精油の超音波水蒸気蒸留

  • エッセンシャルオイルの従来の抽出は、費用と時間がかかるものです。
  • 超音波抽出は、より高い収率と優れたエキスの品質を提供します。
  • 超音波は、溶媒 - または水性抽出法として行うことができます。あるいは、超音波処理は、効率と品質を改善するために、従来の抽出システムと組み合わせることができます。

植物抽出物の水蒸気蒸留

超音波抽出は、エッセンシャルオイルとして植物抽出物の高収率を生成するための非常に効率的な技術です。水蒸留は水蒸気蒸留の変形です。水蒸留抽出のために、植物材料を水にしばらく浸した後、混合物を加熱しそして揮発性物質を蒸気中で運び去り、凝縮しそして分離する。植物材料から植物化学物質を分離することは一般的な抽出プロセスです。水蒸気蒸留は、香水などのエッセンシャルオイルを分離するための一般的な技術です。
多くの有機化合物は高い持続温度で分解する傾向があるため、業界は、より良い抽出結果(優れた品質、より高い収率)を提供する代替の穏やかな処理方法の使用を進めています。超音波水蒸留は、高品質のエッセンシャルオイルを生産するために使用される、穏やかでありながら非常に効率的な抽出技術です。

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エッセンシャルオイルは、超音波支援水蒸留を使用して植物から効率的に製造することができます。

超音波抽出と超音波水蒸留は、エッセンシャルオイルの生産を大幅に改善します。

このビデオでは、ホップからの超音波抽出(フムルス・ルプルス)が実証されている。超音波を用いたUP200Htカリョフィレンおよび他の化合物が抽出されます。

S2614プローブを備えたUP200Htのホップの超音波抽出

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従来のエッセンシャルオイル生産の課題

水蒸気蒸留のような伝統的な抽出技術の問題は、商業規模でエッセンシャルオイルを抽出するために必要とされる膨大な量の植物材料にある。 1kg(2 1/4 lb)のラベンダーエッセンシャルオイルは約1kgです。新鮮なラベンダーの花200kg(440lb)が必要です。バラ油1kgには、必要なバラの花弁が2.5〜5トン、レモンのエッセンシャルオイル1kgには、 3,000レモン。したがって、精油は非常に高価です。バラの場合、価格はリットルあたり約20.000ユーロ(21,000US $)です。
収益性と競争力に関して利点を得るために、エッセンシャルオイルの生産者はより効率的で効果的な抽出方法を実装しなければなりません。超音波抽出の好ましい技術は、穏やかな抽出条件、高収率および優れた抽出品質によって伝統的な抽出方法に優れています。超音波処理は、溶媒ベースまたは無溶媒抽出として行うことができる。あるいは、超音波プローブタイプの抽出は、一般的な抽出システムと組み合わせることができます。 ソックスレー抽出、クレベンジャー抽出、超臨界CO2、オーミック水蒸留など(ソノソックスレー、ソノクレベンジャー、ソノscCO2、超音波オーミック水蒸留)。

超音波抽出と水蒸留の利点

超音波支援抽出および水蒸留は、今日では高品質のエッセンシャルオイルを製造するための確立された技術です。非熱抽出技術として、超音波処理は熱に敏感な化合物の熱劣化を回避します。同時に、抽出効率とエッセンシャルオイルの収量が大幅に向上します。以下の超音波エッセンシャルオイル生産の利点を見つけてください:

  1. 高い抽出効率: プローブ型超音波装置を使用した抽出は、水蒸気蒸留や溶媒抽出などの従来の抽出方法よりも効率的にエッセンシャルオイルを分離します。これは、音波が液体にキャビテーションを引き起こし、植物材料の細胞壁を破壊し、より多くのエッセンシャルオイルを放出するのに役立つためです。
  2. 抽出時間の短縮: 超音波抽出は、従来の抽出方法よりもはるかに短い時間でエッセンシャルオイルを抽出することができます。これは、超音波プローブによって生成される強烈な音波が植物材料をより深く浸透させ、優れた効率で植物細胞を破壊し、したがってエッセンシャルオイルをより迅速かつ効果的に抽出できるためです。
  3. エッセンシャルオイルの品質向上: 超音波抽出は非熱処理であるため、従来の抽出方法よりも高品質のエッセンシャルオイルを製造することができます。これは、超音波がオイルにその香りと治療特性を与える繊細な芳香族化合物を損なうことなくエッセンシャルオイルを抽出することができるためです。
  4. エネルギー効率: 超音波抽出は、蒸気を生成するために多くのエネルギーを必要とする水蒸気蒸留などの従来の方法と比較して、エネルギー効率の高い抽出方法です。
  5. グリーン: 超音波は、環境に有害である可能性がある溶媒や化学物質の使用を必要としないため、クリーンで環境に優しい抽出技術です。

これらの利点は、超音波エッセンシャルオイル抽出を、従来の抽出方法よりも多くの利点を提供する非常に効率的で経済的な技術に変えます。

超音波抽出は、超臨界二酸化炭素(SCO2)抽出やソックスレー抽出などの代替抽出技術よりも、はるかに効率的かつ高速です。

超音波抽出は、最高の抽出収率を生成する非常に短い時間のみを必要とします。超臨界二酸化炭素(sCO2)、超音波支援抽出(UAE)、圧力スイング技術(SCE-PST)とソックスレー抽出を組み合わせた超臨界二酸化炭素抽出の比較は、UAEが最も効率的で迅速な抽出技術であることを示しています。

超音波エッセンシャルオイル抽出の動作原理

超音波は、効率的なエッセンシャルオイル抽出のために適用することができます。超音波は、揮発性エッセンシャルオイルを含む生理活性化合物を効率的に分離します。超音波抽出は、より高い抽出収率を与え、エネルギー消費を削減することが証明されています。超音波抽出の動作原理は、超音波キャビテーションによって生成される気泡爆縮です。超音波/音響キャビテーションは、植物組織内の脂質含有腺を破壊する液体マイクロジェットを生成します。これにより、細胞と溶媒との間の物質移動が改善され、精油が放出される。今日の最新の超音波抽出器の主な利点は、動作パラメータ(例えば、超音波強度、温度、処理時間、圧力、保持時間など)の正確な制御です。エッセンシャルオイルの収量の増加、熱劣化の低減、高品質、優れた香りと風味のプロファイルが科学的に証明されています (ポルトら、2009; Asfawら、2005)
他の現代の抽出技術は工業生産へのスケールアップのための限られた能力しか提供しないが、工業レベルに超音波抽出をスケールアップする効力はすでに証明されている。たとえば、日本の柑橘類からのエッセンシャルオイルの抽出収率は、従来の抽出方法と比較して44%増加しました。 (メイソンら、2011)

エッセンシャルオイルの抽出のためのソノClevenger。 Pingretら、2014からの画像。

とClevenger 超音波装置 UP200Ht
(©ピングレットら、2014年)

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ハーブ抽出のようなヒドロ蒸留前処理のための超音波バッチプロセス

超音波抽出と水蒸留

 

ビデオでは、ヒールシャーUP400Stプローブソニケーターを使用して、低温下で水/エタノール混合物でカットおよび乾燥ローズマリーを抽出するための抽出プロセスを紹介しています。ヒールシャーUP400Stは、サンプル調製や抽出プロセスなど、さまざまなアプリケーション向けに設計された高性能超音波プロセッサです。

超音波ホモジナイザーUP400Stを用いたローズマリー抽出

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エッセンシャルオイルの抽出のための超音波前処理

植物材料から精油の超音波抽出(例えば、ラバンジン、セージ、柑橘類等)のために、そのようなUIP2000hdTようなプローブ型超音波処理システムは、ベンチトップ、パイロットおよび生産規模での抽出のために使用することができます。抽出システムは、バッチまたはインラインシステムとして設定することができます。
超音波バッチ抽出のために、周囲の冷水浴を有する容器が推奨される。水浴は、望ましくない温度上昇およびそれに伴う劣化を回避することを可能にする。ラベンダーのエッセンシャルオイル抽出のために、例えば2Lの蒸留水で30分間の抽出時間の間ラベンダー花を抽出する。超音波の振幅は60%に設定されています。超音波前処理後、ラベンダー花を取り除き、従来の水蒸気蒸留を行って精油を抽出する。
インライン抽出セットアップ、ソノトロードを備えた超音波プロセッサISTおよびフローセル。目的を冷却するために、フローセル反応器は冷却ジャケットが装備されています。超音波前処理のために、離解植物材料は、キャビテーションゾーンを直接通過、反応チャンバを通ってポンピングされます。超音波インライン抽出のさらなる利点は、抽出効果を高めるために反応室を加圧することができることです。
水蒸気蒸留の前に、超音波前処理は、抽出された精油の収率を増加させ、抽出率を向上させます – 全体のより効率的な手順で得られます。

Essential oils can be efficiently extracted by sonication
 

超音波抽出と水蒸留の利点

  • 速いです & 効率的な抽出
  • 非熱的、穏やかなプロセス
  • 高品質の抽出物
  • 高収率
  • フル・アロマスペクトル
  • 少ない原料
  • グリーン抽出
ヒールシャー超音波プローブUP200Sと蒸留セットアップで構成される超音波水蒸留セットアップ。この抽出設定は、ソノクレベンジャーとして知られています。

超音波プローブUP200S付きソノクレベンジャー:高効率のエッセンシャルオイル分離のための超音波強化水蒸留セットアップ。
(©ラスーリら 2021)

ケーススタディ:サトゥレヤ・クジスタニカからのエッセンシャルオイルの超音波水蒸留

Rasouliら(2021)は、伝統的な水蒸留と超音波強化クレベンジャー(Sono-Clevenger)を比較したハーブ植物Satureja khuzistanica Jamzadからのエッセンシャルオイルの抽出効率を調査しました。彼らは、得られたエッセンシャルオイルの分離時間、収率、および品質に関して、水蒸留および超音波クレベンジャーの両方の抽出技術を比較した。結果は、得られた精油の化学的プロファイルおよび生物学的特性の両方が同等の高品質である一方で、超音波抽出法が精油の分離収率を最大40%向上させることを示している。処理されたSaturejaの葉の走査型電子顕微鏡写真(SEM)画像は、超音波処理による植物細胞壁のより効率的な破壊を明らかにする。その結果、従来の水蒸留法と比較して、エッセンシャルオイル抽出の約40%の向上が観察されました。
この研究は、水蒸留前の超音波前処理が調査され、プローブ型超音波が従来の技術と比較して抽出時間とエネルギー消費を減少させながら、エッセンシャルオイルの品質と量の両方を向上させることを示す他の多くの報告の結果を強調しています。
 

ソノクレベンジャーは、超音波強化水素化蒸留法であり、より短い処理時間内でより高いエッセンシャルオイル収率を与えます。

水蒸留とソノクレベンジャー法の時間の関数としての抽出収率の比較:ソノクレベンジャーによる超音波エッセンシャルオイル抽出は、より短い抽出時間内にエッセンシャルオイルのより高い収率を与えます。
(©ラスーリら 2021)

 
 

Satureja leaves hydrodistillation vs ultrasonic Sono Clevenger

サトゥレハ葉のSEM:(A)4時間の水素化蒸留後、および(B)60分間のソノクレベンジャー処理後。より短いSono-Clevenger処理は、より良い細胞破壊をもたらし、それによってより高いエッセンシャルオイル収量を与えます。
(©ラスーリら 2021)

 

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エッセンシャルオイル水蒸留のための超音波抽出器

ヒールシャーパワー超音波抽出器は、ベンチトップ、パイロットプラント、産業プラントの設置に利用できます。当社の超音波プロセッサは正確に制御可能であり、強烈な音場を生成するために非常に高い振幅(産業用超音波装置の場合は最大200μm、要求に応じてより高い振幅)を提供することができます。ラボから産業用システムまで、すべての超音波デバイスは、ヘビーデューティ条件下で24/7動作のために構築されています。
ヒールシャー超音波抽出器は、実現可能性テストとプロセスの最適化のためにベンチトップスケールでテストすることができます。その後、すべてのプロセス結果を完全な工業生産に直線的にスケーリングできます。超音波処理における当社の長年の経験により、最初のテストとプロセスの最適化から非常に効率的な産業操作の実装まで、お客様に相談し、支援することができます。
ヒールシャー超音波システムの機能を探るために私たちのテクニカルラボとプロセスセンターを訪問!
当社の堅牢な超音波システムは、バッチおよびインライン超音波処理に使用することができます。精油製造のために、相乗的な組み合わせは、従来の水蒸留セットアップに超音波プローブを設置することによって達成することができる。既存の生産ラインの改造も簡単に行えます。
下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます:

バッチ容量流量推奨デバイス
500mLの1〜200mL /分で10UP100H
2000mlの10〜20 400mLの/分Uf200ःトンUP400St
00.1 20Lへ04L /分の0.2UIP2000hdT
100Lへ1010L /分で2UIP4000hdT
15から150L3から15リットル/分UIP6000hdT
N.A。10 100L /分UIP16000
N.A。大きなのクラスタ UIP16000

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ソックスレー超音波処理と組み合わせた(クリックすると拡大します!)高い収率と短い抽出時間につながります

超音波装置 UP200Ht ソックスレー抽出と。
(©ジェニら、2012年)



文献 / 参考文献

知る価値のある事実

首尾よく超音波によって抽出されました

以下植物材料および植物組織は、超音波抽出が改善された抽出結果を達成することが証明されています。超音波抽出は、より高い収率、完全な化合物/アロマプロフィールと完全風味スペクトルを有する高品質の抽出物が得られます。
ハーブ & 葉:スペアミント、ミント、 ステビア大麻、ホップ、バジル、タイム、コショウ、オレガノ、セージ、フェンネル、パセリ、ユーカリ、 オリーブ緑茶紅茶ボルド、タバコ、ペパーミント、マジョラムなど
花(attars):ローズ、ラベンダー、イランイラン、ジャスミン、パチョリ、チュベローズ、ミモザなど
果物:オレンジ、シトラス、レモン、ラズベリー、トマト、リンゴ、ブルーベリー、ビルベリー、マンダリン、 葡萄オリーブ、ナツメなど
スパイス: サフラン、 コリアンダー、 ショウガ、月桂樹、ナツメグ、シナモン、ターメリック、バニラ、クローブ、ナツメグ、メースなど
木材 & 樹皮:沈香、オーク、サンダルウッド、シダーウッド、松、シナモン樹皮など

植物抽出物は、活性化合物および植物化学物質の完全なスペクトルを含むので、エッセンシャルオイル、脂質、テルペンおよびテルペノイド、フェノール類、アルカロイド類、フラボノイド類、カルボニル化合物、酸化防止剤、ビタミン、顔料、酵素、等が含まれていること
抽出された分子の例:モノテルペンとmonoterpeneoids、セスキテルペン、リモネン、カルボン、α-ピネン、リモネン、1,8-シネオール、シス - オシメン、トランス - オシメン、3-オクタノン、ベータカロチン、αピネン、カンファー、カンフェン、βピネン、ミルセン、パラ - シメン、リモネン、γテルピネン、リナロール、ミルテノール、myrtenal、カルボン。
エッセンシャルオイルは、あまりにも、その香りと味のほかに食料や医療品のための有益な成分を、それらを作る酸化防止剤および抗菌効果を示します。
エッセンシャルオイル、例えばラベンダー、ペパーミント、ユーカリから、主に水蒸気蒸留により製造されます。このような花、葉、木、樹皮、根、種子、および皮などの生の植物材料を浸しながら水蒸留によって抽出され、蒸留装置に水で煮ています。

水蒸気蒸留

水蒸気蒸留のために、2つの形式が分化している:水蒸留および水蒸気蒸留。
水の蒸留による精油の単離のために、植物材料を沸騰する水の中に配置されています。水蒸気蒸留のため、蒸気は、植物材料を通って/に注入されます。湯と蒸気の影響で、エッセンシャルオイルは、植物組織における脂質腺から解放されます。蒸発水の蒸気は、植物材料から油を運びます。その後、蒸気は水との間接冷却により、凝縮器で凝縮されます。凝縮器から、蒸留エキス(精油)が油留出水から自動的に分離する分離器に流入します。

溶媒抽出

効率化のために、ほとんどの精油、例えば香料及び芳香剤産業のために、例えば、揮発性溶媒を用いて、溶媒抽出により製造されますヘキサン、ジメチレンクロリド、又は石油エーテル。蒸留を超える溶媒抽出の主な利点は、均一な温度(約50℃)プロセス中に維持することができることです。より高い温度は、精油化合物の分解をもたらすので、溶剤抽出油は、それらの揮発性化合物のより高い完全性とより自然な匂いによって特徴付けられます。
超臨界CO2 あまりにも、優れた有機溶媒であることが証明され、従って、植物からの芳香油の抽出のための別の代替方法です。

抽出溶媒

抽出のための伝統的な有機溶媒は、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、ジメチルエーテル、石油エーテル、ジメチレンクロライド、酢酸エチル、アセトン、又はエタノールが挙げられます。
エタノールを乾燥植物材料から、並びに有機溶媒抽出、表現、またはenfluerageにより最初に生産されている不純な油またはコンクリートからの芳香性化合物を抽出するために使用されます。乾燥材料からのエタノール抽出物はチンキ剤として知られています。チンキは、絶対的を得るために、オイルやコンクリートを浄化するために行われているエタノール洗浄、と混同してはなりません。
水が抽出流体として使用される場合、プロセスは、無溶媒抽出と呼ばれています。

エッセンシャルオイル

エッセンシャルオイルは、植物材料からの抽出によって製造されています。植物の部分の原料の様々な種類を使用することができるように、例えば花(例えばゼラニウム、パチョリ、プチグレン、バーベナ、シナモン)、樹皮(葉や茎、葉(例えばミント、Ocimum属、レモングラス、jamrosa)(例えば、ジャスミン、カーネーション、クローブ、ミモザ、ローズマリー、ラベンダーローズ)例えばシナモン、カシア、カネッラ)、木材(例えば杉、サンダル、松)、根(例えばアンジェリカ、ササフラス、ベチバー、saussurea、カノコソウ)、種子(例えばフェンネル、コリアンダー、クミン、ディル、ナツメグ)、果物(ベルガモット、オレンジ、レモン、ジュニパー)、根茎(例えば、ショウガ、ショウブ、ウコン、オリス)及びガム又は含油樹脂の滲出(ペルーバルサム例えば、Myroxylonのbalsamum、storax、ミルラ、ベンゾイン)。

コンクリートと絶対

具体的には、新鮮な植物材料の溶媒抽出によって得られる半固体塊のための用語です。新鮮な植物材料は、主に非極性溶媒、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、石油エーテルを用いて抽出されます。精油、ワックス、樹脂及び他の親油性(疎水性)植物化学物質の半固体残渣が得られるように抽出処理した後、溶媒を、蒸発させます。これは、いわゆるコンクリートです。
コンクリートからの絶対を取得するために、具体的には、特定の成分を溶解することができる強力なアルコールで処理しなければなりません。

ナノエマルションの超音波生産

その高い光学的透明性、良好な物理的安定性、および生物学的利用能を増加させる能力に大きく成長している医薬品や化粧品の活性化合物の担体として親油性食品成分のための送達システム、などのナノエマルジョンを使用することに関心。超音波 乳化 最終製品で最高の結果を保証する安定したマイクロおよびナノエマルジョンを準備します。
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