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Extração de alecrim com ultra-sons de potência

O alecrim é uma erva perfumada, sempre-verde, rica em compostos bioactivos e óleos essenciais, que são utilizados em produtos medicinais, alimentares e cosméticos. A extração ultra-sónica é uma técnica suave, mas altamente eficiente para isolar compostos bioactivos e óleos essenciais de alecrim e outras ervas. A extração ultra-sónica dá rendimentos mais elevados e qualidade de extrato superior dentro de um curto período de processamento.

Produção de extrato de alecrim com ultra-sons

extração ultra-sónica de ervas de alecrimUltrasonicators são altamente eficientes quando se trata de produção de extractos botânicos. O ultrassom é uma técnica de extração suave, não térmica, que permite um processamento suave e isolamento de moléculas bioativas delicadas de plantas. Como a sonicação aplica apenas forças puramente mecânicas, evita-se a danificação de moléculas sensíveis ao calor. Isto permite preparar um extrato de espetro completo contendo numerosos compostos bioactivos, que interagem uns com os outros e resultam no chamado efeito de comitiva. Por exemplo, o extrato ultrassónico de alecrim contém quantidades elevadas de moléculas bioactivas, como o ácido carnósico, o carnosol, o ácido rosmarínico, o ácido oleanólico, o ácido ursólico, a cânfora, o 1,8-cineol, o ácido p-cumárico e o ácido cafeico.
Para produzir um extrato de alecrim, os compostos bioactivos são isolados das folhas em forma de agulha da planta do alecrim (Salvia rosmarinus, Rosmarinus officinalis). É habitualmente utilizado como conservante natural e agente aromatizante nas indústrias alimentar e cosmética.
 

A extração botânica por ultra-sons proporciona rendimentos mais elevados. O homogeneizador Hielscher UIP2000hdT, 2000 watts, é suficientemente potente para extrair facilmente lotes de 10 litros a 120 litros.

Extração ultra-sónica de plantas - Lote de 30 litros / 8 galões

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Sonda de ultra-sons para a extração de compostos bioactivos e óleos essenciais de ervas mediterrânicas como o alecrim, os orégãos e o tomilho.

Extrator ultrassónico UP400St para a extração de compostos bioactivos do alecrim.

 

O vídeo mostra um processo de extração utilizando o sonicador de sonda Hielscher UP400St para a extração de alecrim cortado e seco numa mistura de água/etanol sob temperaturas frias. O Hielscher UP400St é um processador de ultra-sons de alto desempenho concebido para várias aplicações, incluindo a preparação de amostras e processos de extração.

Extração de alecrim utilizando um homogeneizador de ultra-sons UP400St

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O extrato de alecrim contém vários compostos bioactivos, incluindo antioxidantes como o ácido carnósico e o ácido rosmarínico, que demonstraram ter propriedades anti-inflamatórias, antimicrobianas e anticancerígenas. Estas propriedades tornam o extrato de alecrim útil para preservar a frescura e a qualidade dos produtos alimentares, bem como para proporcionar potenciais benefícios para a saúde em suplementos dietéticos e remédios naturais.
Na indústria alimentar, o extrato de alecrim é frequentemente adicionado a carnes processadas, produtos de pastelaria e snacks para prolongar o seu prazo de validade e evitar a oxidação. É também utilizado como agente aromatizante natural em molhos, temperos e marinadas.
Na indústria cosmética, o extrato de alecrim é utilizado em produtos de cuidados da pele e do cabelo devido às suas propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias, que podem ajudar a proteger e a nutrir a pele e o cabelo. É também utilizado como fragrância natural e corante em alguns produtos cosméticos.

Vantagens da extração botânica por ultra-sons

  • rendimentos mais elevados
  • extração não térmica e suave
  • tempo de processamento mais curto
  • evita produtos químicos tóxicos
  • redução do consumo de solventes
  • utilizar o solvente da sua preferência
  • Poupança de energia
  • Amigo do ambiente
As ondas de ultra-sons de alta intensidade geram cavitação acústica. A cavitação ultra-sónica rompe as paredes celulares e aumenta a transferência de massa, promovendo assim a extração de metabolitos secundários de materiais vegetais.

O mecanismo de rutura da parede celular (a) quebra da parede celular devido à cavitação. (b) difusão do solvente na estrutura celular.
(Gráfico adaptado de Shirsath et al., 2012)

Como funciona a produção de extrato de alecrim com um ultrassom de tipo sonda?

A produção de extrato de alecrim utilizando um ultrassom de tipo sonda envolve normalmente as seguintes etapas:

  1. Preparação do alecrim: As folhas de alecrim são limpas, secas e moídas até se tornarem um pó fino.
  2. Extração: O pó de alecrim moído é misturado com um solvente, como o etanol ou a água, e a mistura é submetida a ultra-sons utilizando um ultrassom de tipo sonda. O aparelho de ultra-sons utiliza ondas sonoras de alta frequência para criar bolhas de cavitação, que ajudam a decompor o material vegetal e a libertar os compostos activos.
  3. Filtragem: A mistura é filtrada para remover qualquer material vegetal remanescente, deixando para trás um extrato líquido.
  4. Concentração: O extrato líquido é concentrado utilizando um evaporador rotativo ou outro método adequado, para aumentar a concentração dos compostos activos.
  5. Secagem: O extrato concentrado é seco por um método adequado, como a secagem por pulverização ou a liofilização (liofilização), a fim de produzir um extrato sob a forma de pó seco.
  6. Embalagem: O pó seco é então embalado e armazenado num local fresco e seco até estar pronto a ser utilizado.

A utilização de um ultrassom do tipo sonda no processo de extração permite uma extração mais eficiente e eficaz dos compostos activos das folhas de alecrim, resultando num extrato de maior qualidade e com uma maior concentração de compostos benéficos. Além disso, este método pode ser usado em grande escala, tornando-o adequado para a produção comercial. Os ultrasonicators de Hielscher permitem o controle preciso dos parâmetros do processo e o scale-up linear do processo da extração a todo o volume desejado.

As ondas de ultrassom geradas por um ultrasonicador do tipo sonda melhoram significativamente o isolamento de compostos bioativos de ervas como o alecrim.

Extrator ultrassónico UIP1000hdT para a extração descontínua de alecrim.

Homogeneizador ultrassónico UP400St para a extração por lotes agitados de produtos botânicos.

Extração ultra-sônica de Botanicals - Lote de 8 litros - Ultrasonicator UP400St

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Superioridade cientificamente comprovada da extração ultra-sónica do alecrim

No seu relatório de investigação científica, Dhoubi et al. (2020) investigam o impacto de diferentes métodos de extração na composição química e na potência antioxidante dos extractos de Rosmarinus officinalis L.. Eles comparam três métodos de extração: extração de fluido supercrítico, extração assistida por ultrassom (UAE) usando o ultrasonicator Hielscher UIP1000hdT, e extração assistida por micro-ondas (MAE).

Destaques do estudo:

  • Os autores verificaram que o método de extração afectava significativamente a composição química e o poder antioxidante dos extractos de alecrim. Quando comparada com as outras duas técnicas de extração de fluido supercrítico e de micro-ondas, a extração assistida por ultra-sons deu melhores resultados.
  • O extrato ultrassónico de alecrim com etanol era muito rico em polifenóis.
  • Com a sonicação, foi observada uma maior capacidade antioxidante num curto período de extração (10 minutos).

Protocolo de extração ultra-sónica de alecrim

A extração assistida por ultra-sons foi realizada num ultrasonicador do tipo sonda utilizando um sonotrodo (UIP1000hd, Hielscher Ultrasonics, ver imagem abaixo). Uma mistura de alecrim em pó e etanol absoluto (1:3 p/v) foi colocada num reator de camisa dupla e exposta a ultra-sons a 750 W durante 10 min. A temperatura de extração foi regulada a 25°C. O extrato ultrassónico foi centrifugado a 4000 rpm durante 10 min. O sobrenadante foi removido e concentrado sob vácuo utilizando um evaporador de vácuo rotativo.

Configuração de extração ultra-sónica utilizando o ultrasonicator tipo sonda Hielscher UIP1000hdT para extração em lote de produtos botânicos.

Configuração da extração ultra-sónica utilizando o Ultrassonicador tipo sonda Hielscher UIP1000hdT para extração por lotes de substâncias botânicas.
(imagem: © Petigny et al., 2013)

Especificamente, a extração ultra-sónica produziu extractos com concentrações mais elevadas de compostos fenólicos totais, flavonóides e carotenóides, bem como uma maior atividade antioxidante, em comparação com a maceração. Além disso, a extração ultra-sônica foi métodos mais eficientes, produzindo maiores rendimentos de extrato em um período de tempo mais curto.
Os autores concluem que a escolha do método de extração é um fator importante a considerar na produção de extractos de alecrim para utilização nas indústrias alimentar, cosmética e farmacêutica. A extração por ultra-sons é um método de extração promissor que pode produzir extractos mais potentes e eficientes com rendimentos mais elevados.
A equipa de investigação concluiu que “Entre os extractos estudados, o alecrim extraído por ultra-sons apresentou uma maior atividade antioxidante de acordo com ambos os ensaios de atividade antioxidante. Isto foi relacionado com o maior teor de fenólicos totais e, em particular, com o teor de ácido carnósico e ácido rosmarínico. Além disso, testado em células humanas de fibroblastos expostas ao stress oxidativo, o nosso extrato ultrassónico apresentou uma forte atividade antioxidante em comparação com o ácido gálico e a N-acetilcisteína. Assim, com o objetivo de substituir os antioxidantes sintéticos, o nosso extrato de alecrim ultrassonicamente preparado, uma fonte natural de antioxidantes, pode ser de interesse para várias aplicações industriais.”

A extração ultra-sónica de alecrim (Rosmarinus officinalis) dá maiores rendimentos de antioxidantes.

Atividade antioxidante dos extractos de alecrim. Colunas azuis: a 60°C utilizando água destilada; Colunas cor de laranja: após tratamento ultrassónico.
(estudo e gráfico: Suchkova et al., 2021)

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Ultrasonicators de alto desempenho para a extração de alecrim e ervas

A Hielscher Ultrasonics fabrica e fornece ultrasonicadores de alto desempenho em qualquer potência e tamanho. A nossa gama de homogeneizadores e extractores ultra-sónicos vai desde dispositivos portáteis de mão até sistemas de produção totalmente industriais para o processamento em linha de grandes volumes à escala comercial.

Conceção, fabrico e consultoria – Qualidade fabricada na Alemanha

Os ultrassons Hielscher são conhecidos pelos seus elevados padrões de qualidade e design. A robustez e a facilidade de operação permitem a integração harmoniosa dos nossos ultrassons nas instalações industriais. As condições difíceis e os ambientes exigentes são facilmente controlados pelos ultrassons Hielscher.

A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e dá especial ênfase aos ultrassons de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os ultrassons da Hielscher estão em conformidade com a CE e cumprem os requisitos da UL, CSA e RoHs.
Contacte-nos agora! O nosso pessoal técnico, com formação e experiência de longa data, terá todo o prazer em discutir consigo o seu processo de extração e recomendar-lhe o extrator de ultra-sons mais adequado!

O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:

Volume do lote caudal Dispositivos recomendados
1 a 500mL 10 a 200mL/min UP100H
10 a 2000mL 20 a 400mL/min UP200Ht, UP400ST
0.1 a 20L 0.2 a 4L/min UIP2000hdT
10 a 100L 2 a 10L/min UIP4000hdt
15 a 150L 3 a 15L/min UIP6000hdT
n.d. 10 a 100L/min UIP16000
n.d. maior grupo de UIP16000

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Os homogeneizadores ultra-sónicos de alto cisalhamento são utilizados em laboratório, bancada, piloto e processamento industrial.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração à escala laboratorial, piloto e industrial.



Literatura / Referências


Ultrassom de alto desempenho! A gama de produtos da Hielscher abrange todo o espectro, desde o ultrasonicator de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos totalmente industriais.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho a partir de laboratório para dimensão industrial.

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