De traditionele kaneelwinning is tijdrovend en relatief inefficiënt. Ultrasone extractie is een eenvoudige, maar zeer efficiënte procesintensiveringstechniek die de extractietijd verkort tot enkele uren en tegelijkertijd de opbrengst van de kaneel etherische olie verhoogt.

Verbeterde kaneel extractie met Ultrasonics

De traditionele extractie van kaneel etherische olie wordt bereikt door stoomdestillatie van kaneelschors en bladeren. De traditionele stoomdestillatie is zeer langzaam en tijdrovend. Hoe hoger de beoogde opbrengst van kaneelolie, hoe langer de stoomdistillatie, waardoor de stoomdistillatie van een ketel kaneelbladeren tot 12 uur kan duren, terwijl de stoomdistillatie van kaneelschors meer dan 24 uur kan duren. De ultrasone extractie breekt de celstructuren van de kaneelschors en de bladeren, zodat de kaneelolie snel en volledig vrijkomt. Ultrasone extractie versnelt de stoomdestillatie aanzienlijk, waardoor de verwerkingstijd van een volledige dag tot enkele uren wordt verkort en de opbrengst van de kaneelolie wordt verhoogd.
Bij ultrasone extractie komt het volledige spectrum van aromatische kaneelverbindingen vrij, waaronder kaneelaldehyde, linalool, eugenol en kaneelzuur. Het geven van een volledig spectrum aan hoogwaardige etherische olieverbindingen is de reden voor de superieure kwaliteit van ultrasoon geëxtraheerde kaneeloliën. Vooral kaneelaldehyde, de belangrijkste organische verbinding geeft kaneel zijn kenmerkende smaak en geur. Omdat sonicatie een niet-thermische behandeling is, worden de etherische olieverbindingen niet thermisch afgebroken. Daarom produceert ultrasone extractie aroma-intensieve etherische oliën die voldoen aan de hoogste kwaliteitsnormen.
Ultrasone extractie kan worden toegepast op kaneelschors en bladeren. Kaneelbladolie heeft een sterkere geur dan schorsolie. Kaneelbladeren bevatten veel eugenol.

Waarom Ultrasone Extractie Extracties Stoomdestillatie

Voor de productie van etherische oliën uit kaneel via stoomdestillatie moeten de etherische oliën eerst uit de plantenmatrix (d.w.z. de plantencellen in de kaneelbladeren of de schors) vrijkomen. Bij stoomdestillatie wordt het plantaardig materiaal van de kaneel tot 24 uur in ketels gekookt. De warmte alleen is relatief inefficiënt voor het breken van de celstructuren en het vrijgeven van de ingesloten etherische oliën. Bij het koken komen de ingesloten etherische oliën over het algemeen niet volledig vrij en worden grotere hoeveelheden restoliën verspild, omdat ze niet geëxtraheerd zijn. Na het warmte-extractieproces vindt de stoomdestillatie plaats. Daarom wordt een mengsel van twee onmengbare vloeistoffen (d.w.z. etherische olie en water) gekookt. Het mengsel begint te koken wanneer hun gecombineerde dampdruk gelijk is aan 760 mm Hg. Het kookpunt van een mengsel van water en etherische olie zal dus lager zijn dan het kookpunt van beide componenten afzonderlijk. De traditionele hydrodistillatie heeft grote nadelen: Het lange kook- en stoomproces is zeer tijd- en energieverslindend.
Ultrasone extractie werkt door middel van akoestische cavitatie. Akoestische cavitatie treedt op, wanneer power ultrasone golven in een vloeistof (bijv. een suspensie bestaande uit botanisch materiaal in een oplosmiddel of water) worden gekoppeld. De ultrasone golven gaan door de vloeistof heen en veroorzaken afwisselend hogedruk-/lagedrukcycli. Tijdens lagedrukcycli ontstaan minieme vacuümbellen (zogenaamde cavitatiebellen), die over meerdere drukcycli heen groeien. Bij een bepaalde grootte, wanneer de belletjes niet meer energie kunnen opnemen, imploderen ze heftig tijdens een hogedrukcyclus. De implosie van de luchtbellen wordt gekenmerkt door intense cavitatiekrachten, waaronder microturbulenties en vloeistofstromen met snelheden tot 100m/s. Deze cavitatie-afschuivingseffecten worden ook wel sonomechanische effecten genoemd. Ultrasone extractie van bioactieve moleculen wordt voornamelijk veroorzaakt door sonomechanische effecten: de agitatie en turbulenties verstoren de cellen en bevorderen de massaoverdracht. Dit betekent dat de bioactieve moleculen zoals etherische oliën, polyfenolen, terpenen en cannabinoïden uit de plantaardige celmatrix in het oplosmiddel worden vrijgegeven.
Het voordeel van ultrasone extractie ten opzichte van de traditionele kook- en stoomdestillatiemethode is de relatief hogere extractie van etherische oliën en andere organische verbindingen in een aanzienlijk kortere tijd. De hogere extractieopbrengst voorkomt verspilling van grondstoffen en maakt de extractie lucratiever. De tijd- en energiebesparingen die door ultrasone extractie worden bereikt, zijn aanzienlijk. Als niet-thermische methode voorkomt ultrasone extractie dat de thermogevoelige verbindingen door warmte worden afgebroken.
De milde temperaturen en de korte verwerkingstijd zijn grote voordelen van ultrasone extractie omdat een thermische ontleding van de natuurlijke extracten wordt voorkomen. Dit maakt ultrasone extractie zeer efficiënt en daarom geeft sonicatie etherische oliën van superieure kwaliteit.

Casestudies van ultrasone kaneelwinning

Onderzoek en industrie hebben al gebruik gemaakt van ultrasone extractie voor de productie van hoogwaardige etherische oliën uit vele botanische producten, waaronder kaneelbladeren en -schors.

Ultrasone hydrodistillatie van kaneel

Chen et al. (2020) onderzochten de ultrasoon gestimuleerde hydrodistillatie en concludeerden dat sonicatie het distillatieproces aanzienlijk heeft verbeterd. Ultrasone stoomdestillatie zorgde voor een hogere opbrengst van kaneelolie binnen een drastisch verkorte extractietijd. Met behulp van GC-MS-analyse bleek dat de ultrasoon geassisteerde hydrodistillatie meer waardevolle essentiële olie opleverde met een hoog gehalte aan de belangrijkste samengestelde trans-cinnamaldehyde in vergelijking met de traditionele hydrodistillatie. De scannende elektronenmicrografie (SEM) bevestigde de efficiëntie van de sonicatie voor kaneelolie-extractie. Bovendien toont de analyse van het elektrisch verbruik en de CO2-uitstoot aan dat het ultrasoon geassisteerde hydrodistillatieproces de meest economische en milieuvriendelijke aanpak is. Daarom vatten Chen et al. samen dat ultrasoon geassisteerde hydrodistillatie een efficiënte en groene technologie is voor de kaneelolie-extractie, die de kwantiteit en kwaliteit van kaneeloliën kan verbeteren.

Ultrasone kaneelextractie met behulp van diepe eutectische oplosmiddelen

Ultrasone extractie met behulp van diepe eutectische oplosmiddelen is een superieure techniek gebleken om hoge opbrengsten van trans-cinnamaldehyde en cumarine uit kaneelschors te extraheren.
methode onder optimale omstandigheden gaf een hoger gehalte aan trans-cinnamaldehyde en cumarine dan die welke worden verkregen met conventionele methoden (reflux, soxhlet en maceratie) met organische oplosmiddelen (96% ethanol). De optimale omstandigheden voor ultrasone extractie met behulp van natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen bleken choline chloride-citroenzuur (ChCl-CA) met 40% watertoevoeging en een extractietijd van 30 minuten te zijn om trans-cinnamaldehyde (9,24 ± 0,01 mg/g) en cumarine (11,6 ± 0,11 mg/g) uit kaneelschors (C. burmannii Blume) te extraheren. Verder onderzoek moet worden gedaan naar de farmacologische werking van de trans-cinnamaldehyde en de cumarine uit kaneelschors. (cf. Aryati et al. 2020).

Het oppervlaktebeeld van kaneelschors met behulp van scanelektronenmicroscopie 1000x vergroting; gedroogd poeder (a); na maceratie-extractie (b); na reflux-extractie (c); na Soxhletextractie (d); na extractie met NADES-UAE ChCl-CA (e).
studie en beeld door Aryati et al. 2020

Hoogwaardige ultrasone afzuigkappen met hoge prestaties

Ultrasone extractie is een betrouwbare verwerkingstechniek, die de productie van hoogwaardige etherische oliën vergemakkelijkt en versnelt. Het Hielscher Ultrasonics-portfolio omvat het volledige gamma van compacte ultrasone labo's tot industriële extractiesystemen. Hierdoor kunnen wij u bij Hielscher de meest geschikte ultrasone machine voor uw beoogde procescapaciteit aanbieden. Onze ervaren medewerkers begeleiden u van haalbaarheidstesten en procesoptimalisatie tot en met de installatie van uw ultrasoonsysteem op het uiteindelijke productieniveau.
De kleine voetafdruk van onze ultrasone afzuiginstallaties en hun veelzijdigheid aan installatiemogelijkheden maken dat ze zelfs in kleinschalige verwerkingsinstallaties passen. Ultrasone processoren worden wereldwijd geïnstalleerd in productie-installaties voor voeding, farmaceutica en voedingssupplementen.

Hielscher Ultrasonics – Geavanceerde extractie-apparatuur

Het Hielscher Ultrasonics productportfolio omvat het volledige scala aan hoogwaardige ultrasone afzuiginstallaties van klein tot groot. Extra accessoires maken het mogelijk om eenvoudig de meest geschikte ultrasone apparaatconfiguratie voor uw afzuigproces te monteren. De optimale ultrasone opstelling is afhankelijk van de beoogde capaciteit, het volume, de grondstof, het batch- of inline-proces en de tijdslijn.

Batch en Inline

Hielscher ultrasonicatoren kunnen worden gebruikt voor batch- en continue doorstroomverwerking. Ultrasone batchverwerking is ideaal voor procestesten, optimalisatie en kleine tot middelgrote productie. Voor de productie van grote hoeveelheden botanische producten (bijv. kaneelbladeren en -schors) kan inline-verwerking voordeliger zijn. Hoewel batching slechts een zeer eenvoudige opstelling vereist, is het meer tijd- en arbeidsintensief. Een continu inline-extractieproces vereist een uitgekiende opzet. – bestaande uit een pomp, slangen of leidingen en tanks - maar het is efficiënter, sneller en vergt aanzienlijk minder arbeid. Hielscher Ultrasonics heeft de meest geschikte afzuiginstallatie voor uw afzuigvolume en procesdoelen.

Ultrasone afzuiginstallaties voor elke productcapaciteit

Het Hielscher Ultrasonics productassortiment omvat het volledige spectrum van ultrasone processoren, van compacte ultrasone laboratorium ultrasone systemen over bench-top en pilot systemen tot volledig industriële ultrasone processoren met de capaciteit om vrachtwagenladingen per uur te verwerken. Het volledige productassortiment stelt ons in staat om u de meest geschikte ultrasone afzuiginstallatie voor uw grondstoffen, procescapaciteit en productiedoelen aan te bieden.
Ultrasone benchtop systemen zijn ideaal voor haalbaarheidstesten en procesoptimalisatie. Lineaire schaalvergroting op basis van vastgestelde procesparameters maakt het zeer eenvoudig om de verwerkingscapaciteiten te verhogen van kleinere partijen tot volledig commerciële productie. Up-scaling kan worden gedaan door het installeren van een krachtigere ultrasone afzuigunit of door het clusteren van meerdere ultrasone apparaten parallel. Met de UIP16000 biedt Hielscher de krachtigste ultrasone afzuiginstallatie ter wereld.

Precies beheersbare amplitudes voor optimale resultaten

Alle Hielscher ultrasonicatoren zijn nauwkeurig controleerbaar en daardoor betrouwbaar in de productie. De amplitude is een van de cruciale procesparameters die de efficiëntie en effectiviteit van de ultrasone extractie van etherische oliën uit kaneel beïnvloeden.
Alle Hielscher Ultrasonics’ processoren maken het mogelijk om de amplitude nauwkeurig in te stellen. Sonotrodes en boosterhoorns zijn accessoires die het mogelijk maken om de amplitude in een nog groter bereik te wijzigen. Hielscher's industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren en de vereiste ultrasone intensiteit voor veeleisende toepassingen. Amplituden tot 200µm kunnen eenvoudig continu worden uitgevoerd in 24 uur per dag, 7 dagen per week.
Nauwkeurige amplitude-instellingen en de permanente bewaking van de ultrasone procesparameters via slimme software geven u de mogelijkheid om uw kaneelbladeren en -schors te behandelen met de meest effectieve ultrasone condities. Optimale sonicatie voor de beste extractie resultaten!
De robuustheid van Hielscher's ultrasone apparatuur maakt het mogelijk om 24 uur per dag en 7 dagen per week te werken in zware omstandigheden. Dit maakt de ultrasone apparatuur van Hielscher tot een betrouwbaar werkgereedschap dat voldoet aan uw afzuigingseisen.

Gemakkelijk, risicovrij testen

Ultrasone processen kunnen volledig lineair geschaald worden. Dit betekent dat elk resultaat dat u hebt bereikt met behulp van een laboratorium of bench-top ultrasonicator, kan worden geschaald naar exact dezelfde output met behulp van exact dezelfde procesparameters. Dit maakt ultrasoon ultrasoon ideaal voor risicovrije haalbaarheidstesten, procesoptimalisatie en de daaropvolgende implementatie in de commerciële productie. Neem contact met ons op om te weten te komen hoe u door middel van ultrasoon ultrasoon ultrasoon kunt produceren.

Hoogste kwaliteit – Ontworpen en geproduceerd in Duitsland

Als familiebedrijf en familiebedrijf geeft Hielscher prioriteit aan de hoogste kwaliteitsnormen voor zijn ultrasone processors. Alle ultrasoonmakers zijn ontworpen, vervaardigd en grondig getest in ons hoofdkantoor in Teltow in de buurt van Berlijn, Duitsland. Robuustheid en betrouwbaarheid van Hielscher's ultrasone apparatuur maken het een werkpaard in uw productie. 24/7 bediening onder volle belasting en in veeleisende omgevingen is een natuurlijk kenmerk van hielscher's high-performance mixers.

Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators: