Turbo-extractie van kaneel met ultrasone trillingen

Traditionele kaneelextractie is tijdrovend en relatief inefficiënt. Ultrasone extractie is een eenvoudige, maar zeer efficiënte procesintensiveringstechniek die de extractietijd verkort tot een paar uur en tegelijkertijd de opbrengst aan essentiële kaneelolie verhoogt.

Verbeterde kaneelextractie met ultrasone trillingen

De traditionele extractie van essentiële olie van kaneel wordt bereikt door stoomdestillatie van kaneelschors en -bladeren. De traditionele stoomdestillatie is erg langzaam en tijdrovend. Hoe hoger de beoogde opbrengst van kaneelolie, hoe langer de stoomdestillatie, wat betekent dat de stoomdestillatie van een ketel kaneelbladeren tot 12 uur kan duren, terwijl de stoomdestillatie van kaneelschors meer dan 24 uur kan duren. Ultrasone extractie breekt de celstructuren van de kaneelschors en -bladeren, zodat de kaneelolie snel en volledig vrijkomt. Ultrasone extractie versnelt de stoomdestillatie aanzienlijk, waardoor de verwerkingstijd wordt verkort van een hele dag tot een paar uur, terwijl de opbrengst aan essentiële kaneelolie toeneemt.
Ultrasone extractie maakt het volledige spectrum van aromatische kaneelverbindingen vrij, waaronder cinnamaldehyde, linalool, eugenol en kaneelzuur. De superieure kwaliteit van ultrasoon geëxtraheerde kaneelolie is te danken aan het feit dat een extract met een volledig spectrum van hoogwaardige essentiële olieverbindingen wordt verkregen. Vooral cinnamaldehyde, de belangrijkste organische verbinding die kaneel zijn kenmerkende smaak en geur geeft. Omdat ultrasone extractie een niet-thermische behandeling is, wordt voorkomen dat de essentiële olieverbindingen thermisch worden afgebroken. Daarom produceert ultrasone extractie aroma-intense essentiële oliën die aan de hoogste kwaliteitsnormen voldoen.
Ultrasone extractie kan worden toegepast op kaneelschors en -bladeren. Kaneelbladolie heeft een sterkere geur dan bastolie. Kaneelbladeren bevatten grote hoeveelheden eugenol.

Waarom ultrasone extractie stoomdestillatie overtreft

Om essentiële oliën uit kaneel te produceren via stoomdestillatie, moeten de essentiële oliën eerst vrijkomen uit de plantmatrix (d.w.z. de plantencellen in de kaneelbladeren of -schors). Bij stoomdestillatie wordt het plantmateriaal van kaneel tot 24 uur in ketels gekookt. Hitte alleen is relatief inefficiënt in het breken van de celstructuren en het vrijmaken van de ingesloten essentiële oliën. Over het algemeen laat koken de ingesloten essentiële oliën niet volledig vrij en worden grotere hoeveelheden restoliën verspild, omdat ze niet geëxtraheerd werden. Na het hitte-extractieproces vindt de stoomdestillatie plaats. Daarom wordt een mengsel van twee niet-mengbare 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 liggen dan het kookpunt van beide componenten afzonderlijk. De traditionele hydrodistillatie heeft grote nadelen: Het lange kook- en stoomproces kost veel tijd en energie.
Ultrasone extractie werkt door middel van akoestische cavitatie. Akoestische cavitatie treedt op wanneer krachtige ultrasone geluidsgolven worden gekoppeld aan een vloeistof (bijvoorbeeld een suspensie bestaande uit botanisch materiaal in een oplosmiddel of water). De ultrasone golven bewegen zich door de vloeistof en veroorzaken afwisselend hoge-druk/lage-druk cycli. Tijdens lagedrukcycli ontstaan minuscule vacuümbelletjes (zogenaamde cavitatiebelletjes) die gedurende meerdere drukcycli groeien. Bij een bepaalde grootte, wanneer de bellen niet meer energie kunnen absorberen, imploderen ze heftig tijdens een hogedrukcyclus. De bellenimplosie wordt gekenmerkt door intense cavitatiekrachten, waaronder microturbulenties en vloeistofstromen met snelheden tot 100 m/s. Deze cavitatie-schuifeffecten staan ook bekend als sonomechanische effecten. Ultrasone extractie van bioactieve moleculen wordt voornamelijk veroorzaakt door sonomechanische effecten: de agitatie en turbulentie verstoren de cellen en bevorderen de massaoverdracht. Dit betekent dat de bioactieve moleculen zoals essentiële oliën, polyfenolen, terpenen en cannabinoïden vrijkomen uit de matrix van de plantencel in het oplosmiddel.
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 extractieopbrengsten voorkomen verspilling van grondstoffen en maken de extractie lucratiever. Ultrasone extractie levert een aanzienlijke tijd- en energiebesparing op. Als niet-thermische methode voorkomt ultrasone extractie dat warmtegevoelige verbindingen worden aangetast door hitte.
De milde temperaturen en korte verwerkingstijd zijn belangrijke voordelen van ultrasone extractie omdat thermische ontbinding van de natuurlijke extracten wordt voorkomen. Dit maakt ultrasone extractie zeer efficiënt en daarom geeft sonicatie etherische oliën van superieure kwaliteit.

Praktijkvoorbeelden van ultrasone kaneelextractie

Onderzoek en industrie hebben al gebruik gemaakt van ultrasone extractie voor de productie van hoogwaardige essentiële oliën van veel plantaardige producten, waaronder kaneelbladeren en -schors.

Ultrasone hydrodistillatie van kaneel

Chen et al. (2020) onderzochten de ultrasoon gestimuleerde hydrodistillatie en concludeerden dat sonificatie het destillatieproces aanzienlijk verbeterde. Ultrasone stoomdestillatie leverde een hogere opbrengst kaneelolie op binnen een drastisch kortere extractietijd. Met behulp van GC-MS-analyse toonden ze aan dat de ultrasoon geassisteerde hydrodistillatie waardevollere essentiële olie opleverde met een hoog gehalte aan de hoofdverbinding trans-cinnamaldehyde in vergelijking met de traditionele hydrodistillatie. Scanning electron micrograph (SEM) bevestigde de efficiëntie van sonicatie voor de extractie van kaneelolie. Bovendien toont de analyse van het elektriciteitsverbruik en de CO2-uitstoot aan dat het ultrasoon geassisteerde hydrodistillatieproces de meest economische en milieuvriendelijke aanpak is. Daarom concluderen Chen et al. dat ultrasoon geassisteerde hydrodistillatie een efficiënte en groene technologie is voor de extractie van essentiële kaneelolie, die de kwantiteit en kwaliteit van kaneelolie kan verbeteren.

Ultrasone kaneelextractie met diepe eutectische oplosmiddelen

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

De oppervlakteafbeelding van kaneelschors met behulp van rasterelektronenmicroscopie 1000x vergroting; gedroogd poeder (a); na maceratie-extractie (b); na reflux-extractie (c); na Soxhlet-extractie (d); na extractie met NADES-UAE ChCl-CA (e).
studie en foto van Aryati et al. 2020

Ultrasone afzuigers met hoge prestaties

Ultrasone extractie is een betrouwbare verwerkingstechnologie die de productie van hoogwaardige etherische oliën vergemakkelijkt en versnelt. De portfolio van Hielscher Ultrasonics omvat het volledige bereik van compacte laboratorium ultrasone apparaten tot industriële extractiesystemen. Hierdoor kunnen wij bij Hielscher u de meest geschikte ultrasoonapparaat aanbieden voor de door u beoogde procescapaciteit. Onze ervaren medewerkers begeleiden u van haalbaarheidstests en procesoptimalisatie tot de installatie van uw ultrasoon systeem op eindproductieniveau.
Dankzij het kleine oppervlak en de veelzijdige installatiemogelijkheden passen onze ultrasone extractoren zelfs in verwerkingsfaciliteiten met weinig ruimte. Ultrasone processors worden wereldwijd geïnstalleerd in productiefaciliteiten voor voedingsmiddelen, farmaceutica en voedingssupplementen.

Hielscher Ultrasonics – Geavanceerde extractieapparatuur

Het productassortiment van Hielscher Ultrasonics omvat het volledige scala aan hoogwaardige ultrasone extractors, van klein- tot grootschalig. Met extra accessoires kunt u eenvoudig de meest geschikte ultrasoon apparaatconfiguratie voor uw extractieproces samenstellen. De optimale ultrasoonopstelling is afhankelijk van de beoogde capaciteit, het volume, de grondstof, het batch- of inline-proces en de tijdlijn.

Batch en inline

Hielscher ultrasone machines kunnen worden gebruikt voor batch- en continue doorstroomverwerking. Ultrasone batchverwerking is ideaal voor het testen en optimaliseren van processen en voor kleine tot middelgrote producties. Voor de productie van grote hoeveelheden plantaardige producten (bijv. kaneelbladeren en -schors) kan inline verwerking voordeliger zijn. Hoewel batching slechts een zeer eenvoudige opstelling vereist, is het tijd- en arbeidsintensiever. Een continu inline extractieproces vereist een geavanceerde opstelling – bestaande uit een pomp, slangen of leidingen en tanks -, maar het is efficiënter, sneller en vereist aanzienlijk minder arbeid. Hielscher Ultrasonics heeft de meest geschikte extractieopstelling voor uw extractievolume en procesdoelen.

Ultrasone afzuigers voor elke productcapaciteit

Het productassortiment van Hielscher Ultrasonics omvat het volledige spectrum van ultrasone processors, van compacte laboratorium-ultrasone processors via bench-top en pilot-systemen tot volledig industriële ultrasone processors met de capaciteit om vrachtwagenladingen per uur te verwerken. Dankzij het volledige productassortiment kunnen wij u de meest geschikte ultrasone extractor bieden voor uw grondstof, procescapaciteit en productiedoelen.
Ultrasone benchtopsystemen zijn ideaal voor haalbaarheidstests en procesoptimalisatie. Lineaire schaalvergroting op basis van vastgestelde procesparameters maakt het heel eenvoudig om de verwerkingscapaciteit te verhogen van kleinere partijen tot volledig commerciële productie. Opschalen kan door een krachtigere ultrasone extractoreenheid te installeren of door meerdere ultrasone apparaten parallel te schakelen. Met de UIP16000 biedt Hielscher de krachtigste ultrasone extractor ter wereld.

Nauwkeurig regelbare amplitudes voor optimale resultaten

Alle Hielscher ultrasone apparaten zijn nauwkeurig regelbaar en daardoor betrouwbare werkpaarden in de productie. De amplitude is een van de cruciale procesparameters die de efficiëntie en effectiviteit van ultrasone extractie van etherische oliën uit kaneel beïnvloeden.
Alle Hielscher Ultrageluid’ Met processors kan de amplitude nauwkeurig worden ingesteld. Sonotrodes en boosterhoorns zijn accessoires waarmee de amplitude in een nog breder bereik kan worden aangepast. De industriële ultrasoonprocessoren van Hielscher kunnen zeer hoge amplitudes leveren en de vereiste ultrasone intensiteit leveren voor veeleisende toepassingen. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7 bedrijf.
Nauwkeurige amplitude-instellingen en de permanente bewaking van de ultrasone procesparameters via slimme software geven je de mogelijkheid om je kaneelbladeren en -schors te behandelen met de meest effectieve ultrasone omstandigheden. Optimale sonicatie voor de beste extractieresultaten!
Dankzij de robuustheid van Hielscher's ultrasoonapparatuur kan deze 24/7 worden gebruikt bij zware belasting en in veeleisende omgevingen. Dit maakt de ultrasoonapparatuur van Hielscher tot een betrouwbaar werkinstrument dat voldoet aan uw extractie-eisen.

Gemakkelijk en zonder risico testen

Ultrasone processen kunnen volledig lineair worden geschaald. Dit betekent dat elk resultaat dat u hebt bereikt met een laboratorium- of tafelmodel ultrasoonapparaat, kan worden geschaald naar exact dezelfde uitvoer met exact dezelfde procesparameters. Dit maakt ultrasoontechniek ideaal voor risicovrije haalbaarheidstests, procesoptimalisatie en daaropvolgende implementatie in commerciële productie. Neem contact met ons op om te ontdekken hoe ultrasoonbehandeling uw productie van kaneelextract kan verhogen.

Hoogste kwaliteit – Ontworpen en geproduceerd in Duitsland

Als familiebedrijf geeft Hielscher de hoogste kwaliteitsnormen voor zijn ultrasoonprocessoren. Alle ultrasoonapparaten worden ontworpen, geproduceerd en grondig getest in ons hoofdkantoor in Teltow bij Berlijn, Duitsland. De robuustheid en betrouwbaarheid van Hielscher's ultrasoonapparatuur maken het tot een werkpaard in uw productie. 24/7 werking onder volle belasting en in veeleisende omgevingen is een natuurlijke eigenschap van Hielscher's hoogwaardige mengers.

De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines: