A fahéj turbóextrakciója ultrahanggal

A fahéj hagyományos extrakciója időigényes és viszonylag kis hatékonyságú. Az ultrahangos extrakció egyszerű, ugyanakkor rendkívül hatékony eljárásintenzifikálási technika, amely néhány órára csökkenti az extrakció idejét, és egyidejűleg növeli a fahéj illóolajának kihozatalát.

A fahéj extrakciójának javítása ultrahanggal

A fahéj illóolaját hagyományosan a fahéjkéreg és a levelek vízgőz-desztillációjával nyerik ki. A hagyományos vízgőz-desztilláció nagyon lassú és időigényes. Minél nagyobb a fahéjolaj megcélzott kihozatala, annál hosszabb a vízgőz-desztilláció, ami azt jelenti, hogy egy üstnyi fahéjlevél vízgőz-desztillációja akár 12 órát is igénybe vehet, míg a fahéjkéreg vízgőz-desztillációja több mint 24 óráig is tarthat. Az ultrahangos extrakció megbontja a fahéjkéreg és a levelek sejtszerkezeteit, így a fahéjolaj gyorsan és teljes mértékben felszabadul. Az ultrahangos extrakció jelentősen felgyorsítja a vízgőz-desztillációt, egy teljes napról néhány órára rövidítve a feldolgozási időt, miközben növeli a fahéj illóolajának kihozatalát.
Az ultrahangos extrakció felszabadítja a fahéj aromás vegyületeinek teljes spektrumát, beleértve a fahéjaldehidet, a linaloolt, az eugenolt és a fahéjsavat. Az ultrahanggal kivont fahéjolajok kiváló minősége annak köszönhető, hogy az eljárás a kiváló minőségű illóolaj-összetevők teljes spektrumát tartalmazó kivonatot ad. Különösen a fő szerves vegyület, a fahéjaldehid adja a fahéj jellegzetes ízét és illatát. Mivel az ultrahangos kezelés nem termikus kezelés, az illóolaj-összetevők védettek a hőbomlástól. Ezért az ultrahangos extrakció intenzív aromájú, a legmagasabb minőségi követelményeknek megfelelő illóolajokat eredményez.
Az ultrahangos extrakció fahéjkéregre és fahéjlevélre egyaránt alkalmazható. A fahéjlevél olajának illata erősebb, mint a kéregből nyert olajé. A fahéjlevelek nagy mennyiségű eugenolt tartalmaznak.

Miért múlja felül az ultrahangos extrakció a vízgőz-desztillációt?

Ahhoz, hogy a fahéjból vízgőz-desztillációval illóolajokat állítsanak elő, az illóolajokat először fel kell szabadítani a növényi mátrixból (azaz a fahéjlevél vagy a kéreg növényi sejtjeiből). A vízgőz-desztilláció során a fahéj növényi anyagát akár 24 órán át forralják üstökben. A hő önmagában viszonylag kis hatékonysággal bontja meg a sejtszerkezeteket és szabadítja fel a bennük bezárt illóolajokat. A forralás általában nem szabadítja fel teljesen a bezárt illóolajokat, és nagyobb mennyiségű visszamaradó olaj vész kárba, mivel nem sikerült kivonni. A hővel végzett extrakció után kerül sor a vízgőz-desztillációra. Ehhez két, egymással nem elegyedő folyadék (azaz illóolaj és víz) keverékét forralják. A keverék akkor kezd forrni, amikor az összesített gőznyomásuk eléri a 760 mm Hg értéket. A víz és az illóolaj keverékének forráspontja így alacsonyabb lesz, mint bármelyik összetevő külön vett forráspontja. A hagyományos hidrodesztillációnak jelentős hátrányai vannak: a hosszú forralási és gőzölési folyamat nagyon idő- és energiaigényes.
Az ultrahangos extrakció akusztikus kavitáció révén működik. Akusztikus kavitáció akkor lép fel, amikor nagy teljesítményű ultrahanghullámokat csatolnak be egy folyadékba (például növényi anyagot oldószerben vagy vízben tartalmazó szuszpenzióba). Az ultrahanghullámok áthaladnak a folyadékon, és váltakozó nagynyomású / kisnyomású ciklusokat hoznak létre. A kisnyomású ciklusok során apró vákuumbuborékok (úgynevezett kavitációs buborékok) keletkeznek, amelyek több nyomáscikluson át növekednek. Egy bizonyos méretnél, amikor a buborékok már nem képesek több energiát elnyelni, egy nagynyomású ciklus során hevesen összeomlanak. A buborékok összeomlását intenzív kavitációs erők jellemzik, beleértve a mikroturbulenciát és az akár 100m/s sebességű folyadékáramokat. Ezeket a kavitációs nyíróhatásokat szonomechanikai hatásoknak is nevezik. A bioaktív molekulák ultrahangos extrakcióját elsősorban szonomechanikai hatások idézik elő: az intenzív mozgatás és a turbulencia feltárja a sejteket és elősegíti az anyagátadást. Ez azt jelenti, hogy a bioaktív molekulák, például az illóolajok, a polifenolok, a terpének és a kannabinoidok a növényi sejtmátrixból az oldószerbe szabadulnak fel.
Az ultrahangos extrakció előnye a hagyományos forralásos és vízgőz-desztillációs módszerrel szemben az illóolajok és más szerves vegyületek viszonylag nagyobb mértékű kinyerése jelentősen rövidebb idő alatt. A nagyobb extrakciós kihozatal elkerüli a nyersanyag pazarlását, és jövedelmezőbbé teszi az extrakciót. Az ultrahangos extrakcióval elért idő- és energiamegtakarítás jelentős. Nem termikus módszerként az ultrahangos extrakció megakadályozza a hőérzékeny vegyületek hő hatására bekövetkező bomlását.
A mérsékelt hőmérséklet és a rövid feldolgozási idő az ultrahangos extrakció jelentős előnyei, mivel megakadályozzák a természetes kivonatok hőbomlását. Ez rendkívül hatékonnyá teszi az ultrahangos extrakciót, és ezért az ultrahangos kezelés kiváló minőségű illóolajokat eredményez.

Esettanulmányok a fahéj ultrahangos extrakciójáról

A kutatásban és az iparban már alkalmazzák az ultrahangos extrakciót számos növényi alapanyagból, köztük fahéjlevélből és fahéjkéregből kiváló minőségű illóolajok előállítására.

A fahéj ultrahangos hidrodesztillációja

Chen és munkatársai (2020) az ultrahanggal elősegített hidrodesztillációt vizsgálták, és arra a következtetésre jutottak, hogy az ultrahangos kezelés jelentősen javította a desztillációs folyamatot. Az ultrahangos vízgőz-desztilláció drasztikusan csökkentett extrakciós idő alatt nagyobb fahéjolaj-kihozatalt eredményezett. GC-MS elemzéssel kimutatták, hogy az ultrahanggal segített hidrodesztilláció a hagyományos hidrodesztillációhoz képest értékesebb, a fő összetevőt, a transz-fahéjaldehidet nagy arányban tartalmazó illóolajat eredményezett. A pásztázó elektronmikroszkópos felvétel (SEM) megerősítette az ultrahangos kezelés hatékonyságát a fahéjolaj extrakciójában. Ezenkívül a villamosenergia-fogyasztás és a CO2-kibocsátás elemzése azt mutatja, hogy az ultrahanggal segített hidrodesztillációs eljárás gazdaságosabb és környezetbarátabb megközelítés. Ezért Chen és munkatársai összegzésükben megállapítják, hogy az ultrahanggal segített hidrodesztilláció hatékony és zöld technológia a fahéj illóolajának extrakciójához, amely javíthatja a fahéjolajok mennyiségét és minőségét.

A fahéj ultrahangos extrakciója mély eutektikus oldószerekkel

Kimutatták, hogy a mély eutektikus oldószerekkel végzett ultrahangos extrakció kiváló technika a transz-fahéjaldehid és a kumarin nagy kihozatallal történő kinyerésére fahéjkéregből.
A módszer optimális körülmények között nagyobb transz-fahéjaldehid- és kumarintartalmat eredményezett, mint a szerves oldószerrel (96% etanollal) végzett hagyományos módszerek (refluxos extrakció, Soxhlet-extrakció és macerálás). A természetes mély eutektikus oldószerekkel végzett ultrahangos extrakció optimális körülményeinek a kolin-klorid–citromsav (ChCl-CA) használata bizonyult 40% víz hozzáadásával és 30 perces extrakciós idővel a transz-fahéjaldehid (9,24 ± 0,01 mg/g) és a kumarin (11,6 ± 0,11 mg/g) fahéjkéregből (C. burmannii Blume) történő kinyeréséhez. További vizsgálatokat kell végezni a fahéjkéregből származó transz-fahéjaldehid és kumarin farmakológiai aktivitásának feltárására. (vö. Aryati és munkatársai, 2020)

A fahéjkéreg felszínének képe pásztázó elektronmikroszkóppal, 1000x nagyítással; szárított por (a); macerálásos extrakció után (b); refluxos extrakció után (c); Soxhlet-extrakció után (d); NADES-UAE ChCl-CA alkalmazásával végzett extrakció után (e).
a tanulmány és a kép készítői: Aryati és munkatársai, 2020

Nagy teljesítményű ultrahangos extraktorok

Az ultrahangos extrakció megbízható feldolgozási technológia, amely megkönnyíti és felgyorsítja a kiváló minőségű illóolajok előállítását. A Hielscher Ultrasonics kínálata a kompakt laboratóriumi ultrahangos készülékektől az ipari extrakciós rendszerekig a teljes tartományt lefedi. Így a Hielscher az Ön tervezett feldolgozási kapacitásához leginkább megfelelő ultrahangos készüléket tudja kínálni. Sokéves tapasztalattal rendelkező munkatársaink a megvalósíthatósági vizsgálatoktól és a folyamatoptimalizálástól az ultrahangos rendszer végleges termelési léptékű telepítéséig segítik Önt.
Ultrahangos extraktoraink kis helyigénye és sokoldalú telepítési lehetőségei révén még szűk helyű feldolgozóüzemekben is elférnek. Ultrahangos processzorokat világszerte telepítenek élelmiszer-, gyógyszer- és étrend-kiegészítő-gyártó üzemekbe.

Hielscher Ultrasonics – Korszerű extrakciós berendezések

A Hielscher Ultrasonics termékkínálata a nagy teljesítményű ultrahangos extraktorok teljes tartományát lefedi, a kis léptéktől a nagy léptékig. A kiegészítő tartozékok lehetővé teszik az Ön extrakciós folyamatához leginkább megfelelő ultrahangos készülékkonfiguráció egyszerű összeállítását. Az optimális ultrahangos összeállítás a tervezett kapacitástól, térfogattól, nyersanyagtól, a szakaszos vagy in-line eljárástól és az ütemezéstől függ.

Szakaszos és in-line feldolgozás

A Hielscher ultrahangos készülékei szakaszos és folyamatos átfolyásos feldolgozásra is használhatók. A szakaszos ultrahangos feldolgozás ideális folyamatvizsgálatokhoz, optimalizáláshoz, valamint kis és közepes léptékű termeléshez. Nagy mennyiségű növényi alapanyag (például fahéjlevél és fahéjkéreg) feldolgozásához az in-line feldolgozás előnyösebb lehet. Bár a szakaszos feldolgozáshoz csak nagyon egyszerű összeállítás szükséges, ez idő- és munkaigényesebb. A folyamatos in-line extrakciós eljáráshoz összetett összeállítás szükséges – szivattyúval, tömlőkkel vagy csövekkel és tartályokkal –, de hatékonyabb, gyorsabb és jelentősen kevesebb munkát igényel. A Hielscher Ultrasonics az Ön extrakciós volumenéhez és folyamatcéljaihoz leginkább megfelelő extrakciós összeállítással rendelkezik.

Ultrahangos extraktorok minden termelési kapacitáshoz

A Hielscher Ultrasonics termékkínálata az ultrahangos processzorok teljes spektrumát lefedi a kompakt laboratóriumi ultrahangos készülékektől az asztali és félüzemi rendszereken át a teljesen ipari ultrahangos processzorokig, amelyek óránként teherautónyi mennyiségeket képesek feldolgozni. A teljes termékkínálat lehetővé teszi, hogy az Ön nyersanyagához, feldolgozási kapacitásához és termelési céljaihoz leginkább megfelelő ultrahangos extraktort kínáljuk.
Az asztali ultrahangos rendszerek ideálisak megvalósíthatósági vizsgálatokhoz és folyamatoptimalizáláshoz. A meghatározott folyamatparamétereken alapuló lineáris méretnövelés nagyon egyszerűvé teszi a feldolgozási kapacitás növelését a kisebb tételektől a teljes kereskedelmi léptékű termelésig. A méretnövelés nagyobb teljesítményű ultrahangos extraktoregység telepítésével vagy több ultrahangos készülék párhuzamos csoportba kapcsolásával végezhető el. A UIP16000 készülékkel a Hielscher a világ legnagyobb teljesítményű ultrahangos extraktorát kínálja.

Pontosan szabályozható amplitúdók az optimális eredményekért

Minden Hielscher ultrahangos készülék pontosan szabályozható, ezért megbízható igáslóként szolgál a termelésben. Az amplitúdó az egyik döntő folyamatparaméter, amely befolyásolja a fahéj illóolajainak ultrahangos extrakciójánál a hatékonyságot és az eredményességet.
A Hielscher Ultrasonics minden processzora lehetővé teszi az amplitúdó pontos beállítását. A szonotródák és az amplitúdóerősítő kürtök olyan tartozékok, amelyek még szélesebb tartományban teszik lehetővé az amplitúdó módosítását. A Hielscher ipari ultrahangos processzorai nagyon nagy amplitúdók előállítására képesek, és biztosítják az igényes alkalmazásokhoz szükséges ultrahang-intenzitást. Az akár 200µm amplitúdók könnyedén fenntarthatók folyamatos, 24/7 üzemelés során.
A pontos amplitúdóbeállítások és az ultrahangos folyamatparaméterek intelligens szoftverrel történő folyamatos felügyelete lehetővé teszi, hogy fahéjleveleit és fahéjkérgét a leghatékonyabb ultrahangos körülmények között kezelje. Optimális ultrahangos kezelés a legjobb extrakciós eredményekért!
A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága lehetővé teszi a 24/7 üzemelést nagy igénybevétel mellett és nehéz üzemi környezetben. Ez a Hielscher ultrahangos berendezéseit megbízható munkaeszközzé teszi, amely teljesíti az Ön extrakciós követelményeit.

Egyszerű, kockázatmentes tesztelés

Az ultrahangos folyamatok léptéke teljesen lineárisan növelhető. Ez azt jelenti, hogy minden, laboratóriumi vagy asztali ultrahangos készülékkel elért eredmény pontosan ugyanarra a kimenetre skálázható pontosan ugyanazon folyamatparaméterek alkalmazásával. Ez az ultrahangos kezelést ideálissá teszi a kockázatmentes megvalósíthatósági vizsgálatokhoz, a folyamatoptimalizáláshoz és az ezt követő kereskedelmi gyártásba történő bevezetéshez. Lépjen kapcsolatba velünk, és tudja meg, hogyan növelheti az ultrahangos kezelés a fahéjkivonat-termelését.

A legmagasabb minőség – Németországban tervezve és gyártva

Családi tulajdonban lévő és családi irányítású vállalkozásként a Hielscher ultrahangos processzorainál a legmagasabb minőségi követelményeket helyezi előtérbe. Minden ultrahangos készülékünket németországi központunkban, a Berlin melletti Teltowban tervezzük, gyártjuk és alaposan teszteljük. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága és megbízhatósága igáslóvá teszi őket az Ön termelésében. A teljes terhelés melletti, nehéz üzemi környezetben végzett 24/7 üzemelés a Hielscher nagy teljesítményű keverőinek természetes jellemzője.

Az alábbi táblázat tájékoztatást ad ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról: