Ultrazvučna hidrodistilacija esencijalnih ulja
- Konvencionalna ekstrakcije eteričnih ulja je skup i dugotrajan.
- Ultrazvučna ekstrakcija daje veći prinos i bolju kvalitetu ekstrakta.
- Ultrazvučni može izvesti kao otapalo-ili na bazi vode postupkom ekstrakcije. Alternativno, ultrazvukom se može kombinirati s tradicionalnim sustavima za ekstrakciju za poboljšanje učinkovitosti i kvalitete.
Hydrodistillation od biljnih ekstrakata
Hidrodistilacija je varijanta parne destilacije. Za ekstrakciju hidrodistilacije, biljni materijal se neko vrijeme natapa u vodi nakon čega se smjesa zagrijava, a hlapljivi materijali odvoze u pari, kondenziraju i odvajaju. To je uobičajeni proces ekstrakcije za odvajanje fitokemijskih spojeva od biljnog materijala. Destilacija parom uobičajena je tehnika izolacije eteričnih ulja, npr. za parfumeriju.
Budući da se mnogi organski spojevi obično razgrađuju na visokim održivim temperaturama, industrija se pojačava kako bi koristila alternativne blage metode obrade, koje daju bolje rezultate ekstrakcije (vrhunska kvaliteta, veći prinosi). Ultrazvučna hidrodistilacija je blaga, ali visoko učinkovita tehnika ekstrakcije, koja se koristi za proizvodnju visokokvalitetnih eteričnih ulja.
Ultrazvučna ekstrakcija i ultrazvučna hidrodistilacija značajno poboljšavaju proizvodnju eteričnog ulja.
Izazovi konvencionalne proizvodnje eteričnih ulja
Problemi tradicionalnih tehnika ekstrakcije kao što je destilacija pare nalaze se u ogromnim količinama biljnog materijala, koji su potrebni za ekstrakciju eteričnih ulja na komercijalnoj razini. Za 1 kg eteričnog ulja lavande iznosi cca. 200kg (440lb) svježih cvjetova lavande potrebna je za 1kg ružinog ulja između 2,5 i 5 metar tona ružinih latica i za 1kg eteričnog ulja limuna sirovi materijal se sastoji od cca. 3.000 limuna. Stoga je eterična ulja vrlo skupo. Za apsolutnu ružu cijena je oko 20.000 € (21.000 USD) po litri.
Kako bi stekli prednosti u pogledu profitabilnosti i konkurentnosti, proizvođači eteričnih ulja moraju provoditi učinkovitije i učinkovitije metode ekstrakcije. Povoljne tehnike ultrazvučne ekstrakcije ističu tradicionalne metode ekstrakcije blagim uvjetima ekstrakcije, visokim prinosima i vrhunskom kvalitetom ekstrakta. Ultrazvukom se može izvesti kao ekstrakcija na bazi otapala ili otapala. Alternativno, ultrazvučna ekstrakcija tipa sonde može se kombinirati s uobičajenim sustavima ekstrakcije, npr. Soxhlet ekstrakcija, Vađenje klevetnika, superkritični CO2, ohmička hidrodistilacija itd. (Sono-Soxhlet, Sono-Clevenger, Sono-scCO2, ultrazvučna ohmička hidrodistilacija).
Prednosti ultrazvučne ekstrakcije i hidrodistilacije
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija i hidrodistilacija danas je uspostavljena tehnika za proizvodnju visokokvalitetnih eteričnih ulja. Kao tehnika netoplinske ekstrakcije, ultrazvukom se izbjegava toplinska razgradnja spojeva osjetljivih na toplinu. Istodobno se značajno povećavaju učinkovitost ekstrakcije i prinosi eteričnih ulja. U nastavku pronađite prednosti ultrazvučne proizvodnje eteričnih ulja:
- Visoka učinkovitost ekstrakcije: Ekstrakcija pomoću sonda tipa ultrasonicator izolira eterična ulja učinkovitije od tradicionalnih metoda ekstrakcije, kao što su parna destilacija ili ekstrakcija otapala. To je zato što zvučni valovi uzrokuju kavitaciju u tekućini, što pomaže razgraditi stanične stijenke biljnog materijala i osloboditi više eteričnog ulja.
- Kraće vrijeme ekstrakcije: Ultrazvučna ekstrakcija može ekstrahirati eterična ulja u mnogo kraćem vremenu od tradicionalnih metoda ekstrakcije. To je zato što intenzivni zvučni valovi generira ultrazvučni sonda mogu dublje prodrijeti u biljni materijal, poremetiti biljnu stanicu vrhunskom učinkovitošću i stoga brže i učinkovitije ekstrahirati eterično ulje.
- Poboljšana kvaliteta eteričnog ulja: Budući da je ultrazvučna ekstrakcija netoplinska obrada, može proizvesti eterična ulja s većom kvalitetom od tradicionalnih metoda ekstrakcije. To je zato što ultrazvučni valovi mogu izvući eterično ulje bez oštećenja osjetljivih aromatičnih spojeva koji ulju daju njegov miris i terapijska svojstva.
- Energetski učinkovit: Ultrazvučna ekstrakcija je energetski učinkovita metoda ekstrakcije u usporedbi s tradicionalnim metodama, kao što je destilacija pare, koja zahtijeva puno energije za proizvodnju pare.
- Ekološki: Ultrasonication je čista i ekološki prihvatljiva tehnika ekstrakcije, jer ne zahtijeva uporabu otapala ili kemikalija, što može biti štetno za okoliš.
Ove prednosti pretvaraju ultrazvučnu ekstrakciju eteričnog ulja u vrlo učinkovitu i ekonomičnu tehniku koja nudi mnoge prednosti u odnosu na tradicionalne metode ekstrakcije.
Ultrazvučna ekstrakcija zahtijeva samo vrlo kratko vrijeme generirajući najbolje prinose ekstrakcije. Usporedba superkritalnog ugljičnog dioksida (sCO2), ultrazvučno potpomognute ekstrakcije (UAE), superkritične ekstrakcije ugljičnog dioksida u kombinaciji s tehnikom zamaha tlaka (SCE-PST) i ekstrakcije Soxhlet pokazuje da je UAE najučinkovitija i najbrža tehnika ekstrakcije.
Princip rada ultrazvučne ekstrakcije eteričnih ulja
Ultrazvučna ekstrakcija dokazano daje veće prinose ekstrakcije i smanjiti potrošnju energije. Princip rada ultrazvučne ekstrakcije je implozija mjehurića generirana ultrazvučnom kavitacijom. Ultrazvučna / akustična kavitacija stvara tekuće mikro-mlazove koji uništavaju žlijezde koje sadrže lipide u biljnom tkivu. Time se poboljšava prijenos mase između stanica i otapala i oslobađa se eterično ulje. Glavna prednost današnjih modernih ultrazvučnih ekstraktora je precizna kontrola nad radnim parametrima (npr. ultrazvučni intenzitet, temperatura, vrijeme liječenja, tlak, vrijeme zadržavanja itd.). Znanstveno su dokazani povećan prinos eteričnih ulja kao i manja toplinska razgradnja, visoka kvaliteta i dobar profil arome i okusa (Porto i sur 2009;.. Asfaw i sur 2005),
Dok druge moderne tehnike ekstrakcije nude samo ograničenu sposobnost za skaliranje do industrijske proizvodnje, potencija za povećanje ultrazvučne ekstrakcije na industrijsku razinu već je dokazana. Na primjer, prinos ekstrakcije eteričnih ulja iz japanskih citrusa povećan je za 44% u usporedbi s tradicionalnim metodama ekstrakcije (Mason et Al. 2011),
Clevenger s Ultrasonicator UP200Ht
(©Pingret et al., 2014)
Ultrazvučna ekstrakcija i hidrodistilacija
Prethodna obrada ultrazvukom za ekstrakciju eteričnih ulja
Za ultrazvučno ekstrakcije eteričnog ulja iz biljnih materijala (npr lavandina, kadulja, limun itd), proba tipa sonication sustava, kao što su UIP2000hdT se može koristiti za ekstrakciju na vrhu, stolna pilota i uvjetima proizvodnje. Sustav za ekstrakciju može se postaviti kao skupni ili inline sustava.
Za ultrazvučnu ekstrakciju šarže preporučuje se posuda s okolnom hladnom vodom. Vodena kupka omogućuje izbjegavanje neželjenog porasta temperature i nastalog razgradnje. Za ekstrakciju eteričnog ulja lavandina, cvjetovi lavande su ekstrahirani npr. 2 litre destilirane vode za vrijeme ekstrakcije od 30 minuta. Ultrazvučna amplituda je postavljena na 60%. Nakon ultrazvučnog predobrada, cvijet lavande uklanja se i konvencionalna destilacija pare izvodi se za ekstrakciju eteričnog ulja.
Za postavljanje za ekstrakciju u liniji, ultrazvučni procesor ist opremljen s sonotrode i protok stanica. Za hlađenje svrhu, tijek stanica reaktor opremljen s rashladnim plaštem. Za ultrazvučnu predobradu je maceriran biljni materijal se pumpa kroz reakcijsku komoru, gdje prolazi izravno kroz zonu cavitational. Daljnja korist od ultrazvučne ekstrakcije inline je mogućnost reguliranja tlaka u reakcijsku komoru da se poveća učinak ekstrakcije.
Ultrazvučni Predobrada prije hydrodistillation povećava prinos ekstrahiranih eteričnih ulja i poboljšava brzinu ekstrakcije – što je rezultiralo ukupnom učinkovitiji postupak.
Prednosti ultrazvučne ekstrakcije i hidrodistilacije
- Brzo & učinkovit vađenje
- Ne-termalni, blagog postupak
- ekstrakti Visoka kvaliteta
- Visok prinos
- Cijeli miris spektar
- Manje sirovina
- Zelena Vađenje
Sono-Clevenger s ultrazvučnom sondom UP200S: Ultrazvučno pojačana postavka hidrodistilacije za visoko učinkovitu izolaciju eteričnih ulja.
(©Rasouli et al. 2021)
Studija slučaja: Ultrazvučna hidrodistilacija eteričnog ulja iz Satureja khuzistanica
(2021) istraživao je učinkovitost ekstrakcije eteričnih ulja iz biljne biljke Satureja khuzistanica Jamzad uspoređujući tradicionalnu hidrodistilaciju i ultrazvučno pojačani Klevenar (Sono-Clevenger). Uspoređivali su i tehnike ekstrakcije, hidrodistilaciju i ultrazvučni Klevenger, s obzirom na vrijeme izolacije, prinos i kvalitetu dobivenih eteričnih ulja. Rezultati pokazuju da, iako su dobiveni kemijski profil eteričnih ulja i biološka svojstva usporedive visoke kvalitete, ultrazvučna metoda ekstrakcije povećava učinkovitost prinosa izolacije eteričnog ulja do 40%. Snimke skenirajućeg elektronskog mikrografa (SEM) tretiranih listova Satureja otkrivaju učinkovitiji poremećaj biljnih staničnih stijenki ultrazvukom. Kao rezultat toga, uočeno je poboljšanje ekstrakcije eteričnog ulja za oko 40% u usporedbi s konvencionalnom metodologijom hidrodistilacije.
Ova studija naglašava rezultate mnogih drugih izvješća, u kojima je ultrazvučna predobrada prije hidrodistilacije istražena i pokazala da ultrazvukom tipa sonde povećava i kvalitetu i količinu eteričnog ulja, a istovremeno smanjuje vrijeme ekstrakcije i potrošnju energije u usporedbi s konvencionalnim tehnikama.
Usporedba prinosa ekstrakcije kao funkcije vremena za hidrodistilaciju i sono-klevetničke metode: Ultrazvučna ekstrakcija eteričnog ulja sa Sono-Clevengerom daje veće prinose eteričnog ulja u kraćem vremenu ekstrakcije.
(©Rasouli et al. 2021)
SEM listova Satureje: (A) nakon hidrodistilacije 4 sata i (B) nakon tretmana sono-klevengerom 60 min. Kraći tretman Sono-Clevenger daje bolji poremećaj stanica, a time i veće prinose eteričnog ulja.
(©Rasouli et al. 2021)
Ultrazvučni ekstraktori za hidrodistilaciju eteričnih ulja
Hielscher energetski ultrazvučni ekstraktori dostupni su za instalacije na klupama, pilot postrojenjima i industrijskim postrojenjima. Naši ultrazvučni procesori su precizno kontrolirati i mogu isporučiti vrlo visoke amplitude (do 200μm za industrijske ultrasonicators, veće amplitude na zahtjev) za generiranje intenzivnog akustičnog polja. Svi naši ultrazvučni uređaji, od laboratorijskih do industrijskih sustava, izgrađeni su za 24/7 rad u teškim uvjetima.
Hielscher ultrazvučni ekstraktori mogu se testirati na stolnoj ljestvici za testove izvedivosti i optimizaciju procesa. Nakon toga, svi rezultati procesa mogu se linearno skalirati na punu industrijsku proizvodnju. Naše dugogodišnje iskustvo u ultrazvučnoj obradi omogućuje nam savjetovanje i pomoć našim klijentima od prvih testova i optimizacije procesa do provedbe visoko učinkovite industrijske operacije.
Posjetite naš tehnički laboratorij i procesni centar kako biste istražili mogućnosti Hielscher ultrazvučnih sustava!
Naši robusni ultrazvučni sustavi mogu se koristiti za seriju i inline ultrazvukom. Za proizvodnju eteričnih ulja, sinergistička kombinacija može se postići instaliranjem ultrazvučne sonde u konvencionalnom hidrodistilacijskom postavu. Naknadna ugradnja postojećih proizvodnih linija također se može lako obaviti.
Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Batch Volumen | Protok | Preporučeni uređaji | 1 do 500 mL | 10 do 200 mL / min | UP100H |
|---|---|---|
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| N.a. | 10 do 100 l / min | UIP16000 |
| N.a. | veći | grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Ultrasonicator UP200Ht s Soxhlet izvlači.
(©Djenni, et al., 2012)
Književnost / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Uspješno je izdvojena je ultrazvučno
Sljedeće sadnog materijala i biljnih tkiva su dokazali da je ultrazvučna ekstrakcija postiže poboljšanih rezultata ekstrakcije. Ultrazvučni ekstrakcija daje veće prinose, kvalitetnih ekstrakti potpunog spoja / aroma profila i puni okusa spektra.
Bilje & ostavlja: zelena metvica, menta, Stevia, konoplja, Hmelj, bosiljak, timijan, papar, origano, kadulja, komorač, peršin, eukaliptus, Maslina, zeleni čaj, crni čaj, Boldo, Duhan, paprena metvica, mažurana, itd
Cvijeće (attars): Rose, lavanda, ylang-ylang, jasmin, pačuli, tuberoza, mimoza, itd
Voće: naranče, limun, limun, malina, rajčica, jabuke, borovnice, bilberries, mandarine, grožđe, Maslina, Žižula, itd
začini: šafranKorijandra, Đumbir, Lovor, muškatni oraščić, cimet, kurkuma, vanilija, klinčić, muškatni oraščić, mace itd
Drvo & Kora: agarwood, hrast, sandalovine, cedrovine, bor, cimet kora, itd
Da sadrže biljne ekstrakte cijeli spektar aktivnih spojeva i phytochemicals tako da se eterično ulje sadrži lipide, terpene i terpenoids, fenola, alkaloidi, flavonoide, karbonilnim spojeva, antioksidansi, vitamini, pigmenti, itd enzima
Primjeri ekstrahira molekula: monoterpenes i monoterpeneoids, seskviterpena, limonen, karvon, a-pinen, limonen, cineol 1,8-cis-ocimene, trans-ocimene, 3-oktanone, beta-karoten, α-pinen, kamfor, kamfen , β-pinen, mircen, para-cimen, limonen, γ-terpinen, linalool, myrtenol, myrtenal, karvon.
Eterična ulja pokazuju antioksidansa i antimikrobnih učinke, što ih čini osim što su arome i okusa blagotvoran sastojak za hranu i medicinske proizvode, previše.
Esencijalna ulja, npr od lavande, paprene metvice i eukaliptusa, uglavnom se proizvode destilacijom pomoću vodene pare. Sirovi biljni materijal, kao što su cvijeće, lišće, drvo, kore, korijenje, sjemenki i kore se ekstrahirati destilacijom vode i kuha dok natopljenom vodom u aparaturi za destilaciju.
hydrodistillation
Za hydrodistillation dva oblika su diferencirane: voda destilacije parom i destilacija.
Za izolaciju eteričnih ulja destilacijom vode, biljni materijal stavljen je u vodu da bi se kuha. Za parnu destilaciju, para se ubrizgava u / kroz biljni materijal. Zbog utjecaja tople vode i pare, eteričnih ulja je pušten iz lipida žlijezda u biljnom tkivu. Voda isparavanjem para nosi ulja iz biljnog materijala. Nakon toga se para kondenzira u kondenzatoru indirektnim hlađenjem s vodom. Iz kondenzatora, destilirana ekstrakt (eterična ulja) teče u separator u kojem se automatski ulje odvaja od vode destilata.
otapalo za ekstrakciju
Zbog efikasnosti, većina eteričnih ulja, na primjer za miris parfema i industriju, proizvode ekstrakcijom otapalom, pomoću jake otopine, npr heksan, di-metilen-klorida ili petroleter. Glavne prednosti su ekstrakcija otapala tijekom destilacije je da ujednačen temperatura (pribl. 50 ° C) se može održavati tijekom procesa. Budući da više temperature dovesti do razgradnje esencijalnih ulja spojeva, otapala ulja ekstrahirana su karakterizirane višim potpunost svoje hlapljivih supstanci i prirodniji miris.
superkritičnim CO2 je dokazano da se izvrsna organsko otapalo, također i zbog toga jedan alternativni postupak za ekstrakciju ulja iz aromatskih bilja.
Extraction otapala
Tradicionalni organska otapala za ekstrakciju uključuju benzen, toluen, heksan, eter, dimetil eter, di petrol-metilen-klorid, etil acetat, aceton, ili etanol.
Etanol se koristi za izdvajanje mirisni spojevi iz suhog biljnog materijala, kao i od nečistih ulja ili betona koji su proizvedeni prvo ekstrakcijom organskih otapala, ekspresijom ili enfluerage. Etanol ekstrakti iz suhih materijala su poznati kao tinktura. Tinkture ne treba miješati s etanolom pere, koji se provode za pročišćavanje ulja i betoni za dobivanje apsolute.
Kad se voda koristi kao tekućina za ekstrakciju, postupak se označava kao ekstrakcijska bez otapala.
Esencijalna ulja
Eterična ulja se dobivaju ekstrakcijom iz bilja. Kao što se može koristiti sirovine raznih vrsta biljnih dijelova, npr cvijeće (npr ruža, jasmin, karanfil, klinčić, mimoza, ružmarin, lavanda), lišće (npr metvica, Ocimum spp., Lemongrass, jamrosa), lišće i stabljika (npr geranija, pačuli, petitgrain, Verbena, cimet), kora ( npr cimet, cimet, canella), drvo (npr cedra, sandala, bor), korijen (npr angelica, lovor, vetivera, saussurea, valerijane), sjemenkama (npr komorač, korijandera, kim, kopar, muškatnog oraščića), voće (bergamot, naranča, limun, smreka), izdanci (npr đumbir, calamus, kurkuma, perunika) i gume ili uljno smolasta izlučevina (npr balzama za peru, Myroxylon balsamum, storax, mirta, benzoin).
Beton i Apsolutna
Beton je izraz za polukrute mase koja je dobivena ekstrakcijom otapalom svježe biljne tvari. Svježi biljni materijal uglavnom je ekstrahirana polarna otapala kao benzen, toluen, heksan, petrolej eter. Nakon procesa ekstrakcije, otapalo se ispari, tako da se dobije polukruti ostatak eteričnih ulja, voskovi, smole i druge lipofilna (hidrofobna) fitokemikalija. To je tzv beton.
Za dobivanje apsolutni od betona, beton mora biti tretirana s jakim alkoholom u kojima se pojedini sastojci mogu otopiti.
Ultrazvučno Proizvodnja Nanoemulsions
Interes za korištenje nanoemulsions što dostavnih sustava za lipofilne sastojaka hrane, kao nosač za aktivne tvari u lijekovima i kozmetici značajno raste zbog svoje visoke optičke čistoće, dobru fizičku stabilnost, te mogućnost povećanja bioraspoloživosti. Ultrazvučni emulsification priprema stabilne mikro i nano-emulzija koja jamči najbolje rezultate u konačnom proizvodu.
Kliknite ovdje kako bi naučili više o ultrazvučnom emulzije!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi Laboratorija do industrijske veličine.