초음파를 이용한 계피의 터보 추출

전통적인 계피 추출은 시간이 많이 걸리고 상대적으로 비효율적입니다. 초음파 추출은 간단하지만 추출 시간을 몇 시간으로 줄이고 동시에 계피 에센셜 오일 수율을 증가시키는 매우 효율적인 공정 강화 기술입니다.

초음파를 이용한 개선된 계피 추출

계피 에센셜 오일의 전통적인 추출은 계피 껍질과 잎의 증기 증류에 의해 이루어집니다. 전통적인 증기 증류는 매우 느리고 시간이 많이 걸립니다. 계피 오일의 목표 수율이 높을수록 증기 증류 시간이 길어지는데, 이는 계피 잎 주전자의 증기 증류는 최대 12시간이 소요될 수 있는 반면 계피 껍질의 증기 증류는 24시간 이상이 소요될 수 있음을 의미합니다. 초음파 추출은 계피 껍질의 세포 구조를 파괴하고 잎을 내어 계피 오일이 빠르고 완전하게 방출되도록 합니다. 초음파 추출은 증기 증류를 크게 가속화하여 처리 시간을 하루에서 몇 시간으로 단축하는 동시에 계피 에센셜 오일의 수율을 높입니다.
초음파 추출은 cinnamaldehyde, linalool, eugenol 및 cinnamic acid를 포함한 방향족 계피 화합물의 전체 스펙트럼을 방출합니다. 고품질 에센셜 오일 화합물의 풀 스펙트럼 추출물을 제공하는 것이 초음파로 추출 된 계피 오일의 우수한 품질의 이유입니다. 특히 주요 유기 화합물인 신남알데히드는 계피 특유의 맛과 향을 제공합니다. 초음파 처리는 비 열 처리이기 때문에 에센셜 오일 화합물은 열 분해가 방지됩니다. 따라서 초음파 추출은 최고 품질 기준을 충족하는 아로마 강렬한 에센셜 오일을 생산합니다.
초음파 추출은 계피 껍질과 잎에 적용 할 수 있습니다. 계피 잎 오일은 나무 껍질 오일에 비해 향이 더 강합니다. 계피 잎에는 많은 양의 유제놀이 포함되어 있습니다.

초음파 추출이 증기 증류를 능가하는 이유

증기 증류를 통해 계피에서 에센셜 오일을 생산하려면 먼저 에센셜 오일이 식물 매트릭스(즉, 계피 잎이나 껍질의 식물 세포)에서 방출되어야 합니다. 증기 증류에서 계피 식물 재료는 주전자에서 최대 24 시간 동안 끓입니다. 열만으로는 세포 구조를 파괴하고 갇혀 있는 에센셜 오일을 방출하는 데 상대적으로 비효율적입니다. 일반적으로 끓여도 갇힌 에센셜 오일이 완전히 방출되지 않고 추출되지 않았기 때문에 더 많은 양의 잔류 오일이 낭비됩니다. 열 추출 과정이 끝나면 증기 증류가 이루어집니다. 따라서 두 가지 섞일 수 없는 액체(즉, 에센셜 오일과 물)의 혼합물을 끓입니다. 혼합물은 결합된 증기압이 760mmHg와 같을 때 끓기 시작합니다. 따라서 물과 에센셜 오일의 혼합물의 끓는점은 두 구성 요소의 끓는점보다 개별적으로 낮아집니다. 전통적인 수소 증류법에는 주요 단점이 있습니다 : 긴 끓는 및 찜 과정은 시간과 에너지를 많이 소비합니다.
초음파 추출은 음향 캐비테이션에 의해 작동합니다. 음향 캐비테이션은 파워 초음파가 액체로 결합될 때 발생합니다(예: 용매 또는 물의 식물 물질로 구성된 현탁액). 초음파는 액체를 통해 이동하여 교대로 고압/저압 사이클을 일으킵니다. 저압 사이클 중에는 미세한 진공 기포(소위 캐비테이션 기포)가 생성되며, 이는 여러 압력 주기에 걸쳐 성장합니다. 특정 크기에서 기포가 더 많은 에너지를 흡수할 수 없을 때 고압 사이클 동안 격렬하게 파열됩니다. 기포 내파는 최대 100m/s의 속도를 가진 미세 난류 및 액체 흐름을 포함한 강렬한 캐비테이션력으로 특징지어집니다. 이러한 캐비테이션 전단 효과는 초음파 역학 효과라고도 합니다. 생체 활성 분자의 초음파 추출은 주로 초음파 역학 효과에 의해 발생합니다 : 교반 및 난류는 세포를 파괴하고 질량 전달을 촉진합니다. 이것은 에센셜 오일, 폴리페놀, 테르펜 및 카나비노이드와 같은 생체 활성 분자가 식물 세포 매트릭스에서 용매로 방출됨을 의미합니다.
전통적인 끓는 및 증기 증류 방법에 비해 초음파 추출의 장점은 훨씬 짧은 시간에 에센셜 오일 및 기타 유기 화합물을 비교적 많이 추출할 수 있다는 것입니다. 추출 수율이 높을수록 원료의 낭비를 피하고 추출의 수익성이 높아집니다. 초음파 추출로 달성되는 시간과 에너지 절약은 상당합니다. 비열적 방법으로서 초음파 추출은 열에 민감한 화합물이 열에 의한 분해를 방지하는 데 도움이 됩니다.
온화한 온도와 짧은 처리 시간은 천연 추출물의 열분해가 방지되기 때문에 초음파 추출의 주요 장점입니다. 이것은 초음파 추출을 매우 효율적으로 만들어 초음파 처리는 우수한 품질의 에센셜 오일을 제공합니다.

Ultrasonic Cinnamon Extraction의 사례 연구

연구 및 산업은 이미 계피 잎과 나무 껍질을 포함한 많은 식물에서 고품질 에센셜 오일을 생산하기 위해 초음파 추출을 채택했습니다.

계피의 초음파 수소 증류

Chen et al. (2020)은 초음파로 촉진된 수소 증류를 조사하고 초음파 처리가 증류 과정을 크게 개선했다고 결론지었습니다. 초음파 증기 증류는 크게 단축된 추출 시간 내에 더 높은 수율의 계피 오일을 제공했습니다. GC-MS 분석을 사용하여 그들은 초음파 보조 수소 증류가 전통적인 수소 증류에 비해 주요 화합물 인 트랜스 신남 알데히드의 함량이 높은 더 가치있는 에센셜 오일을 제공한다는 것을 보여주었습니다. 주사 전자 현미경 사진 (SEM)은 계피 기름 추출을위한 초음파 처리의 효율성을 확인했습니다. 또한 전기 소비 및 CO2 배출량 분석은 초음파 보조 수소 증류 공정이 보다 경제적이고 환경 친화적인 접근 방식임을 보여줍니다. 따라서 Chen et al.은 초음파 보조 수소 증류가 계피 에센셜 오일 추출을 위한 효율적이고 친환경적인 기술이라고 요약하여 계피 오일의 양과 품질을 향상시킬 수 있습니다.

Deep Eutectic Solvent를 사용한 초음파 계피 추출

깊은 공융 용매를 사용한 초음파 추출은 계피 껍질에서 트랜스 신남알데히드와 쿠마린의 높은 수율을 추출하는 우수한 기술로 나타났습니다.
최적의 조건에서의 방법은 유기 용매(96% 에탄올)를 사용하는 기존 방법(환류, Soxhlet 및 침용)에서 얻은 것보다 더 높은 트랜스-신남알데히드 및 쿠마린 함량을 제공했습니다. 천연 심부 공융 용매를 사용한 초음파 추출의 최적 조건은 40 %의 물을 첨가하고 계피 껍질 (C. burmannii Blume)에서 트랜스 신남 알데히드 (9.24 ± 0.01 mg / g)와 쿠마린 (11.6 ± 0.11 mg / g)을 추출하는 데 30 분의 추출 시간을 가진 콜린 클로라이드 - 시트르산 (ChCl-CA)으로 밝혀졌습니다. 계피 껍질에서 추출한 트랜스-신남알데히드와 쿠마린의 약리학적 활성을 조사하기 위해 추가 연구를 수행해야 합니다. (참조: Aryati et al. 2020)

주사 전자 현미경 1000x 배율을 사용한 계피 껍질의 표면 이미지; 건조 분말 (a); 침용추출 후(B); 역류 추출 후(C); Soxhlet 추출 후(d); NADES-UAE ChCl-CA(e)를 사용하여 추출한 후.
연구 및 사진 Aryati et al. 2020

고성능 초음파 추출기

초음파 추출은 고품질 에센셜 오일의 생산을 촉진하고 가속화하는 신뢰할 수있는 가공 기술입니다. Hielscher 초음파 포트폴리오는 소형 실험실 초음파에서 산업용 추출 시스템에 이르기까지 모든 범위를 포괄합니다. 따라서 Hielscher는 예상되는 공정 용량에 가장 적합한 초음파를 제공 할 수 있습니다. 오랜 시간 경험이 풍부한 당사의 직원이 타당성 테스트 및 공정 최적화에서 최종 생산 수준의 초음파 시스템 설치에 이르기까지 도움을 드릴 것입니다.
당사의 초음파 추출기의 작은 발자국과 설치 옵션의 다양성으로 인해 작은 공간 처리 시설에도 적합합니다. 초음파 프로세서는 전 세계적으로 식품, 제약 및 영양 보충제 생산 시설에 설치되어 있습니다.

Hielscher Ultrasonics – 정교한 추출 장비

Hielscher 초음파 제품 포트폴리오는 소규모에서 대규모에 이르기까지 모든 범위의 고성능 초음파 추출기를 다룹니다. 추가 액세서리를 사용하면 추출 공정에 가장 적합한 초음파 장치 구성을 쉽게 조립할 수 있습니다. 최적의 초음파 설정은 예상되는 용량, 부피, 원료, 배치 또는 인라인 공정 및 일정에 따라 다릅니다.

배치 및 인라인

Hielscher 초음파기는 배치 및 연속 플로우 스루 처리에 사용할 수 있습니다. 초음파 배치 처리는 공정 테스트, 최적화 및 중소 규모 생산 수준에 이상적입니다. 많은 양의 식물(예: 계피 잎 및 나무 껍질)을 생산하는 경우 인라인 가공이 더 유리할 수 있습니다. 일괄 처리는 매우 간단한 설정만 필요하지만 시간과 노동 집약적입니다. 지속적인 인라인 추출 프로세스에는 정교한 설정이 필요합니다. – 펌프, 호스 또는 파이프 및 탱크로 구성되지만 더 효율적이고 빠르며 노동력이 훨씬 적게 필요합니다. Hielscher 초음파는 추출량 및 공정 목표에 가장 적합한 추출 설정을 갖추고 있습니다.

모든 제품 용량에 맞는 초음파 추출기

Hielscher 초음파 제품 범위는 벤치 탑 및 파일럿 시스템을 통한 소형 실험실 초음파기에서 시간당 트럭 적재량을 처리 할 수있는 완전 산업용 초음파 프로세서에 이르기까지 초음파 프로세서의 전체 스펙트럼을 다룹니다. 전체 제품 범위를 통해 원료, 공정 용량 및 생산 목표에 가장 적합한 초음파 추출기를 제공 할 수 있습니다.
초음파 벤치탑 시스템은 타당성 테스트 및 공정 최적화에 이상적입니다. 확립된 공정 매개변수를 기반으로 한 선형 확장을 통해 소규모 로트에서 완전한 상업 생산에 이르기까지 처리 용량을 매우 쉽게 늘릴 수 있습니다. 업 스케일링은 더 강력한 초음파 추출기 장치를 설치하거나 여러 초음파를 병렬로 클러스터링하여 수행 할 수 있습니다. UIP16000 통해 Hielscher는 전 세계에서 가장 강력한 초음파 추출기를 제공합니다.

최적의 결과를 위해 정밀하게 제어 가능한 진폭

모든 Hielscher 초음파기는 정밀하게 제어 할 수 있으므로 생산에서 신뢰할 수있는 작업 말입니다. 진폭은 계피에서 에센셜 오일의 초음파 추출의 효율성과 효과에 영향을 미치는 중요한 공정 매개 변수 중 하나입니다.
모든 Hielscher 초음파’ 프로세서를 사용하면 진폭을 정확하게 설정할 수 있습니다. Sonotrodes 및 부스터 혼은 훨씬 더 넓은 범위에서 진폭을 수정할 수 있는 액세서리입니다. Hielscher의 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 제공하고 까다로운 응용 분야에 필요한 초음파 강도를 제공 할 수 있습니다. 최대 200μm의 진폭을 24/7 작동에서 쉽게 연속적으로 실행할 수 있습니다.
정확한 진폭 설정과 스마트 소프트웨어를 통한 초음파 공정 매개 변수의 지속적인 모니터링은 계피 잎과 껍질을 가장 효과적인 초음파 조건으로 처리 할 수있는 가능성을 제공합니다. 최상의 추출 결과를위한 최적의 초음파 처리!
Hielscher의 초음파 장비의 견고 함은 중장비 및 까다로운 환경에서 24/7 작동을 가능하게합니다. 따라서 Hielscher의 초음파 장비는 추출 요구 사항을 충족하는 신뢰할 수있는 작업 도구입니다.

간편하고 위험이 없는 테스트

초음파 공정은 완전히 선형 스케일이 될 수 있습니다. 즉, 실험실 또는 벤치 탑 초음파기를 사용하여 얻은 모든 결과는 정확히 동일한 프로세스 매개 변수를 사용하여 정확히 동일한 출력으로 확장 할 수 있습니다. 따라서 초음파는 위험없는 타당성 테스트, 공정 최적화 및 상업적 제조로의 후속 구현에 이상적입니다. 초음파 처리가 계피 추출물 생산량을 증가시키는 방법을 알아 보려면 저희에게 연락하십시오.

최고 품질 – 독일에서 설계 및 제조

가족 소유 및 가족 운영 기업인 Hielscher는 초음파 프로세서에 대한 최고 품질 표준을 우선시합니다. 모든 초음파기는 독일 베를린 근처의 Teltow에있는 본사에서 설계, 제조 및 철저한 테스트를 거쳤습니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고 함과 신뢰성은 생산에서 일꾼이됩니다. 최대 부하 및 까다로운 환경에서 24/7 작동은 Hielscher의 고성능 믹서의 자연스러운 특성입니다.

아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.