Tradycyjne wydobycie cynamonu jest czasochłonne i stosunkowo nieefektywne. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest prostą, ale bardzo wydajną techniką intensyfikującą proces, która skraca czas ekstrakcji do kilku godzin i jednocześnie zwiększa wydajność cynamonowego olejku eterycznego.

Ulepszona ekstrakcja cynamonu za pomocą ultrasonografii

Tradycyjna ekstrakcja cynamonowego olejku eterycznego odbywa się poprzez destylację parową kory i liści cynamonu. Tradycyjna destylacja parowa jest bardzo powolna i czasochłonna. Im wyższa docelowa wydajność olejku cynamonowego, tym dłuższa jest destylacja parowa, co oznacza, że destylacja parowa w czajniku z liśćmi cynamonu może trwać do 12 godzin, podczas gdy destylacja parowa kory cynamonu może trwać ponad 24 godziny. Ekstrakcja ultradźwiękowa rozbija struktury komórkowe kory cynamonowej i liści, dzięki czemu olej cynamonowy jest szybko i całkowicie uwalniany. Ekstrakcja ultradźwiękowa znacznie przyspiesza destylację z parą wodną, skracając czas przetwarzania z pełnej doby do kilku godzin, zwiększając jednocześnie wydajność cynamonowego olejku eterycznego.
Ekstrakcja ultradźwiękowa uwalnia pełne spektrum aromatycznych związków cynamonu, w tym cynamaldehydu, linaloolu, eugenolu i kwasu cynamonowego. Uzyskanie pełnego spektrum ekstraktu wysokiej jakości związków olejków eterycznych jest powodem najwyższej jakości ultradźwiękowo ekstrahowanych olejków cynamonowych. Szczególnie cynamaldehyd, główny związek organiczny, nadaje cynamonowi charakterystyczny smak i zapach. Ponieważ sonizacja jest zabiegiem nietermicznym, związki olejków eterycznych nie ulegają degradacji termicznej. Dlatego też, w wyniku ekstrakcji ultradźwiękowej powstają olejki eteryczne o intensywnym aromacie, spełniające najwyższe standardy jakości.
Ekstrakcja ultradźwiękowa może być stosowana na korę cynamonową i liście. Olejek z liści cynamonu ma silniejszy zapach w porównaniu z olejkiem z kory. Liście cynamonu zawierają duże ilości eugenolu.

Dlaczego Ultradźwiękowa Ekstrakcja Excels Destylacja Parą Wodną

W celu wytworzenia olejków eterycznych z cynamonu w drodze destylacji parowej, olejki eteryczne muszą najpierw uwolnić się z matrycy roślinnej (tj. z komórek roślinnych w liściach cynamonu lub z kory). W destylacji parowej cynamonowy materiał roślinny jest gotowany do 24 godzin w kociołkach. Samo ciepło jest stosunkowo nieskuteczne w rozbijaniu struktur komórkowych i uwalnianiu uwięzionych w nich olejków eterycznych. Ogólnie rzecz biorąc, gotowanie nie uwalnia całkowicie uwięzionych olejków eterycznych, a większe ilości resztek są marnowane, ponieważ nie zostały one wyekstrahowane. Po procesie ekstrakcji termicznej następuje destylacja parowa. Dlatego też gotowana jest mieszanina dwóch niemieszających się ze sobą cieczy (tj. olejku eterycznego i wody). Mieszanina zaczyna się gotować, gdy ich łączne ciśnienie pary wynosi 760 mm Hg. Temperatura wrzenia mieszaniny wody i olejku eterycznego będzie więc niższa niż temperatura wrzenia każdego ze składników oddzielnie. Tradycyjna hydrodestylacja ma poważne wady: Długi proces wrzenia i gotowania na parze jest bardzo czasochłonny i energochłonny.
Ekstrakcja ultradźwiękowa działa poprzez kawitację akustyczną. Kawitacja akustyczna występuje wtedy, gdy fale ultradźwiękowe mocy łączą się w ciecz (np. zawiesinę składającą się z materiału botanicznego w rozpuszczalniku lub wodzie). Fale ultradźwiękowe przechodzą przez ciecz, powodując przemienne cykle wysoko- i niskociśnieniowe. Podczas cykli niskociśnieniowych powstają drobne pęcherzyki próżniowe (tzw. pęcherzyki kawitacyjne), które rosną przez kilka cykli ciśnieniowych. Przy określonej wielkości, gdy pęcherzyki nie są w stanie wchłonąć większej ilości energii, podczas cyklu wysokociśnieniowego implodują gwałtownie. Implozja pęcherzyków charakteryzuje się intensywnymi siłami kawitacyjnymi, w tym mikro-turbulencjami i strumieniami cieczy o prędkościach do 100m/s. Te kawitacyjne efekty ścinania znane są również jako efekty sonomechaniczne. Ekstrakcja ultradźwiękowa bioaktywnych cząsteczek jest spowodowana głównie efektami sonomechanicznymi: pobudzenie i turbulencje rozbijają komórki i sprzyjają masowemu przenoszeniu. Oznacza to, że bioaktywne molekuły, takie jak olejki eteryczne, polifenole, terpeny i kannabinoidy są uwalniane z matrycy komórek roślinnych do rozpuszczalnika.
Przewagą ekstrakcji ultradźwiękowej nad tradycyjną metodą wrzenia i destylacji z parą wodną jest stosunkowo wyższa ekstrakcja olejków eterycznych i innych związków organicznych w znacznie krótszym czasie. Wyższa wydajność ekstrakcji pozwala uniknąć marnotrawienia surowca i czyni ekstrakcję bardziej lukratywną. Oszczędność czasu i energii uzyskana w wyniku ekstrakcji ultradźwiękowej jest znaczna. Jako metoda nietermiczna, ekstrakcja ultradźwiękowa zapobiega degradacji związków wrażliwych na ciepło.
Łagodne temperatury i krótki czas obróbki to główne zalety ekstrakcji ultradźwiękowej, ponieważ zapobiegają termicznemu rozkładowi naturalnych ekstraktów. Dzięki temu ekstrakcja ultradźwiękowa jest bardzo wydajna, a przez to ultradźwięki dają olejki eteryczne najwyższej jakości.

Studia przypadków Ultradźwiękowej Ekstrakcji Cynamonu (Ultrasonic Cinnamon Extraction)

Badania i przemysł przyjęły już ekstrakcję ultradźwiękową do produkcji wysokiej jakości olejków eterycznych z wielu roślin, w tym liści cynamonu i kory.

Hydrodestylacja ultradźwiękowa cynamonu

Chen et al. (2020) zbadali ultrasonograficznie promowaną hydrodestylację i doszli do wniosku, że sonizacja znacznie poprawiła proces destylacji. Ultradźwiękowa destylacja z parą wodną zapewniła wyższą wydajność oleju cynamonowego w drastycznie skróconym czasie ekstrakcji. Analiza GC-MS wykazała, że hydrodestylacja wspomagana ultradźwiękami daje cenniejszy olejek eteryczny o dużej zawartości głównego związku trans-cynamaldehydu w porównaniu z tradycyjną hydrodystylacją. Skaningowy mikrograf elektronowy (SEM) potwierdził skuteczność sondycji do ekstrakcji olejku cynamonowego. Ponadto, analiza zużycia energii elektrycznej i emisji CO2 pokazuje, że proces hydrodystylacji wspomaganej ultradźwiękami jest bardziej ekonomiczny i przyjazny dla środowiska. Dlatego też Chen i in. podsumowują, że hydrodestylacja ze wspomaganiem ultradźwiękowym jest wydajną i ekologiczną technologią ekstrakcji olejku cynamonowego, która może poprawić ilość i jakość olejku cynamonowego.

Ultradźwiękowa ekstrakcja cynamonu przy użyciu rozpuszczalników głęboko eutektycznych

Ekstrakcja ultradźwiękowa przy użyciu głębokich rozpuszczalników eutektycznych okazała się doskonałą techniką do ekstrakcji wysokich plonów aldehydu trans-kinamonowego i kumaryny z kory cynamonowej.
metoda w optymalnych warunkach dała wyższą zawartość trans-cynamaldehydu i kumaryny niż metody konwencjonalne (refluks, soxhlet i maceracja) z wykorzystaniem rozpuszczalników organicznych (96% etanolu). Stwierdzono, że optymalne warunki dla ekstrakcji ultradźwiękowej przy użyciu naturalnych głębokich rozpuszczalników eutektycznych to kwas cholinowo-cytrynowy (ChCl-CA) z 40% dodatkiem wody i 30-minutowym czasem ekstrakcji w celu ekstrakcji trans-kinnamaldehydu (9,24 ± 0,01 mg/g) i kumaryny (11,6 ± 0,11 mg/g) z kory cynamonowej (C. burmannii Blume). Należy przeprowadzić dalsze badania w celu zbadania aktywności farmakologicznej aldehydu trans-kinamaldehydu i kumaryny z kory cynamonowej. (por. Aryati i in. 2020)

Obraz powierzchni kory cynamonowej z zastosowaniem skaningowej mikroskopii elektronowej w powiększeniu 1000x; wysuszony proszek a); po maceracji ekstrakcja b); po ekstrakcji refluksowej c); po ekstrakcji Soxhleta d); po ekstrakcji przy użyciu NADES-UAE ChCl-CA e).
badanie i obraz Aryati i inni 2020 r.

Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe o wysokiej wydajności

Ekstrakcja ultradźwiękowa to niezawodna technologia przetwarzania, która ułatwia i przyspiesza produkcję wysokiej jakości olejków eterycznych. Portfolio firmy Hielscher Ultrasonics obejmuje pełen zakres od kompaktowych laboratoryjnych ultrasonografów do przemysłowych systemów ekstrakcji. W ten sposób firma Hielscher może zaoferować Państwu ultrasonograf najbardziej odpowiedni dla przewidywanej wydajności procesu. Nasi długoletni doświadczeni pracownicy pomogą Państwu począwszy od badań wykonalności i optymalizacji procesu aż do instalacji Państwa instalacji ultradźwiękowej na końcowym poziomie produkcji.
Niewielkie rozmiary naszych ekstraktorów ultradźwiękowych, jak również ich wszechstronność w zakresie możliwości instalacyjnych sprawiają, że nadają się one nawet do małych zakładów przetwórczych. Procesory ultradźwiękowe są instalowane na całym świecie w zakładach produkujących żywność, farmację i suplementy diety.

Hielscher Ultrasonics – Wyrafinowane urządzenia ekstrakcyjne

Portfolio produktów firmy Hielscher Ultrasonics obejmuje pełną gamę wysokowydajnych ekstraktorów ultradźwiękowych od małej do dużej skali. Dodatkowe akcesoria pozwalają na łatwy montaż najbardziej odpowiedniej konfiguracji urządzenia ultradźwiękowego dla Państwa procesu ekstrakcji. Optymalna konfiguracja urządzenia ultradźwiękowego zależy od przewidywanej wydajności, objętości, surowca, procesu wsadowego lub inline oraz czasu.

Batch i Inline

Ultradźwięki firmy Hielscher mogą być stosowane do przetwarzania wsadowego i ciągłego. Ultradźwiękowe przetwarzanie wsadowe jest idealne do testowania procesów, optymalizacji i produkcji na poziomie od małego do średniego rozmiaru. W przypadku produkcji dużych ilości roślin (np. liści cynamonu i kory), przetwarzanie w linii produkcyjnej może być bardziej korzystne. Dozowanie wymaga jedynie bardzo prostej konfiguracji, jest jednak bardziej czasochłonne i pracochłonne. Ciągły proces ekstrakcji w linii produkcyjnej wymaga skomplikowanej konfiguracji. – składający się z pompy, węży lub rur i zbiorników - ale jest bardziej wydajny, szybszy i wymaga znacznie mniejszego nakładu pracy. Firma Hielscher Ultrasonics posiada najbardziej odpowiedni zestaw odciągowy dla Twojej wydajności i celów technologicznych.

Ekstraktory ultradźwiękowe dla każdej pojemności produktu

Asortyment produktów Hielscher Ultrasonics obejmuje pełne spektrum procesorów ultradźwiękowych, począwszy od kompaktowych laboratoryjnych ultrasonografów, poprzez systemy stacjonarne i pilotażowe, aż po w pełni przemysłowe procesory ultradźwiękowe o wydajności umożliwiającej przetwarzanie ciężarówek na godzinę. Pełna gama produktów pozwala nam zaoferować Państwu najbardziej odpowiedni ekstraktor ultradźwiękowy dla Państwa surowca, wydajności procesu i celów produkcyjnych.
Ultradźwiękowe systemy stacjonarne są idealne do badań wykonalności i optymalizacji procesów. Liniowe skalowanie w oparciu o ustalone parametry procesowe umożliwia bardzo łatwe zwiększenie mocy przerobowych z mniejszych partii do w pełni komercyjnej produkcji. Skalowanie może być wykonane przez zainstalowanie mocniejszego urządzenia do ekstrakcji ultradźwiękowej lub przez połączenie kilku ultrasonografów równolegle. Dzięki UIP16000 firma Hielscher oferuje najmocniejszą na świecie ekstraktorykę ultradźwiękową.

Precyzyjnie regulowane amplitudy dla uzyskania optymalnych wyników

Wszystkie ultradźwięki firmy Hielscher są precyzyjnie sterowane i dzięki temu niezawodnie pracują z końmi roboczymi w produkcji. Amplituda jest jednym z kluczowych parametrów procesu, który wpływa na efektywność i skuteczność ekstrakcji ultradźwiękowej olejków eterycznych z cynamonu.
Wszystkie ultradźwięki Hielscher Ultrasonics’ Procesory pozwalają na precyzyjne ustawienie amplitudy. Sonotrody i klaksony wzmacniające są akcesoriami pozwalającymi na modyfikację amplitudy w jeszcze szerszym zakresie. Przemysłowe procesory ultradźwiękowe firmy Hielscher mogą dostarczać bardzo duże amplitudy i zapewnić wymaganą intensywność ultradźwiękową dla wymagających zastosowań. Amplitudy do 200µm można z łatwością pracować w trybie ciągłym w trybie 24/7.
Precyzyjne ustawienia amplitudy i stałe monitorowanie parametrów procesu ultradźwiękowego za pomocą inteligentnego oprogramowania dają możliwość leczenia liści cynamonu i kory przy użyciu najbardziej efektywnych warunków ultradźwiękowych. Optymalna syrenacja dla uzyskania najlepszych wyników ekstrakcji!
Wytrzymałość sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 w trudnych warunkach pracy i w wymagającym otoczeniu. To sprawia, że urządzenia ultradźwiękowe firmy Hielscher są niezawodnym narzędziem pracy, spełniającym Państwa wymagania w zakresie odciągu.

Łatwe, wolne od ryzyka testowanie

Procesy ultradźwiękowe mogą być całkowicie liniowo skalowane. Oznacza to, że każdy wynik uzyskany za pomocą laboratorium lub stacjonarnego ultrasonografu może być skalowany na dokładnie taką samą wydajność przy użyciu dokładnie takich samych parametrów procesu. Dzięki temu ultradźwięki nadają się idealnie do bezinwazyjnych testów wykonalności, optymalizacji procesów i późniejszego wdrożenia do produkcji komercyjnej. Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się, w jaki sposób ultradźwięki mogą zwiększyć produkcję ekstraktu cynamonowego.

Najwyższa jakość – Zaprojektowane i wyprodukowane w Niemczech

Jako firma rodzinna i rodzinna, Hielscher priorytetowo traktuje najwyższe standardy jakości dla swoich procesorów ultradźwiękowych. Wszystkie ultrasonicators są zaprojektowane, wyprodukowane i dokładnie przetestowane w naszej siedzibie w Teltowie koło Berlina, Niemcy. Solidność i niezawodność ultradźwiękowego sprzętu Hielschera sprawiają, że jest to koń roboczy w Twojej produkcji. Praca 24/7 przy pełnym obciążeniu i w wymagających środowiskach jest naturalną cechą wysokowydajnych mieszalników Firmy Hielscher.

Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators: