Ekstraksi Turbo Kayu Manis dengan Ultrasonik

Ekstraksi kayu manis tradisional memakan waktu dan relatif tidak efisien. Ekstraksi ultrasonik adalah teknik intensif proses yang sederhana, namun sangat efisien yang mengurangi waktu ekstraksi menjadi beberapa jam dan secara bersamaan meningkatkan hasil minyak esensial kayu manis.

Ekstraksi Kayu Manis yang Ditingkatkan dengan Ultrasonik

Ekstraksi tradisional minyak esensial kayu manis dicapai dengan distilasi uap kulit kayu manis dan daun. Distilasi uap tradisional sangat lambat dan memakan waktu. Semakin tinggi hasil yang ditargetkan dari minyak kayu manis, semakin lama distilasi uap, yang berarti bahwa distilasi uap dari ketel daun kayu manis dapat memakan waktu hingga 12 jam, sedangkan distilasi uap kulit kayu manis dapat memakan waktu lebih dari 24 jam. Ekstraksi ultrasonik mematahkan struktur sel kulit kayu manis dan meninggalkan sehingga minyak kayu manis dilepaskan dengan cepat dan lengkap. Ekstraksi ultrasonik mempercepat distilasi uap secara signifikan, mempersingkat waktu pemrosesan dari sehari penuh menjadi beberapa jam sambil meningkatkan hasil minyak esensial kayu manis.
Ekstraksi ultrasonik melepaskan spektrum penuh senyawa kayu manis aromatik, termasuk cinnamaldehyde, linalool, eugenol, dan asam cinnamic. Memberikan ekstrak spektrum penuh dari senyawa minyak esensial berkualitas tinggi adalah alasan kualitas unggul dari minyak kayu manis yang diekstraksi secara ultrasonik. Terutama cinnamaldehyde, senyawa organik utama memberi kayu manis rasa dan aroma khasnya. Karena sonikasi adalah perlakuan non-termal, senyawa minyak esensial dicegah dari degradasi termal. Oleh karena itu, ekstraksi ultrasonik menghasilkan minyak esensial aroma-intens yang memenuhi standar kualitas tertinggi.
Ekstraksi ultrasonik dapat diterapkan pada kulit kayu manis dan daun. Minyak daun kayu manis memiliki aroma yang lebih kuat jika dibandingkan dengan minyak kulit kayu. Daun kayu manis mengandung eugenol dalam jumlah tinggi.

Mengapa Ekstraksi Ultrasonik Mengungguli Distilasi Uap

Untuk menghasilkan minyak esensial dari kayu manis melalui distilasi uap, minyak esensial harus terlebih dahulu dilepaskan dari matriks tanaman (yaitu sel tumbuhan di daun atau kulit kayu manis). Dalam distilasi uap, bahan tanaman kayu manis direbus hingga 24 jam dalam ketel. Panas saja relatif tidak efisien dalam memecahkan struktur sel dan melepaskan minyak esensial yang terperangkap. Umumnya, merebus tidak melepaskan minyak esensial yang terperangkap sepenuhnya dan sisa minyak dalam jumlah yang lebih besar terbuang, karena tidak diekstraksi. Setelah proses ekstraksi panas, distilasi uap akan berlangsung. Oleh karena itu, campuran dua cairan yang tidak dapat bercampur (yaitu minyak esensial dan air) direbus. Campuran mulai mendidih ketika tekanan uap gabungannya sama dengan 760 mm Hg. Dengan demikian, titik didih campuran air dan minyak esensial akan lebih rendah dari titik didih salah satu komponen secara terpisah. Hidrodistilasi tradisional memiliki kelemahan utama: Proses perebusan dan pengukusan yang lama sangat memakan waktu dan energi.
Ekstraksi ultrasonik bekerja dengan kavitasi akustik. Kavitasi akustik terjadi, ketika gelombang ultrasound daya berpasangan menjadi cairan (misalnya suspensi yang terdiri dari bahan botani dalam pelarut atau air). Gelombang ultrasonik bergerak melalui cairan yang menyebabkan siklus tekanan tinggi? tekanan rendah bergantian. Selama siklus tekanan rendah, gelembung vakum kecil (yang disebut gelembung kavitasi) dibuat, yang tumbuh selama beberapa siklus tekanan. Pada ukuran tertentu, ketika gelembung tidak dapat menyerap lebih banyak energi, mereka meledak dengan hebat selama siklus tekanan tinggi. Ledakan gelembung ditandai dengan gaya kavitasi yang kuat, termasuk turbulensi mikro dan aliran cairan dengan kecepatan hingga 100m/s. Efek geser kavitasi ini juga dikenal sebagai efek sonomekanik. Ekstraksi ultrasonik molekul bioaktif terutama disebabkan oleh efek sonomekanik: agitasi dan turbulensi mengganggu sel dan meningkatkan perpindahan massa. Ini berarti molekul bioaktif seperti minyak esensial, polifenol, terpene, dan cannabinoid dilepaskan dari matriks sel tumbuhan ke dalam pelarut.
Keuntungan dari ekstraksi ultrasonik dibandingkan metode didihasi dan distilasi uap tradisional adalah ekstraksi minyak esensial dan senyawa organik lainnya yang relatif lebih tinggi dalam waktu yang jauh lebih singkat. Hasil ekstraksi yang lebih tinggi menghindari pemborosan bahan baku dan membuat ekstraksi lebih menguntungkan. Penghematan waktu dan energi yang dicapai dengan ekstraksi ultrasonik sangat besar. Sebagai metode non-termal, ekstraksi ultrasonik mencegah senyawa sensitif termo dari degradasi yang diinduksi panas.
Suhu ringan dan waktu pemrosesan yang singkat merupakan keuntungan utama dari ekstraksi ultrasonik karena dekomposisi termal dari ekstrak alami dicegah. Hal ini membuat ekstraksi ultrasonik sangat efisien dan oleh karena itu, sonikasi memberikan minyak esensial dengan kualitas unggul.

Studi Kasus Ekstraksi Kayu Manis Ultrasonik

Penelitian dan industri telah mengadopsi ekstraksi ultrasonik untuk produksi minyak esensial berkualitas tinggi dari banyak tumbuhan termasuk daun kayu manis dan kulit kayu.

Hidrodistilasi Ultrasonik Kayu Manis

Chen et al. (2020) menyelidiki hidrodistilasi yang dipromosikan secara ultrasonik dan menyimpulkan bahwa sonikasi meningkatkan proses distilasi secara signifikan. Distilasi uap ultrasonik memberikan hasil minyak kayu manis yang lebih tinggi dalam waktu ekstraksi yang berkurang secara drastis. Dengan menggunakan analisis GC-MS, mereka menunjukkan hidrodistilasi yang dibantu ultrasonik memberikan minyak esensial yang lebih berharga dengan kandungan senyawa utama trans-cinnamaldehyde yang tinggi dibandingkan dengan hidrodistilasi tradisional. Pemindaian mikrograf elektron (SEM) mengkonfirmasi efisiensi sonikasi untuk ekstraksi minyak kayu manis. Selain itu, analisis konsumsi listrik dan emisi CO2 menunjukkan bahwa proses hidrodistilasi berbantuan ultrasonik adalah pendekatan yang lebih ekonomis dan ramah lingkungan. Oleh karena itu, Chen et al. merangkum bahwa hidrodistilasi berbantuan ultrasonik adalah teknologi yang efisien dan hijau untuk ekstraksi minyak esensial kayu manis, yang dapat meningkatkan kuantitas dan kualitas minyak kayu manis.

Ekstraksi Kayu Manis Ultrasonik Menggunakan Pelarut Eutektik Dalam

Ekstraksi ultrasonik menggunakan pelarut eutektik dalam telah terbukti menjadi teknik unggul untuk mengekstrak hasil tinggi trans-cinnamaldehyde dan kumarin dari kulit kayu manis.
Metode dalam kondisi optimal memberikan kandungan trans-cinnamaldehyde dan kumarin yang lebih tinggi daripada yang diperoleh dari metode konvensional (refluks, soxhlet dan maserasi) menggunakan pelarut organik (etanol 96%). Kondisi optimal untuk ekstraksi ultrasonik menggunakan pelarut eutektik dalam alami ditemukan adalah kolin klorida-asam sitrat (ChCl-CA) dengan penambahan air 40% dan waktu ekstraksi 30 menit untuk mengekstraksi trans-cinnamaldehyde (9,24 ± 0,01 mg/g) dan kumarin (11,6 ± 0,11 mg/g) dari kulit kayu manis (C. burmannii Blume). Penyelidikan lebih lanjut harus dilakukan untuk mengeksplorasi aktivitas farmakologis trans-cinnamaldehyde dan kumarin dari kulit kayu manis. (lih. Aryati et al. 2020)

Gambar permukaan kulit kayu manis menggunakan mikroskop elektron pemindaian pembesaran 1000x; bubuk kering (a); setelah ekstraksi maserasi (b); setelah ekstraksi refluks (c); setelah ekstraksi Soxhlet (d); setelah ekstraksi menggunakan NADES-UAE ChCl-CA (e).studi dan gambar oleh Aryati et al. 2020

Ekstraktor Ultrasonik Kinerja Tinggi

Ekstraksi ultrasonik adalah teknologi pemrosesan yang andal, yang memfasilitasi dan mempercepat produksi minyak esensial berkualitas tinggi. Portofolio Hielscher Ultrasonics mencakup berbagai macam mulai dari ultrasonicators laboratorium kompak hingga sistem ekstraksi industri. Dengan demikian, kami di Hielscher dapat menawarkan ultrasonicator yang paling cocok untuk kapasitas proses yang Anda bayangkan. Staf kami yang berpengalaman lama akan membantu Anda mulai dari uji kelayakan dan optimalisasi proses hingga pemasangan sistem ultrasonik Anda pada tingkat produksi akhir.
Jejak kaki kecil dari ekstraktor ultrasonik kami serta keserbagunaannya dalam opsi pemasangan membuatnya cocok bahkan dengan fasilitas pemrosesan ruang kecil. Prosesor ultrasonik dipasang di seluruh dunia di fasilitas produksi makanan, farmasi, dan suplemen nutrisi.

Hielscher Ultrasonics – Peralatan Ekstraksi Canggih

Portofolio produk Hielscher Ultrasonics mencakup berbagai macam ekstraktor ultrasonik berkinerja tinggi dari skala kecil hingga besar. Aksesori tambahan memungkinkan perakitan konfigurasi perangkat ultrasonik yang paling sesuai dengan mudah untuk proses ekstraksi Anda. Pengaturan ultrasonik yang optimal tergantung pada kapasitas yang dibayangkan, volume, bahan baku, batch atau proses inline dan garis waktu.

batch dan inline

Ultrasonicators Hielscher dapat digunakan untuk pemrosesan batch dan flow-through kontinu. Pemrosesan batch ultrasonik sangat ideal untuk pengujian proses, pengoptimalan, dan tingkat produksi ukuran kecil hingga menengah. Untuk memproduksi tumbuhan dalam jumlah besar (misalnya daun kayu manis dan kulit kayu), pemrosesan inline mungkin lebih menguntungkan. Meskipun batching hanya membutuhkan pengaturan yang sangat sederhana, ini lebih memakan waktu dan tenaga kerja. Proses ekstraksi inline yang berkelanjutan membutuhkan pengaturan yang canggih – terdiri dari pompa, selang atau pipa dan tangki -, tetapi lebih efisien, lebih cepat dan membutuhkan tenaga kerja yang jauh lebih sedikit. Hielscher Ultrasonics memiliki pengaturan ekstraksi yang paling sesuai untuk volume ekstraksi dan tujuan proses Anda.

Ekstraktor Ultrasonik untuk Setiap Kapasitas Produk

Rangkaian produk Hielscher Ultrasonics mencakup spektrum penuh prosesor ultrasonik dari ultrasonicator lab kompak melalui sistem bench-top dan pilot hingga prosesor ultrasonik industri penuh dengan kapasitas untuk memproses muatan truk per jam. Rangkaian produk lengkap memungkinkan kami untuk menawarkan ekstraktor ultrasonik yang paling cocok untuk bahan baku, kapasitas proses, dan target produksi Anda.
Sistem benchtop ultrasonik ideal untuk uji kelayakan dan pengoptimalan proses. Peningkatan skala linier berdasarkan parameter proses yang ditetapkan membuatnya sangat mudah untuk meningkatkan kapasitas pemrosesan dari lot yang lebih kecil ke produksi komersial sepenuhnya. Peningkatan skala dapat dilakukan dengan memasang unit ekstraktor ultrasonik yang lebih kuat atau mengelompokkan beberapa ultrasonicator secara paralel. Dengan UIP16000 ini, Hielscher menawarkan ekstraktor ultrasonik paling kuat di seluruh dunia.

Amplitudo yang dapat dikontrol secara tepat untuk hasil yang optimal

Semua ultrasonicator Hielscher dapat dikontrol dengan tepat dan dengan demikian kuda kerja yang andal dalam produksi. Amplitudo adalah salah satu parameter proses penting yang mempengaruhi efisiensi dan efektivitas ekstraksi ultrasonik minyak esensial dari kayu manis.
Semua Ultrasonik Hielscher’ Prosesor memungkinkan pengaturan amplitudo yang tepat. Sonotrode dan klakson booster adalah aksesori yang memungkinkan untuk memodifikasi amplitudo dalam rentang yang lebih luas. Prosesor ultrasonik industri Hielscher dapat menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi dan memberikan intensitas ultrasonik yang diperlukan untuk aplikasi yang menuntut. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah terus berjalan dalam operasi 24/7.
Pengaturan amplitudo yang tepat dan pemantauan permanen parameter proses ultrasonik melalui perangkat lunak pintar memberi Anda kemungkinan untuk merawat daun kayu manis dan kulit kayu manis Anda dengan kondisi ultrasonik yang paling efektif. Sonikasi optimal untuk hasil ekstraksi terbaik!
Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan operasi 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut. Hal ini menjadikan peralatan ultrasonik Hielscher sebagai alat kerja andal yang memenuhi persyaratan ekstraksi Anda.

Pengujian yang Mudah dan Bebas Risiko

Proses ultrasonik dapat sepenuhnya berskala linier. Ini berarti setiap hasil yang telah Anda capai menggunakan ultrasonicator lab atau bench-top, dapat diskalakan ke output yang persis sama menggunakan parameter proses yang persis sama. Hal ini membuat ultrasonication ideal untuk pengujian kelayakan bebas risiko, optimalisasi proses dan implementasi selanjutnya ke dalam manufaktur komersial. Hubungi kami untuk mempelajari bagaimana sonikasi dapat meningkatkan produksi ekstrak kayu manis Anda.

Kualitas Tertinggi – Dirancang dan Diproduksi di Jerman

Sebagai bisnis milik keluarga dan keluarga, Hielscher memprioritaskan standar kualitas tertinggi untuk prosesor ultrasoniknya. Semua ultrasonik dirancang, diproduksi, dan diuji secara menyeluruh di kantor pusat kami di Teltow dekat Berlin, Jerman. Kekokohan dan keandalan peralatan ultrasonik Hielscher menjadikannya kuda kerja dalam produksi Anda. Operasi 24/7 di bawah beban penuh dan di lingkungan yang menuntut adalah karakteristik alami dari mixer berkinerja tinggi Hielscher.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: