에센셜 오일의 초음파 수첨 증류
- 에센셜 오일의 통상적 인 추출은 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸립니다.
- 초음파 추출은 높은 수율과 우수한 추출물 품질을 제공합니다.
- 초음파는 용매 또는 물 추출 방법으로 수행 할 수 있습니다. 양자 택일로, sonication은 효율과 품질을 향상시키기 위해 전통적인 추출 시스템과 결합 될 수 있습니다.
식물 추출물의 수분 증발
수소 증류는 증기 증류의 변형입니다. 수소 증류 추출을 위해, 식물 재료는 물에 일정 시간 동안 담근 후 혼합물을 가열하고 휘발성 물질을 증기로 운반하여 응축 및 분리한다. 식물 재료에서 식물 화학 화합물을 분리하는 일반적인 추출 공정입니다. 증기 증류는 향수와 같은 에센셜 오일을 분리하는 일반적인 기술입니다.
많은 유기 화합물은 높은 지속 온도에서 분해되는 경향이 있기 때문에 업계는 더 나은 추출 결과(우수한 품질, 더 높은 수율)를 제공하는 대체 온화한 가공 방법을 사용하기 위해 앞으로 나아가고 있습니다. 초음파 하이드로 증류는 온화하면서도 고효율 추출 기술로 고품질 에센셜 오일을 생산하는 데 사용됩니다.
초음파 추출 및 초음파 수소 증류는 에센셜 오일 생산을 크게 향상시킵니다.
기존 에센셜 오일 생산의 과제
증기 증류와 같은 전통적인 추출 기술의 문제점은 상업적 규모로 에센셜 오일을 추출하는 데 필요한 엄청난 양의 식물성 물질에 있습니다. 1kg (2 1/4 lb)의 라벤더 에센셜 오일은 약입니다. 신선한 라벤더 꽃 200kg (440lb), 장미 기름 1kg에 필요한 장미 꽃잎은 2.5 ~ 5 톤이며, 레몬 에센셜 오일 1kg은 약 1kg입니다. 3,000 레몬. 그러므로 정유는 매우 비쌉니다. 장미의 경우 절대 가격은 리터당 20.000 유로 (21,000US $)입니다.
수익성과 경쟁력에 대한 이점을 얻으려면 에센셜 오일 생산자가보다 효율적이고 효과적인 추출 방법을 구현해야합니다. 초음파 추출의 유리한 기술은 온화한 추출 조건, 높은 수율 및 우수한 추출물 품질로 전통적인 추출 방법을 능가합니다. 초음파 처리는 용매 기반 또는 용매가없는 추출로 수행 할 수 있습니다. 또는 초음파 프로브 형 추출은 일반적인 추출 시스템과 결합 될 수 있습니다. 속 슬레 추출, 클레벤저 추출, 초임계 CO2, 옴 하이드로증류 등 (소노 - 속 슬레, 소노 클레벤저, 소노 -scCO2, 초음파 옴 하이드로 증류).
초음파 추출 및 수소 증류의 장점
초음파 보조 추출 및 수소 증류는 오늘날 고품질 에센셜 오일 생산을위한 확립 된 기술입니다. 비 열 추출 기술로서, 초음파 처리는 열에 민감한 화합물의 열 분해를 피합니다. 동시에 추출 효율과 에센셜 오일 수율이 크게 증가합니다. 아래에서 초음파 에센셜 오일 생산의 이점을 찾으십시오.
- 높은 추출 효율: 프로브 형 초음파 를 사용한 추출은 증기 증류 또는 용매 추출과 같은 전통적인 추출 방법보다 에센셜 오일을 더 효율적으로 분리합니다. 이는 음파가 액체에 캐비테이션을 일으켜 식물 재료의 세포벽을 분해하고 더 많은 에센셜 오일을 방출하는 데 도움이되기 때문입니다.
- 추출 시간 단축: 초음파 추출은 전통적인 추출 방법보다 훨씬 짧은 시간에 에센셜 오일을 추출 할 수 있습니다. 이는 초음파 프로브에 의해 생성 된 강렬한 음파가 식물 재료에 더 깊이 침투하여 우수한 효율로 식물 세포를 파괴하여 에센셜 오일을보다 빠르고 효과적으로 추출 할 수 있기 때문입니다.
- 에센셜 오일의 품질 향상 : 초음파 추출은 비 열처리이므로 기존 추출 방법보다 높은 품질의 에센셜 오일을 생산할 수 있습니다. 초음파는 오일에 향기와 치료 특성을 부여하는 섬세한 방향족 화합물을 손상시키지 않고 에센셜 오일을 추출 할 수 있기 때문입니다.
- 에너지 효율성: 초음파 추출은 증기를 생산하는 데 많은 에너지가 필요한 증기 증류와 같은 전통적인 방법에 비해 에너지 효율적인 추출 방법입니다.
- 환경 친화적 인 : 초음파는 환경에 해로울 수있는 용매 나 화학 물질의 사용을 필요로하지 않기 때문에 깨끗하고 환경 친화적 인 추출 기술입니다.
이러한 장점은 초음파 에센셜 오일 추출을 전통적인 추출 방법에 비해 많은 이점을 제공하는 매우 효율적이고 경제적 인 기술로 바꿉니다.
초음파 추출은 최상의 추출 수율을 생성하는 매우 짧은 시간 만 필요합니다. 초임계 이산화탄소(sCO2), 초음파 보조 추출(UAE), 압력 스윙 기술(SCE-PST) 및 Soxhlet 추출과 결합된 초임계 이산화탄소 추출의 비교는 UAE가 가장 효율적이고 신속한 추출 기술임을 보여줍니다.
초음파 에센셜 오일 추출의 작동 원리
초음파 추출은 더 높은 추출 수율을 제공하고 에너지 소비를 줄이는 것으로 입증되었습니다. 초음파 추출의 작동 원리는 초음파 캐비테이션에 의해 생성 된 거품 파열입니다. 초음파 / 음향 캐비테이션은 식물 조직의 지질 함유 땀샘을 파괴하는 액체 마이크로 제트를 생성합니다. 따라서 세포와 용매 사이의 질량 전달이 향상되고 에센셜 오일이 방출됩니다. 오늘날의 현대 초음파 추출기의 주요 장점은 작동 매개 변수 (예 : 초음파 강도, 온도, 처리 시간, 압력, 유지 시간 등)를 정밀하게 제어하는 것입니다. 에센셜 오일의 수율 증가, 열 분해 감소, 고품질 및 우수한 향 및 풍미 프로파일이 과학적으로 입증되었습니다. (Porto et al., Asfaw et al., 2005).
다른 현대 추출 기술은 산업 생산으로의 스케일 업을위한 제한된 기능 만 제공하지만 초음파 추출을 산업 수준으로 스케일 업하는 효능은 이미 입증되었습니다. 예를 들어, 일본 감귤류에서 에센셜 오일의 추출 수율은 전통적인 추출 방법에 비해 44 % 증가했습니다. (Mason et al. 2011).
에센셜 오일 추출을위한 초음파 전처리
식물 재료 (예 : lavandin, sage, citrus 등)의 에센셜 오일을 초음파 추출하기 위해 UIP2000hdT와 같은 프로브 유형 초음파 시스템을 벤치 탑, 조종사 및 생산 규모에서 추출 할 수 있습니다. 추출 시스템은 배치 또는 인라인 시스템으로 설정 될 수 있습니다.
초음파 회분식 추출을 위해서는 주위의 찬물 욕조가있는 용기가 권장됩니다. 수조는 바람직하지 않은 온도 상승 및 그에 따른 열화를 피할 수있게한다. 라벤다 에센셜 오일 추출을 위해 라벤더 꽃은 예를 들어 2L의 증류수로 추출 시간 30 분 동안 추출됩니다. 초음파 진폭은 60 %로 설정됩니다. 초음파 전처리 후 라벤더 꽃을 제거하고 기존의 수증기 증류를 통해 에센셜 오일을 추출합니다.
인라인 추출 설정을 위해 초음파 프로세서에는 sonotrode 및 플로우 셀이 장착되어 있습니다. 냉각 용으로는 플로우 셀 반응기에 냉각 재킷이 장착되어 있습니다. 초음파 전처리의 경우, 침연 된 식물 재료는 반응 챔버를 통해 펌핑되어 캐비테이션 구역을 직접 통과합니다. 초음파 인라인 추출의 또 다른 이점은 추출 효과를 높이기 위해 반응 챔버를 가압 할 수 있다는 것입니다.
수분 증발 전에 초음파 전처리는 추출 된 에센셜 오일의 수율을 증가시키고 추출 속도를 향상시킵니다 – 전체적으로 더 효율적인 절차를 낳습니다.
초음파 추출 및 수소 증류의 장점
- 빠른 & 효율적인 추출
- 비 열적, 온화한 공정
- 고품질 추출물
- 고수익
- 전체 아로마 스펙트럼
- 원료 감소
- 녹색 추출
초음파 프로브가있는 Sono-Clevenger UP200S : 고효율 에센셜 오일 분리를위한 초음파 강화 하이드로 증류 설정.
(©라술리 외 2021)
사례 연구: Satureja khuzistanica에서 에센셜 오일의 초음파 하이드로 증류
Rasouli 외(2021)는 전통적인 하이드로증류와 초음파 강화 클레벤저(Sono-Clevenger)를 비교하는 허브 식물 Satureja khuzistanica Jamzad의 에센셜 오일에 대한 추출 효율을 조사했습니다. 그들은 추출 기술, 하이드로 증류 및 초음파 Clevenger를 분리 시간, 수율 및 얻은 에센셜 오일의 품질과 관련하여 비교했습니다. 결과는 얻어진 에센셜 오일의 화학적 프로파일과 생물학적 특성이 모두 비슷한 고품질이지만 초음파 추출 방법은 에센셜 오일 격리 수율 효율을 최대 40 %까지 향상시키는 것으로 나타났습니다. 처리 된 Satureja 잎의 주사 전자 현미경 사진 (SEM) 이미지는 초음파에 의한 식물 세포벽의보다 효율적인 파괴를 보여줍니다. 그 결과, 기존의 하이드로 증류 방법에 비해 약 40 %의 에센셜 오일 추출 향상이 관찰되었습니다.
이 연구는 하이드로 증류 전에 초음파 전처리가 조사되고 프로브 형 초음파가 기존의 기술에 비해 추출 시간과 에너지 소비를 줄이면서 에센셜 오일의 품질과 양을 모두 향상시키는 것으로 나타난 다른 많은 보고서의 결과를 강조합니다.
하이드로 증류와 소노 클레벤거 방법의 시간 함수로 추출 수율의 비교: 소노 클레벤저를 사용한 초음파 에센셜 오일 추출은 더 짧은 추출 시간 내에 에센셜 오일의 높은 수율을 제공합니다.
(©라술리 외 2021)
Satureja 잎의 SEM : (A) 4 시간 동안 하이드로 증류 후, (B) 60 분 동안 소노 클레 벤거 처리 후. 더 짧은 Sono-Clevenger 처리는 더 나은 세포 파괴를 제공하여 더 높은 에센셜 오일 수율을 제공합니다.
(©라술리 외 2021)
에센셜 오일 하이드로 증류를위한 초음파 추출기
Hielscher 전력 초음파 추출기는 벤치 탑, 파일럿 플랜트 및 산업 플랜트 설치에 사용할 수 있습니다. 우리의 초음파 프로세서는 정밀하게 제어 할 수 있으며 강렬한 음향장을 생성하기 위해 매우 높은 진폭 (산업용 초음파 의 경우 최대 200μm, 요청시 더 높은 진폭)을 제공 할 수 있습니다. 실험실에서 산업 시스템에 이르기까지 당사의 모든 초음파 장치는 중장비 조건에서 24/7 작동을 위해 제작되었습니다.
Hielscher 초음파 추출기는 타당성 테스트 및 공정 최적화를 위해 벤치 탑 스케일에서 테스트 할 수 있습니다. 그 후 모든 공정 결과를 전체 산업 생산으로 선형적으로 확장할 수 있습니다. 초음파 처리에 대한 오랜 경험을 통해 첫 번째 테스트 및 공정 최적화에서 고효율 산업 운영의 구현에 이르기까지 고객을 상담하고 지원할 수 있습니다.
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우리의 견고한 초음파 시스템은 배치 및 인라인 초음파 처리에 사용할 수 있습니다. 에센셜 오일 생산의 경우, 기존의 수소 증류 설정에 초음파 프로브를 설치하여 시너지 조합을 달성 할 수 있습니다. 기존 생산 라인의 개조도 쉽게 수행할 수 있습니다.
아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.
| 일괄 볼륨 | 유량 | 권장 장치 | 1 ~ 500mL | 10 ~ 200mL / min | UP100H |
|---|---|---|
| 10 ~ 2000mL | 20 ~ 400 mL / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ~ 20L | 0.2 ~ 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 ~ 100L | 2 ~ 10L / min | UIP4000hdT |
| 15에서 150L | 3 내지 15L / 분 | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 ~ 100L / min | UIP16000 |
| N.A. | 더 큰 | 의 클러스터 UIP16000 |
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초음파 처리기 UP200Ht 속 슬레 추출기.
(©제니 외, 2012)
문학 / 참고 문헌
- Rasouli, Seyed Reza; Nejad, Ebrahimi Samad; Rezadoost, Hassan (2021): Simultaneous ultrasound-assisted hydrodistillation of essential oil from aerial parts of the Satureja khuzistanica Jamzad and its antibacterial activity. Journal Of Medicinal Plants, Vol. 20, no. 80; 2021. 47–59.
- Dent, M.; Dragović-Uzelac, V; Elez Garofulić, I.; Bosiljkov, T.; Ježek, D.; Brnčić, M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound-assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from Sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q., 29 (3), 2015. 475–484.
- Djenni, Z.; Pingret, D.; Mason, T.J.; Chemat, F. (2013): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Anal. Methods 6, 2013. 1229-1233.
- Li, Y.; Fabiano-Tixier, A.-S.; Chemat, F. (2014): Essential Oils as Reagents in Green Chemistry, SpringerBriefs in Green Chemistry for Sustainability, 2014. p.9-20.
- Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 5750-5764.
- Pingret, D.; Fabiano-Tixier, A.-S.; Chemat, F. (2014): An Improved Ultrasound Clevenger for Extraction of Essential Oils. Food Anal. Methods 7, 2014. 9–12.
- Sicaire, Anne-Gaëlle; Vian, Maryline Abert; Fine, Frédéric; Carré, Patrick; Tostain, Sylvain; Chemat, Farid (2016): Ultrasound induced green solvent extraction of oil from oleaginous seeds. Ultrasonics Sonochemistry (2016), Vol. 31. 319-329.
- Yoswathana, N.; Eshiaghi, M.N.; Jaturapornpanich, K. (2012): Enhancement of Essential Oil from Agarwood by Subcritical Water Extraction and Pretreatments on Hydrodistillation. International Journal of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering Vol:6, No:5, 2012. 453-459.
알만한 가치가있는 사실
초음파로 성공적으로 추출
다음 식물 재료 및 식물 조직은 초음파 추출이 향상된 추출 결과를 얻는 것으로 입증되었습니다. 초음파 추출은 더 높은 수율을 제공하고, 완전한 화합물 / 아로마 프로파일 및 완전한 향미 스펙트럼을 갖는 고품질 추출물을 제공합니다.
허브 & 잎 : 스피어 민트, 박하, 스테비아, 대마초, 홉, 바질, 백리향, 고추, 오레가노, 현자, 회향, 파슬리, 유칼립투스, 올리브, 녹차, 홍차, 대담한, 담배, 페퍼민트, 마조람 등
꽃 (attars) : 장미, 라벤더, 일랑 일랑, 재스민, 패 출리, 투베로스, 미모사 등
과일 : 오렌지, 감귤 류, 레몬, 라즈베리, 토마토, 사과, 블루 베리, bilberries, 만다린, 포도, 올리브, 대추 등
향료: 사프란, 고수풀, 생강, 로렐, 육두구, 계피, 심황, 바닐라, 클로브, 육두구, 메이스 등
목재 & 나무 껍질 : agarwood, 오크, 샌달 우드, cedarwood, 소나무, 계피 나무 껍질 등
식물성 추출물에는 활성 성분과 식물 화학 물질의 전체 스펙트럼이 포함되어있어 지질, 테르펜 및 테르 페 노이드, 페놀, 알칼로이드, 플라보노이드, 카보 닐 화합물, 항산화 제, 비타민, 안료, 효소 등을 함유합니다.
추출 된 분자의 예 : monoterpenes과 monoterpeneoids, sesquiterpenes, limonene, carvone, a-pinene, 리모넨, 1,8-cineole, cis-ocimene, trans-ocimene, 3-octanone, beta-carotene, α- 피넨, 장뇌, camphene , 베르 피넨, 미르 센, 파라 시멘, 리모넨, γ- 테르 피넨, 리 날룰, 밀레 톨, 근육 내, 카르 본.
에센셜 오일은 항산화 및 항균 효과를 나타내어 향기와 향이 음식과 의약품에 유익한 성분이됩니다.
라벤더, 페퍼민트, 유칼립투스 같은 에센셜 오일은 대부분 증기 증류로 생산됩니다. 꽃, 잎, 나무, 나무 껍질, 뿌리, 종자 및 껍질과 같은 식물 원료는 증류 장치에서 물로 담그고 삶으면서 물 증류에 의해 추출됩니다.
수증기 증류
수분 증류의 경우 두 가지 형태가 구분됩니다 : 물 증류 및 증기 증류.
수분 증류에 의한 에센셜 오일의 분리를 위해 식물 재료를 물에 넣고 끓여야합니다. 증기 증류의 경우, 증기는 식물 재료에 / 안으로 주입됩니다. 뜨거운 물과 스팀의 영향으로 에센셜 오일은 식물 조직의 지질 분비샘에서 배출됩니다. 증발 수증기 증기는 식물 재료에서 오일을 운반합니다. 그 후, 증기는 물로 간접 냉각하여 응축기에서 응축된다. 콘덴서에서 증류 된 추출물 (에센셜 오일)은 분리기로 흘러 들어가고, 오일은 증류수에서 자동으로 분리됩니다.
용매 추출
효율성으로 인해, 향수 및 방향제 산업과 같은 대부분의 에센셜 오일은 휘발성 용매, 예를 들어 헥산, 디 메틸렌 클로라이드 또는 석유 에테르를 사용하여 용매 추출에 의해 생산됩니다. 증류를 통한 용매 추출의 주요 이점은 공정 중에 균일 한 온도 (약 50 ° C)를 유지할 수 있다는 것입니다. 온도가 높아지면 필수 오일 화합물이 분해되기 때문에 용제 추출 오일은 휘발성 화합물의 완전 함과 자연스러운 냄새가 특징입니다.
초 임계 CO2 는 우수한 유기 용제로 입증되어 식물에서 아로마 오일을 추출하는 또 다른 방법입니다.
추출 용제
추출을위한 전통적인 유기 용매는 벤젠, 톨루엔, 헥산, 디메틸 에테르, 석유 에테르, 디 메틸렌 클로라이드, 에틸 아세테이트, 아세톤 또는 에탄올을 포함한다.
에탄올은 건조한 식물 재료뿐만 아니라 유기 용매 추출, 발색 또는 윤활제에 의해 먼저 생성 된 불순한 오일 또는 콘크리트로부터 향기로운 화합물을 추출하는 데 사용됩니다. 건조 물질의 에탄올 추출물은 팅크로 알려져 있습니다. 팅크는 에탄올 세척과 혼동되어서는 안되며, 오일과 콘크리트를 정제하여 절대적인 것을 얻습니다.
물이 추출 유체로 사용될 때,이 공정을 무용 제 추출이라고합니다.
에센셜 오일
에센셜 오일은 식물에서 추출하여 생산됩니다. 장미 꽃, 자스민, 카네이션, 정향, 미모사, 로즈마리, 라벤더), 잎 (예 : 박하, Ocimum spp., 레몬 그라스, jamrosa), 잎과 줄기 (예. (예 : 백향목, 샌달, 소나무), 뿌리 (예 : 안젤리카, 사사 프라스, 베티버, 소세 우리, 발레 리아 누스), 종자 (예 : 회향목, (베르가못, 오렌지, 레몬, 주니퍼), 뿌리 줄기 (예 : 생강, 오지, 조개, 오리스) 및 잇몸 또는 올 레오 레진 누출 (예 : 페루의 발삼, 밀로 일 론 발삼, 저장, 몰약, 벤조 인 ).
구체적이고 절대적인
콘크리트는 신선한 식물 재료를 용매로 추출하여 얻은 반고체 덩어리의 용어입니다. 신선한 식물 재료는 대부분 벤젠, 톨루엔, 헥산, 석유 에테르와 같은 비극성 용매를 사용하여 추출됩니다. 추출 공정 후, 용매가 증발되어 에센셜 오일, 왁스, 수지 및 기타 친 유성 (소수성) 식물 화학 물의 반고체 잔류 물이 얻어진다. 이것은 소위 콘크리트입니다.
콘크리트에서 절대를 얻으려면, 콘크리트는 특정 성분이 용해 될 수있는 강한 알코올로 처리되어야합니다.
나노 에멀젼의 초음파 생산
의약품 및 화장품에서 활성 화합물의 운반체 인 친 유성 식품 성분 전달 시스템으로 나노 에멀젼을 사용하는 것에 대한 관심은 높은 광학 선명도, 우수한 물리적 안정성 및 생체 이용률 증가 능력으로 인해 크게 증가하고 있습니다. 초음파 유화 최종 제품에서 최상의 결과를 보장하는 안정적인 마이크로 및 나노 에멀젼을 제조합니다.
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