodnju ekstrakta cimeta.

Najviša kvaliteta – Dizajnirano i proizvedeno u Njemačkoj

Kao tvrtka u obiteljskom vlasništvu, Hielscher daje prioritet najvišim standardima kvalitete za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrazvučni uređaji dizajnirani su, proizvedeni i temeljito testirani u našem sjedištu u Teltowu u blizini Berlina, Njemačka. Robusnost i pouzdanost Hielscherove ultrazvučne opreme čine je radnim konjem u vašoj proizvodnji. Rad 24/7 pod punim opterećenjem iu zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika Hielscherovih miješalica visokih performansi.

Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: