Estrazione turbo della cannella con gli ultrasuoni

L'estrazione tradizionale della cannella richiede molto tempo ed è relativamente inefficiente. L'estrazione a ultrasuoni è una tecnica di intensificazione del processo semplice ma altamente efficiente, che riduce il tempo di estrazione a poche ore e aumenta contemporaneamente la resa dell'olio essenziale di cannella.

Miglioramento dell'estrazione della cannella con gli ultrasuoni

L'estrazione tradizionale dell'olio essenziale di cannella avviene per distillazione a vapore della corteccia e delle foglie di cannella. La distillazione a vapore tradizionale è molto lenta e richiede molto tempo. Più alta è la resa mirata di olio di cannella, più lunga è la distillazione a vapore, il che significa che la distillazione a vapore di un bollitore di foglie di cannella può richiedere fino a 12 ore, mentre la distillazione a vapore della corteccia di cannella può richiedere più di 24 ore. L'estrazione a ultrasuoni rompe le strutture cellulari della corteccia e delle foglie di cannella in modo che l'olio di cannella venga rilasciato rapidamente e completamente. L'estrazione a ultrasuoni accelera notevolmente la distillazione a vapore, riducendo il tempo di lavorazione da un giorno intero a poche ore e aumentando la resa dell'olio essenziale di cannella.
L'estrazione a ultrasuoni rilascia l'intero spettro dei composti aromatici della cannella, tra cui cinnamaldeide, linalolo, eugenolo e acido cinnamico. La qualità superiore degli oli di cannella estratti a ultrasuoni è dovuta all'estrazione di un intero spettro di composti di oli essenziali di alta qualità. In particolare la cinnamaldeide, il principale composto organico che conferisce alla cannella il suo caratteristico sapore e profumo. Poiché la sonicazione è un trattamento non termico, i composti dell'olio essenziale non vengono degradati termicamente. Pertanto, l'estrazione a ultrasuoni produce oli essenziali dall'aroma intenso che soddisfano i più alti standard di qualità.
L'estrazione a ultrasuoni può essere applicata alla corteccia e alle foglie di cannella. L'olio di foglie di cannella ha un profumo più intenso rispetto all'olio di corteccia. Le foglie di cannella contengono elevate quantità di eugenolo.

Perché l'estrazione a ultrasuoni supera la distillazione a vapore

Per produrre oli essenziali dalla cannella tramite distillazione in corrente di vapore, gli oli essenziali devono prima essere rilasciati dalla matrice della pianta (cioè le cellule vegetali nelle foglie o nella corteccia della cannella). Nella distillazione in corrente di vapore, il materiale vegetale della cannella viene fatto bollire per un massimo di 24 ore in bollitori. Il calore da solo è relativamente inefficiente nel rompere le strutture cellulari e rilasciare gli oli essenziali intrappolati. In genere, l'ebollizione non rilascia completamente gli oli essenziali intrappolati e una maggiore quantità di oli residui viene sprecata, poiché non è stata estratta. Dopo il processo di estrazione a caldo, si procede alla distillazione in corrente di vapore. Pertanto, viene fatta bollire una miscela di due liquidi immiscibili (cioè olio essenziale e acqua). La miscela inizia a bollire quando la loro pressione di vapore combinata è pari a 760 mm Hg. Il punto di ebollizione di una miscela di acqua e olio essenziale sarà quindi inferiore al punto di ebollizione di uno dei due componenti separatamente. L'idrodistillazione tradizionale presenta notevoli svantaggi: Il lungo processo di ebollizione e vaporizzazione è molto dispendioso in termini di tempo ed energia.
L'estrazione a ultrasuoni funziona tramite cavitazione acustica. La cavitazione acustica si verifica quando le onde ultrasonore di potenza vengono accoppiate a un liquido (ad esempio, una sospensione di materiale botanico in un solvente o in acqua). Le onde ultrasoniche attraversano il liquido provocando cicli alternati di alta e bassa pressione. Durante i cicli di bassa pressione, si creano minuscole bolle di vuoto (le cosiddette bolle di cavitazione), che crescono nel corso di diversi cicli di pressione. A una certa dimensione, quando le bolle non possono più assorbire energia, implodono violentemente durante un ciclo di alta pressione. L'implosione delle bolle è caratterizzata da intense forze cavitazionali, tra cui microturbolenze e flussi liquidi con velocità fino a 100 m/s. Questi effetti di taglio cavitazionale sono noti anche come effetti sonomeccanici. L'estrazione a ultrasuoni di molecole bioattive è causata principalmente da effetti sonomeccanici: l'agitazione e le turbolenze disturbano le cellule e promuovono il trasferimento di massa. Ciò significa che le molecole bioattive, come oli essenziali, polifenoli, terpeni e cannabinoidi, vengono rilasciate dalla matrice cellulare della pianta nel solvente.
Il vantaggio dell'estrazione a ultrasuoni rispetto ai tradizionali metodi di ebollizione e distillazione a vapore è l'estrazione comparativamente più elevata di oli essenziali e altri composti organici in un tempo significativamente più breve. I maggiori rendimenti di estrazione evitano lo spreco di materie prime e rendono l'estrazione più redditizia. Il risparmio di tempo e di energia ottenuto con l'estrazione a ultrasuoni è notevole. Essendo un metodo non termico, l'estrazione a ultrasuoni evita che i composti termosensibili subiscano la degradazione indotta dal calore.
Le temperature miti e il breve tempo di lavorazione sono i principali vantaggi dell'estrazione a ultrasuoni, poiché impediscono la decomposizione termica degli estratti naturali. Ciò rende l'estrazione a ultrasuoni altamente efficiente e quindi la sonicazione dà oli essenziali di qualità superiore.

Casi di studio sull'estrazione a ultrasuoni della cannella

La ricerca e l'industria hanno già adottato l'estrazione a ultrasuoni per la produzione di oli essenziali di alta qualità da molte piante, tra cui le foglie e la corteccia di cannella.

Idrodistillazione a ultrasuoni della cannella

Chen et al. (2020) hanno studiato l'idrodistillazione promossa dagli ultrasuoni e hanno concluso che la sonicazione ha migliorato notevolmente il processo di distillazione. La distillazione a vapore con ultrasuoni ha fornito rese più elevate di olio di cannella in tempi di estrazione drasticamente ridotti. Utilizzando l'analisi GC-MS, hanno dimostrato che l'idrodistillazione assistita da ultrasuoni ha fornito un olio essenziale più pregiato con un elevato contenuto del composto principale trans-cinnamaldeide rispetto all'idrodistillazione tradizionale. La micrografia elettronica a scansione (SEM) ha confermato l'efficienza della sonicazione per l'estrazione dell'olio di cannella. Inoltre, l'analisi del consumo elettrico e delle emissioni di CO2 dimostra che il processo di idrodistillazione assistito da ultrasuoni è l'approccio più economico e rispettoso dell'ambiente. Pertanto, Chen et al. riassumono che l'idrodistillazione assistita da ultrasuoni è una tecnologia efficiente e verde per l'estrazione dell'olio essenziale di cannella, che può migliorare la quantità e la qualità degli oli di cannella.

Estrazione a ultrasuoni della cannella con solventi eutettici profondi

L'estrazione a ultrasuoni con solventi eutettici profondi ha dimostrato di essere una tecnica superiore per estrarre alte rese di trans-cinnamaldeide e cumarina dalla corteccia di cannella.
Il metodo a ultrasuoni, in condizioni ottimali, ha fornito un contenuto di trans-cinnamaldeide e cumarina superiore a quello ottenuto con i metodi convenzionali (reflusso, soxhlet e macerazione) utilizzando solventi organici (etanolo al 96%). Le condizioni ottimali per l'estrazione a ultrasuoni utilizzando solventi eutettici naturali profondi sono risultate essere cloruro di colina-acido citrico (ChCl-CA) con aggiunta di acqua al 40% e un tempo di estrazione di 30 minuti per estrarre trans-cinnamaldeide (9,24 ± 0,01 mg/g) e cumarina (11,6 ± 0,11 mg/g) dalla corteccia di cannella (C. burmannii Blume). Ulteriori indagini dovrebbero essere fatte per esplorare l'attività farmacologica della trans-cinnamaldeide e della cumarina dalla corteccia di cannella (cfr. Aryati et al. 2020).

Immagine della superficie della corteccia di cannella al microscopio elettronico a scansione con ingrandimento 1000x; polvere essiccata (a); dopo l'estrazione per macerazione (b); dopo l'estrazione a riflusso (c); dopo l'estrazione Soxhlet (d); dopo l'estrazione con NADES-UAE ChCl-CA (e).studio e immagine di Aryati et al. 2020

Estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni

L'estrazione a ultrasuoni è una tecnologia di lavorazione affidabile, che facilita e accelera la produzione di oli essenziali di alta qualità. Il portafoglio di Hielscher Ultrasonics copre l'intera gamma, dagli ultrasuoni compatti da laboratorio ai sistemi di estrazione industriali. In questo modo, noi di Hielscher siamo in grado di offrirvi l'ultrasuonatore più adatto alla capacità di processo prevista. Il nostro personale di lunga esperienza vi assisterà dai test di fattibilità e dall'ottimizzazione del processo fino all'installazione del vostro sistema a ultrasuoni a livello di produzione finale.
L'ingombro ridotto dei nostri estrattori a ultrasuoni e la loro versatilità nelle opzioni di installazione li rendono adatti anche a impianti di lavorazione con spazi ridotti. I processori a ultrasuoni sono installati in tutto il mondo in impianti di produzione di alimenti, prodotti farmaceutici e integratori alimentari.

Hielscher Ultrasonics – Apparecchiature di estrazione sofisticate

Il portafoglio prodotti di Hielscher Ultrasonics copre l'intera gamma di estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni, dalla piccola alla grande scala. Gli accessori aggiuntivi consentono di assemblare facilmente la configurazione di dispositivi a ultrasuoni più adatta al vostro processo di estrazione. La configurazione ottimale degli ultrasuoni dipende dalla capacità prevista, dal volume, dalla materia prima, dal processo in batch o in linea e dalla tempistica.

Batch e Inline

Gli ultrasuonatori Hielscher possono essere utilizzati per il trattamento batch e continuo a flusso continuo. Il trattamento a ultrasuoni in batch è ideale per testare i processi, ottimizzarli e per produzioni di piccole e medie dimensioni. Per la produzione di grandi volumi di prodotti botanici (ad esempio, foglie e corteccia di cannella), il trattamento in linea potrebbe essere più vantaggioso. Sebbene il dosaggio richieda solo un'impostazione molto semplice, è più dispendioso in termini di tempo e manodopera. Un processo di estrazione continua in linea richiede un'impostazione sofisticata. – che consiste in una pompa, tubi o tubazioni e serbatoi -, ma è più efficiente, più veloce e richiede molta meno manodopera. Hielscher Ultrasonics ha l'impianto di estrazione più adatto al vostro volume di estrazione e agli obiettivi del processo.

Estrattori a ultrasuoni per ogni capacità di prodotto

La gamma di prodotti Hielscher Ultrasonics copre l'intero spettro dei processori a ultrasuoni, dagli ultrasuoni compatti da laboratorio ai sistemi da banco e pilota, fino ai processori a ultrasuoni completamente industriali con la capacità di lavorare carichi di camion all'ora. L'intera gamma di prodotti ci permette di offrirvi l'estrattore a ultrasuoni più adatto alle vostre materie prime, alla capacità di processo e agli obiettivi di produzione.
I sistemi da banco a ultrasuoni sono ideali per le prove di fattibilità e l'ottimizzazione dei processi. Lo scale-up lineare basato sui parametri di processo stabiliti rende molto facile aumentare le capacità di lavorazione da lotti più piccoli alla produzione commerciale completa. L'up-scaling può essere effettuato installando un'unità di estrazione a ultrasuoni più potente o raggruppando più ultrasuoni in parallelo. Con il modello UIP16000, Hielscher offre l'estrattore a ultrasuoni più potente al mondo.

Ampiezze controllabili con precisione per risultati ottimali

Tutti gli ultrasuonatori Hielscher sono controllabili con precisione e quindi affidabili nella produzione. L'ampiezza è uno dei parametri di processo cruciali che influenzano l'efficienza e l'efficacia dell'estrazione a ultrasuoni degli oli essenziali dalla cannella.
Tutti gli ultrasuoni Hielscher’ I processori consentono l'impostazione precisa dell'ampiezza. I sonotrodi e le trombe booster sono accessori che permettono di modificare l'ampiezza in una gamma ancora più ampia. I processori industriali a ultrasuoni Hielscher sono in grado di fornire ampiezze molto elevate e l'intensità ultrasonica richiesta per le applicazioni più impegnative. Ampiezze fino a 200 μm possono essere facilmente eseguite in modo continuo in funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
Le impostazioni precise dell'ampiezza e il monitoraggio permanente dei parametri del processo a ultrasuoni tramite un software intelligente vi danno la possibilità di trattare le foglie e la corteccia di cannella con le condizioni ultrasoniche più efficaci. Sonicazione ottimale per i migliori risultati di estrazione!
La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in condizioni gravose e in ambienti difficili. Questo rende le apparecchiature a ultrasuoni Hielscher uno strumento di lavoro affidabile che soddisfa le vostre esigenze di estrazione.

Test facili e senza rischi

I processi a ultrasuoni possono essere scalati in modo completamente lineare. Ciò significa che ogni risultato ottenuto con un ultrasuonatore da laboratorio o da banco può essere scalato esattamente allo stesso risultato utilizzando gli stessi parametri di processo. Ciò rende l'ultrasonicazione ideale per la verifica di fattibilità senza rischi, l'ottimizzazione dei processi e la successiva implementazione nella produzione commerciale. Contattateci per sapere come la sonicazione può aumentare la vostra produzione di estratto di cannella.

Massima qualità – Progettato e prodotto in Germania

In qualità di azienda a conduzione familiare, Hielscher dà priorità ai più elevati standard di qualità per i suoi processori a ultrasuoni. Tutti gli ultrasuoni sono progettati, prodotti e accuratamente testati nella nostra sede di Teltow, vicino a Berlino, in Germania. La robustezza e l'affidabilità delle apparecchiature a ultrasuoni di Hielscher ne fanno un cavallo di battaglia nella vostra produzione. Il funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, a pieno carico e in ambienti difficili è una caratteristica naturale dei miscelatori ad alte prestazioni di Hielscher.

La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori: