Hielscher Ultrasonics
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精油の超音波ハイドロ蒸留

従来の精油抽出は高コストで時間がかかります。超音波処理は抽出を促進し、収率の向上と優れた抽出物品質をもたらします。Hielscherの超音波処理装置は、あらゆる従来型ハイドロ蒸留システムに容易に組み込むことができ、効率と品質を向上させます。

植物からの精油のハイドロ蒸留

超音波抽出は、精油などの植物抽出物を高収率で製造するための、極めて効率的な技術です。ハイドロ蒸留は、植物原料から植物化学成分を抽出するために用いられる、水蒸気蒸留の一種です。この工程では、植物原料を一定期間水に浸した後、混合物を加熱します。揮発性化合物は水蒸気によって運ばれ、その後、凝縮して分離されます。その基礎となる技術である水蒸気蒸留は、例えば香水製造などで、精油の分離に広く用いられています。
多くの有機化合物は高温が持続すると分解しやすいため、業界では、より良い結果（優れた品質と高い収率）が得られる穏やかな代替処理方法の採用が進んでいます。超音波ハイドロ蒸留はそのような技術の一つであり、高品質の精油を製造するために用いられる、穏やかでありながら極めて効率的な抽出方法です。

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精油抽出用のSono-Clevenger。画像出典：Pingret et al., 2014。

次の装置を備えたClevenger： 超音波処理装置UP200Ht
(©Pingret et al., 2014)

S2614プローブを装着したUP200Htによるホップの超音波抽出この動画では、ホップ（セイヨウカラハナソウ）の超音波抽出を実演します。超音波処理装置UP200Htを使用して、カリオフィレンなどの化合物を抽出します。
この動画では、ホップ（セイヨウカラハナソウ）の超音波抽出を実演します。超音波処理装置UP200Htを使用して、カリオフィレンなどの化合物を抽出します。

 

従来の精油製造の課題

水蒸気蒸留などの従来の抽出技術の問題は、商業規模で精油を抽出するために膨大な量の植物原料が必要になることです。ラベンダー精油1kg (2 1/4 lb)には、約200kg (440lb)の生のラベンダーの花が必要です。ローズオイル1kgには2.5–5メートルトンのバラの花弁が必要であり、レモン精油1kgの原料には約3,000個のレモンが必要です。そのため、精油は非常に高価です。ローズアブソリュートの価格は、リットル当たり約20.000€ (21,000US$)です。
収益性と競争力の面で優位性を得るには、精油製造者はより効率的かつ効果的な抽出方法を導入する必要があります。超音波抽出という有利な技術は、穏やかな抽出条件、高い収率、優れた抽出物品質により、従来の抽出方法を上回ります。超音波処理は、溶媒を使用する抽出にも無溶媒抽出にも利用できます。また、プローブ型の超音波抽出は、一般的な抽出システムと組み合わせることもできます。例えば、 ソックスレー抽出、Clevenger抽出、超臨界CO2、オーミックハイドロ蒸留などです（Sono-Soxhlet、Sono-Clevenger、Sono-scCO2、超音波オーミックハイドロ蒸留）。

 

Hielscherの超音波プローブUP200Sと蒸留装置からなる、超音波ハイドロ蒸留の装置構成。この抽出装置構成はSono-Clevengerとして知られています。

超音波プローブUP200Sを備えたSono-Clevenger：精油を極めて効率的に分離するための、超音波で強化したハイドロ蒸留装置構成。
(©Rasouli et al. 2021)

 

超音波抽出とハイドロ蒸留を組み合わせる利点

超音波支援抽出とハイドロ蒸留は、現在では高品質の精油製造のための確立された技術です。非熱的な抽出技術である超音波処理は、熱に敏感な化合物の熱分解を回避します。同時に、抽出効率と精油収率が大幅に向上します。超音波による精油製造の利点を以下に示します。

  1. 高い抽出効率： プローブ型超音波処理装置による抽出は、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精油を分離します。これは、音波が液体中にキャビテーションを発生させ、植物原料の細胞壁の破壊を助け、より多くの精油を放出させるためです。
  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精油を抽出できます。これは、超音波プローブが発生させる強力な音波が植物原料のより深部まで浸透し、植物細胞を優れた効率で破砕できるため、精油をより迅速かつ効果的に抽出できるからです。
  3. 精油品質の向上： 超音波抽出は非熱的な処理であるため、従来の抽出方法よりも高品質の精油を製造できます。これは、超音波が、精油に香りと治療上の特性を与える繊細な芳香成分を損なうことなく、精油を抽出できるためです。
  4. 優れたエネルギー効率： 超音波抽出は、水蒸気の生成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. 環境に優しい： 超音波処理は、環境に有害となり得る溶媒や化学薬品を使用する必要がないため、クリーンで環境に優しい抽出技術です。

これらの利点により、超音波による精油抽出は、従来の抽出方法に比べて多くの優位性を持つ、極めて効率的で経済的な技術となっています。

 

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、大幅に効率が高く迅速です。この図は、Bimakr et al. (2013)による研究の結果を示しています

超臨界二酸化炭素（sCO2）、超音波支援抽出（UAE）、圧力スイング技術を組み合わせた超臨界二酸化炭素抽出（SCE-PST）、およびソックスレー抽出の比較から、UAEが最も効率的かつ迅速な抽出技術であることが示されています。

超音波抽出は、精油の抽出速度と収率を向上させます

軽量でありながら強力な超音波処理装置UP200Stは、ビーカー内での精油抽出に最適です

科学的研究：精油の超音波ハイドロ蒸留

 

  • 抽出原料： タイム、セージ、レモンバーム、ラベンダー、オレガノの乾燥葉
  • 精油収率の向上：精油（EO）が最大29.58%増加
  • 処理時間の短縮

 

Nenciu et al. (2026)による最近の研究では、タイム、セージ、レモンバーム、ラベンダー、オレガノからの精油製造における超音波支援ハイドロ蒸留の利点が実証されました。乾燥植物原料を水と混合し、Hielscher UP400Stプローブ型超音波処理装置で前処理した後、水蒸気蒸留を行いました。音響キャビテーションは植物組織と精油を含む腺構造を破壊し、蒸留前の揮発性化合物の放出を促進します。最適化された条件 – 1 cmのバイオマス粒子、150 Wの超音波出力、85分間の抽出 – では、精油収率が1.42から1.84% v/wに増加し、従来の120分間のハイドロ蒸留と比較して最大29.58%向上しました。GC-MS分析により、オレガノのカルバクロール、タイムのチモール、レモンバームのシトラールとゲラニアール、セージのシネオールとカンファー、ラベンダーのリナロールと酢酸リナリルなど、各精油に特徴的な化合物が確認されました。これらの結果は、超音波前処理によって精油収率を高め、ハイドロ蒸留時間を短縮でき、精油製造全体の効率が向上することを示しています。

 

オレガノ、セージ、ラベンダー、レモンバーム、タイムから精油を抽出するための、超音波ハイドロ蒸留の装置構成。

超音波支援ハイドロ蒸留（UAHD）の装置構成： (a) 超音波処理装置UP400St (b) ハイドロ蒸留ユニット；(c) 水蒸気凝縮 + 冷却システム
画像および研究：Nenciu et al., 2026

超音波処理装置UP400Sを用いたハーブ抽出のための超音波バッチ処理

超音波抽出とハイドロ蒸留

 

超音波ホモジナイザーUP400Stによるローズマリーの抽出この動画では、Hielscherのプローブ型超音波処理装置UP400Stを使用し、細かく切った乾燥ローズマリーを水とエタノールの混合液中で低温抽出する工程を紹介します。Hielscher UP400Stは、試料調製や抽出工程をはじめとするさまざまな用途向けに設計された高性能超音波処理装置です。
この動画では、Hielscherのプローブ型超音波処理装置UP400Stを使用し、細かく切った乾燥ローズマリーを水とエタノールの混合液中で低温抽出する工程を紹介します。Hielscher UP400Stは、試料調製や抽出工程をはじめとするさまざまな用途向けに設計された高性能超音波処理装置です。

 

精油収率の向上：ハイドロ蒸留前の超音波抽出

植物原料（例えばラバンジン、セージ、柑橘類など）から精油を超音波抽出する際には、UIP2000hdTなどのプローブ型超音波処理システムを使用し、ベンチトップ規模、パイロット規模、生産規模で抽出できます。抽出システムは、バッチ式またはインライン式に構成できます。
超音波によるバッチ抽出には、周囲に冷水浴を備えた容器が推奨されます。水浴により、望ましくない温度上昇と、それによって生じる分解を回避できます。ラバンジン精油の抽出では、例えば2Lの蒸留水を用いてラベンダーの花を30 min抽出します。超音波振幅は60%に設定します。超音波前処理後、ラベンダーの花を取り除き、従来の水蒸気蒸留を行って精油を抽出します。
インライン抽出の装置構成では、超音波プロセッサーにソノトロードとフローセルを装備します。冷却のため、フローセル反応器には冷却ジャケットを備えます。超音波前処理では、浸軟した植物原料を反応チャンバー内にポンプで送り、キャビテーション領域を直接通過させます。超音波インライン抽出のさらなる利点は、反応チャンバーを加圧して抽出効果を高められることです。
ハイドロ蒸留前の超音波前処理は、抽出される精油の収率を高め、抽出速度を向上させるため、工程全体の効率が向上します。

精油は超音波処理によって効率的に抽出できます
 

事例研究：Satureja khuzistanicaからの精油の超音波ハイドロ蒸留

Rasouli et al. (2021)は、ハーブ植物Satureja khuzistanica Jamzadからの精油の抽出効率を、従来のハイドロ蒸留と超音波で強化したClevenger（Sono-Clevenger）を比較して調査しました。ハイドロ蒸留と超音波Clevengerという両抽出技術を、分離時間、収率、得られた精油の品質について比較しました。結果は、得られた精油の化学的プロファイルと生物学的特性が、いずれの方法でも同程度に高品質である一方、超音波抽出法では精油の分離収率効率が最大40%向上することを示しています。処理したSaturejaの葉の走査型電子顕微鏡（SEM）画像からは、超音波処理によって植物細胞壁がより効率的に破壊されることが分かります。その結果、従来のハイドロ蒸留法と比較して、精油抽出が約40%向上することが観察されました。
この研究は、ハイドロ蒸留前の超音波前処理を調査した他の多くの報告の結果を裏付けています。それらの報告では、プローブ型超音波処理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らしながら、精油の品質と量の両方を向上させることが示されています。
 

Sono-Clevengerは、超音波で強化したハイドロ蒸留法であり、より短い処理時間でより高い精油収率が得られます。

ハイドロ蒸留とSono-Clevenger法における、時間の関数としての抽出収率の比較：Sono-Clevengerを用いた超音波による精油抽出では、より短い抽出時間でより高い精油収率が得られます。
(©Rasouli et al. 2021)

 
 

Saturejaの葉：ハイドロ蒸留と超音波Sono Clevengerの比較

Saturejaの葉のSEM画像：(A) 4時間のハイドロ蒸留後、(B) 60 minのSono-Clevenger処理後。より短時間のSono-Clevenger処理によって、より良好な細胞破砕が得られ、その結果、精油収率が向上します。
(©Rasouli et al. 2021)

 

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精油のハイドロ蒸留用超音波抽出装置

Hielscherの強力超音波抽出装置は、ベンチトップ設備、パイロットプラント、産業プラントへの設置に対応しています。当社の超音波プロセッサーは精密に制御でき、極めて高い振幅（産業用超音波処理装置では最大200µm、より高い振幅はご要望に応じて対応）によって、強力な音場を生成できます。当社の超音波装置はすべて、実験室用から産業用システムまで、過酷な条件下で24/7稼働するように設計されています。
Hielscherの超音波抽出装置は、実現可能性試験とプロセス最適化のために、ベンチトップ規模で試験できます。その後、すべてのプロセス結果を、本格的な産業生産へと線形にスケールアップできます。超音波処理における長年の経験により、初期試験やプロセス最適化から、極めて効率的な産業運転の導入まで、お客様への助言と支援を提供できます。
当社の技術研究室とプロセスセンターを訪れ、Hielscherの超音波システムの能力をご確認ください！
当社の堅牢な超音波システムは、バッチ式およびインライン式の超音波処理に使用できます。精油製造では、従来のハイドロ蒸留装置に超音波プローブを設置することで、相乗効果のある組み合わせを実現できます。既存の生産ラインへの後付けも容易です。

下表は、当社の超音波処理装置のおおよその処理能力を示しています。

バッチ容量 流量 推奨装置
1–500mL 10–200mL/min UP100H
10–2000mL 20–400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1–20L 0.2–4L/min UIP2000hdT
10–100L 2–10L/min UIP4000hdT
15–150L 3–15L/min UIP6000hdT
n.a. 10–100L/min UIP16000
n.a. より大きい流量 クラスター構成の UIP16000

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超音波抽出装置、精油の水蒸留プロトコルおよび価格についての追加情報をご希望の場合は、以下のフォームをご利用ください。お客様の抽出プロセスについてご相談を承り、抽出のご要件を満たす超音波プローブをご提案いたします。





超音波による精油抽出の動作原理

超音波処理は、効率的な精油抽出に利用できます。超音波は、揮発性精油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、抽出収率を高め、エネルギー消費を低減することが実証されています。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じる気泡の内向きの崩壊です。超音波キャビテーション／音響キャビテーションは、液体のマイクロジェットを発生させ、植物組織内の脂質を含む腺を破壊します。これにより、細胞と溶媒の間の物質移動が改善され、精油が放出されます。現在の最新の超音波抽出装置の大きな利点は、運転パラメーター（例えば超音波強度、温度、処理時間、圧力、滞留時間など）を精密に制御できることです。精油収率の向上に加えて、熱分解の低減、高品質、良好な香りと風味のプロファイルが科学的に実証されています (Porto et al. 2009; Asfaw et al. 2005)。
他の最新の抽出技術では、産業生産へのスケールアップ能力が限られている一方、超音波抽出を産業規模へスケールアップできることは、すでに実証されています。例えば、日本産柑橘類からの精油の抽出収率は、従来の抽出方法と比較して44%増加しました (Mason et al. 2011).

ソックスレー抽出と超音波処理を組み合わせると、高い収率と抽出時間の短縮が得られます（クリックして拡大！）

Sono-Soxhletの装置構成： 超音波処理装置UP200Htを使用し、 抽出結果の向上を図ります。
(©Djenni, et al., 2012)

関連トピック

文献 / 参考文献

知っておきたい事実

超音波による抽出に成功した原料

以下の植物原料と植物組織では、超音波抽出によって抽出結果が向上することが実証されています。超音波抽出では、完全な成分／香りのプロファイルと風味の全領域を備えた高品質の抽出物が、より高い収率で得られます。
ハーブと葉：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, ボルドー, タバコ、ペパーミント、マジョラムなど。
花（アタール）：バラ、ラベンダー、イランイラン、ジャスミン、パチョリ、チューベローズ、ミモザなど。
果実：オレンジ、柑橘類、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、 ブドウ, オリーブ、ナツメなど。
香辛料： 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、ウコン、 バニラ、クローブ、ナツメグ、メースなど。
木材と樹皮：沈香、オーク、白檀、シダーウッド、マツ、 シナモン樹皮など。

植物抽出物は、活性化合物と植物化学成分の全領域を含むため、精油には脂質、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、フラボノイド、カルボニル化合物、抗酸化物質、ビタミン、色素、酵素などが含まれます。
抽出される分子の例：モノテルペンおよびモノテルペノイド、セスキテルペン、リモネン、カルボン、a-pinene、リモネン、1,8-cineole、cis-オシメン、trans-オシメン、3-octanone、β-カロテン、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、ミルテナール、カルボン。
精油は抗酸化作用と抗菌作用を示すため、香りや風味に加えて、食品や医療製品にとっても有益な成分となります。
ラベンダー、ペパーミント、ユーカリなどの精油は、主に水蒸気蒸留によって製造されます。花、葉、木材、樹皮、根、種子、果皮などの植物原料は、蒸留装置内で水に浸して煮沸しながら、水蒸留によって抽出されます。

ハイドロ蒸留

ハイドロ蒸留は、水蒸留と水蒸気蒸留の二つの形式に区別されます。
水蒸留によって精油を分離する場合、植物原料を水の中に入れて煮沸します。水蒸気蒸留では、植物原料の内部に水蒸気を注入し、原料を通過させます。熱水と水蒸気の作用により、植物組織内の脂質腺から精油が放出されます。蒸発する水蒸気が、植物原料の外へ精油を運び出します。その後、水蒸気は凝縮器内で、水による間接冷却によって凝縮します。凝縮器から、蒸留された抽出物（精油）が分離器へ流れ込み、そこで精油が蒸留水から自然に分離します。

溶媒抽出

効率上の理由から、香水・香料業界向けなどの精油の大部分は、ヘキサン、di-methylene-chloride、石油エーテルなどの揮発性溶媒を用いた溶媒抽出によって製造されます。蒸留と比較した溶媒抽出の主な利点は、工程中に均一な温度（約50°C）を維持できることです。高温では精油成分が分解するため、溶媒抽出された精油は、揮発性化合物がより完全に保持され、より自然な香りを持つという特徴があります。
超臨界CO2 も優れた有機溶媒であることが実証されており、そのため、植物から芳香油を抽出するための別の代替方法となっています。

抽出溶媒

従来の抽出用有機溶媒には、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、di-methylene-chloride、酢酸エチル、アセトン、エタノールなどがあります。
エタノールは、乾燥植物原料から香気成分を抽出するために用いられるほか、最初に有機溶媒抽出、圧搾、またはアンフルラージュによって製造された、不純物を含む油やコンクリートからの抽出にも用いられます。乾燥原料から得られたエタノール抽出物は、チンキとして知られています。チンキは、油やコンクリートを精製してアブソリュートを得るために行うエタノール洗浄と混同してはいけません。
抽出液として水を用いる場合、この工程は無溶媒抽出と呼ばれます。

精油

精油は植物原料からの抽出によって製造されます。原料として、さまざまな植物部位を使用できます。例えば、花（バラ、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、ラベンダーなど）、葉（ミント、Ocimum spp.、レモングラス、ジャムローザなど）、葉と茎（ゼラニウム、パチョリ、プチグレン、バーベナ、シナモンなど）、樹皮（シナモン、カシア、カネラなど）、木材（シダー、白檀、マツなど）、根（アンジェリカ、サッサフラス、ベチバー、サウスレア、バレリアンなど）、種子（フェンネル、コリアンダー、キャラウェイ、ディル、ナツメグなど）、果実（ベルガモット、オレンジ、レモン、ジュニパー）、根茎（ショウガ、ショウブ、クルクマ、オリスなど）、およびガムまたはオレオレジンの滲出物（ペルーバルサム、Myroxylon balsamum、ストラックス、ミルラ、ベンゾインなど）です。

コンクリートとアブソリュート

コンクリートとは、新鮮な植物原料を溶媒抽出して得られる半固体状の塊を指す用語です。新鮮な植物原料の抽出には、主にベンゼン、トルエン、ヘキサン、石油エーテルなどの非極性溶媒が用いられます。抽出工程後に溶媒を蒸発させると、精油、ワックス、樹脂、およびその他の親油性（疎水性）植物化学成分からなる半固体の残留物が得られます。これが、いわゆるコンクリートです。
コンクリートからアブソリュートを得るには、特定の成分を溶解できる高濃度のアルコールでコンクリートを処理する必要があります。

超音波によるナノエマルションの製造

ナノエマルションは、光学的透明性が高く、物理的安定性が良好で、バイオアベイラビリティを高める能力を持つため、親油性食品成分の送達システムや、医薬品・化粧品中の活性化合物の担体として利用することへの関心が大幅に高まっています。 超音波乳化 は、安定したマイクロエマルションおよびナノエマルションを形成し、最終製品における最良の結果を保証します。
超音波乳化について詳しくは、こちらをクリックしてください！

超音波支援ハイドロ蒸留の利点

  • 迅速で効率的な抽出
  • 非熱的で穏やかなプロセス
  • 高品質の抽出物
  • 高い収率
  • 香りの全領域
  • 原料使用量の削減
  • 環境に優しい抽出
高性能の超音波技術！Hielscherの製品ラインアップは、コンパクトな実験室用超音波処理装置からベンチトップ装置、本格的な産業用超音波システムまで、全領域を網羅しています。

Hielscher Ultrasonicsは、高性能の超音波ホモジナイザーを、 実験室規模 から 産業規模まで製造しています。

お客様のプロセスについてお気軽にご相談ください。

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