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Turbo extração de canela com ultrassom

A extração tradicional da canela é morosa e relativamente ineficaz. A extração por ultra-sons é uma técnica de intensificação do processo simples, mas altamente eficiente, que reduz o tempo de extração para algumas horas e aumenta simultaneamente o rendimento do óleo essencial de canela.

Melhoria da extração de canela com ultra-sons

Casca de canela e pó para extração ultra-sónica de óleo essencial de canela.A extração tradicional do óleo essencial de canela é obtida por destilação a vapor da casca e das folhas da canela. A destilação tradicional a vapor é muito lenta e demorada. Quanto maior for o rendimento pretendido de óleo de canela, mais longa será a destilação a vapor, o que significa que a destilação a vapor de uma chaleira de folhas de canela pode demorar até 12 horas, enquanto a destilação a vapor da casca de canela pode demorar mais de 24 horas. A extração por ultra-sons rompe as estruturas celulares da casca e das folhas de canela para que o óleo de canela seja libertado rápida e completamente. A extração por ultra-sons acelera significativamente a destilação a vapor, encurtando o tempo de processamento de um dia inteiro para algumas horas, aumentando simultaneamente o rendimento do óleo essencial de canela.
A extração por ultra-sons liberta todo o espetro de compostos aromáticos da canela, incluindo o cinamaldeído, o linalol, o eugenol e o ácido cinâmico. Dar um extrato de espetro completo de compostos de óleo essencial de alta qualidade é a razão para a qualidade superior dos óleos de canela extraídos por ultra-sons. Especialmente o cinamaldeído, o principal composto orgânico que dá à canela o seu sabor e aroma caraterísticos. Como a sonicação é um tratamento não térmico, os compostos do óleo essencial são impedidos de sofrer degradação térmica. Por conseguinte, a extração por ultra-sons produz óleos essenciais intensos em termos de aroma que satisfazem os mais elevados padrões de qualidade.
A extração por ultra-sons pode ser aplicada à casca e às folhas da canela. O óleo da folha de canela tem um aroma mais forte quando comparado com o óleo da casca. As folhas de canela contêm grandes quantidades de eugenol.

Vantagens da extração ultra-sónica de canela

  • rendimentos mais elevados
  • Qualidade superior
  • extração rápida
  • Temperatura mais baixa
  • Económico
A extração por ultra-sons proporciona um rendimento superior de óleo essencial de canela num processo rápido

extrator ultrassónico UIP4000hdt para extração contínua de canela

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Porque é que a extração por ultra-sons é melhor do que a destilação a vapor

Para produzir óleos essenciais de canela através da destilação a vapor, os óleos essenciais devem primeiro libertar-se da matriz vegetal (ou seja, das células vegetais das folhas ou da casca da canela). Na destilação a vapor, o material vegetal da canela é fervido durante 24 horas em caldeiras. O calor, por si só, é relativamente ineficaz para romper as estruturas celulares e libertar os óleos essenciais aprisionados. Geralmente, a fervura não liberta completamente os óleos essenciais retidos e são desperdiçadas grandes quantidades de óleos residuais, uma vez que não foram extraídos. Após o processo de extração pelo calor, procede-se à destilação a vapor. Assim, uma mistura de dois líquidos imiscíveis (isto é, óleo essencial e água) é fervida. A mistura começa a ferver quando a sua pressão de vapor combinada é igual a 760 mm Hg. O ponto de ebulição de uma mistura de água e óleo essencial será, portanto, inferior ao ponto de ebulição de cada um dos componentes separadamente. A hidrodestilação tradicional tem grandes desvantagens: O longo processo de ebulição e vaporização consome muito tempo e energia.
A extração ultra-sónica funciona por cavitação acústica. A cavitação acústica ocorre quando ondas de ultra-sons de potência são acopladas a um líquido (por exemplo, uma suspensão constituída por material botânico num solvente ou água). As ondas ultra-sónicas viajam através do líquido causando ciclos alternados de alta pressão / baixa pressão. Durante os ciclos de baixa pressão, são criadas minúsculas bolhas de vácuo (as chamadas bolhas de cavitação), que crescem ao longo de vários ciclos de pressão. A partir de um determinado tamanho, quando as bolhas não conseguem absorver mais energia, implodem violentamente durante um ciclo de alta pressão. A implosão das bolhas é caracterizada por forças cavitacionais intensas, incluindo micro-turbulências e fluxos de líquido com velocidades até 100m/s. Estes efeitos de cisalhamento cavitacional são também conhecidos como efeitos sonomecânicos. A extração ultra-sónica de moléculas bioactivas é causada principalmente por efeitos sonomecânicos: a agitação e as turbulências perturbam as células e promovem a transferência de massa. Isto significa que as moléculas bioactivas, tais como óleos essenciais, polifenóis, terpenos e canabinóides são libertados a partir da matriz celular da planta para o solvente.
A vantagem da extração por ultra-sons em relação ao método tradicional de destilação por ebulição e vapor é a extração comparativamente mais elevada de óleos essenciais e outros compostos orgânicos num período de tempo significativamente mais curto. Os rendimentos de extração mais elevados evitam o desperdício de matéria-prima e tornam a extração mais lucrativa. As poupanças de tempo e energia obtidas com a extração por ultra-sons são substanciais. Como método não térmico, a extração por ultra-sons evita que os compostos termo-sensíveis sofram degradação induzida pelo calor.
As temperaturas amenas e o curto tempo de processamento são as principais vantagens da extração por ultra-sons, uma vez que se evita a decomposição térmica dos extractos naturais. Isto torna a extração por ultra-sons altamente eficiente e, por conseguinte, a sonicação proporciona óleos essenciais de qualidade superior.

Estudos de caso de extração ultra-sónica de canela

A investigação e a indústria já adoptaram a extração por ultra-sons para a produção de óleos essenciais de alta qualidade a partir de muitas plantas, incluindo as folhas e a casca da canela.

Hidrodestilação ultra-sónica de canela

Chen et al. (2020) investigaram a hidrodestilação promovida por ultra-sons e concluíram que a sonicação melhorou significativamente o processo de destilação. A destilação a vapor ultra-sônica forneceu maiores rendimentos de óleo de canela dentro de um tempo de extração drasticamente reduzido. Usando a análise GC-MS, eles mostraram que a hidrodestilação ultrassonicamente assistida forneceu óleo essencial mais valioso com um alto teor do principal composto trans-cinamaldeído em comparação com a hidrodestilação tradicional. A micrografia eletrónica de varrimento (SEM) confirmou a eficiência da sonicação para a extração de óleo de canela. Além disso, a análise do consumo elétrico e da emissão de CO2 mostra que o processo de hidrodestilação ultrassonicamente assistida é a abordagem mais económica e amiga do ambiente. Portanto, Chen et al. resumem que a hidrodestilação ultrassonicamente assistida é uma tecnologia eficiente e verde para a extração de óleo essencial de canela, que pode melhorar a quantidade e a qualidade dos óleos de canela.

Extração ultrassônica de canela usando solventes eutéticos profundos

A extração ultra-sónica utilizando solventes eutécticos profundos demonstrou ser uma técnica superior para extrair rendimentos elevados de trans-cinamaldeído e cumarina da casca de canela.
O método de extração por ultra-sons em condições óptimas permitiu obter um teor mais elevado de trans-cinamaldeído e de cumarina do que o obtido com os métodos convencionais (refluxo, soxhlet e maceração) utilizando solventes orgânicos (etanol a 96%). As condições óptimas para a extração de ultra-sons utilizando solventes eutécticos profundos naturais foram encontrados para ser cloreto de colina-ácido cítrico (ChCl-CA) com 40% de adição de água e um tempo de extração de 30 minutos para extrair trans-cinamaldeído (9,24 ± 0,01 mg/g) e cumarina (11,6 ± 0,11 mg/g) de casca de canela (C. burmannii Blume). Devem ser realizadas mais investigações para explorar a atividade farmacológica do trans-cinamaldeído e da cumarina da casca de canela (cf. Aryati et al. 2020).

A extração ultra-sónica de óleos essenciais de canela resulta em rendimentos excecionalmente elevados.

A imagem da superfície da casca de canela utilizando microscopia eletrónica de varrimento com ampliação de 1000x; pó seco (a); após extração por maceração (b); após extração por refluxo (c); após extração por Soxhlet (d); após extração utilizando NADES-UAE ChCl-CA (e).
estudo e imagem de Aryati et al. 2020

Extração por ultra-sons de óleos essenciais de canela

a UIP2000hdT é um potente ultrassom de 2kW para extração de canela

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Extractores ultra-sónicos de alto desempenho

A extração por ultra-sons é uma tecnologia de processamento fiável, que facilita e acelera a produção de óleos essenciais de alta qualidade. Hielscher Ultrasonics portfólio abrange toda a gama de ultrasonicators laboratório compacto para sistemas de extração industriais. Assim, nós em Hielscher pode oferecer-lhe o ultrasonicator mais adequado para a sua capacidade de processo previsto. O nosso pessoal experiente de longa data irá ajudá-lo a partir de testes de viabilidade e otimização de processos para a instalação do seu sistema de ultrassom no nível de produção final.
A pequena dimensão dos nossos extractores ultra-sónicos, bem como a sua versatilidade nas opções de instalação, fazem com que se adaptem mesmo a instalações de processamento com pouco espaço. Os processadores ultra-sónicos são instalados em todo o mundo em instalações de produção de alimentos, produtos farmacêuticos e suplementos nutricionais.

Hielscher Ultrasonics – Equipamento de extração sofisticado

A gama de produtos Hielscher Ultrasonics abrange toda a gama de extractores ultra-sónicos de elevado desempenho, desde a pequena à grande escala. Os acessórios adicionais permitem a fácil montagem da configuração do dispositivo ultrassónico mais adequado para o seu processo de extração. A configuração ultra-sônica ideal depende da capacidade prevista, volume, matéria-prima, lote ou processo em linha e cronograma.

Em lote e em linha

Os ultrassons Hielscher podem ser utilizados para o processamento em lote e em fluxo contínuo. O processamento em lote ultra-sônico é ideal para testes de processo, otimização e nível de produção de pequeno a médio porte. Para uma produção de grandes volumes de botânicos (por exemplo, folhas de canela e casca), o processamento em linha pode ser mais vantajoso. Embora a extração por lotes exija apenas uma configuração muito simples, é mais intensiva em termos de tempo e de mão de obra. Um processo de extração contínuo em linha requer uma configuração sofisticada – que consiste numa bomba, mangueiras ou tubos e tanques -, mas é mais eficiente, mais rápido e requer muito menos mão de obra. A Hielscher Ultrasonics tem a configuração de extração mais adequada para o seu volume de extração e objectivos de processo.

Extractores de ultra-sons para cada capacidade de produto

Célula de fluxo UIP4000hdT para sonicação em linha à escala industrialA gama de produtos da Hielscher Ultrasonics abrange todo o espetro de processadores de ultra-sons, desde ultra-sons compactos de laboratório, passando por sistemas de bancada e sistemas-piloto, até processadores de ultra-sons totalmente industriais com capacidade para processar cargas de camiões por hora. A gama completa de produtos permite-nos oferecer-lhe o extrator de ultra-sons mais adequado para a sua matéria-prima, capacidade de processo e objectivos de produção.
Os sistemas ultra-sónicos de bancada são ideais para testes de viabilidade e otimização de processos. O aumento de escala linear baseado em parâmetros de processo estabelecidos torna muito fácil aumentar as capacidades de processamento de lotes mais pequenos para uma produção totalmente comercial. O aumento de escala pode ser feito através da instalação de uma unidade de extração ultra-sônica mais potente ou agrupando vários ultrasonicators em paralelo. Com o UIP16000, a Hielscher oferece o extrator de ultra-sons mais potente do mundo.

Amplitudes controláveis com precisão para resultados óptimos

Todos os ultrasonicators Hielscher são precisamente controláveis e, portanto, cavalos de trabalho confiáveis na produção. A amplitude é um dos parâmetros cruciais do processo que influenciam a eficiência e a eficácia da extração ultra-sónica de óleos essenciais de canela.
Os processadores industriais da série hdT da Hielscher podem ser operados de forma confortável e fácil através de controlo remoto via browser.Todos os Hielscher Ultrasonics’ Os processadores de ultra-sons permitem a regulação exacta da amplitude. Os sonotrodos e as buzinas de reforço são acessórios que permitem modificar a amplitude numa gama ainda mais ampla. Os processadores ultra-sónicos industriais da Hielscher podem fornecer amplitudes muito elevadas e fornecer a intensidade ultra-sónica necessária para aplicações exigentes. Amplitudes até 200 µm podem ser facilmente executadas de forma contínua em funcionamento 24/7.
Os ajustes precisos da amplitude e a monitorização permanente dos parâmetros do processo ultrassónico através de um software inteligente dão-lhe a possibilidade de tratar as suas folhas e cascas de canela com as condições ultra-sónicas mais eficazes. Sonicação ideal para melhores resultados de extração!
A robustez do equipamento ultrassónico da Hielscher permite o funcionamento 24 horas por dia, 7 dias por semana, em serviço pesado e em ambientes exigentes. Isto torna o equipamento ultrassónico da Hielscher uma ferramenta de trabalho fiável que satisfaz os seus requisitos de extração.

Testes fáceis e sem riscos

Os processos ultra-sónicos podem ser escalonados de forma completamente linear. Isto significa que todos os resultados alcançados com a utilização de um ultrassom de laboratório ou de bancada podem ser escalados para o mesmo resultado, utilizando exatamente os mesmos parâmetros de processo. Isto torna a ultra-sons ideal para testes de viabilidade sem riscos, otimização de processos e subsequente implementação no fabrico comercial. Contacte-nos para saber como sonicação pode aumentar a sua produção de extrato de canela.

Qualidade mais elevada – Concebido e fabricado na Alemanha

Sendo uma empresa familiar, a Hielscher dá prioridade aos mais elevados padrões de qualidade para os seus processadores ultra-sónicos. Todos os ultrassons são concebidos, fabricados e exaustivamente testados na nossa sede em Teltow, perto de Berlim, na Alemanha. A robustez e a fiabilidade do equipamento ultrassónico da Hielscher fazem dele um cavalo de batalha na sua produção. A operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, sob carga total e em ambientes exigentes é uma caraterística natural dos misturadores de alto desempenho da Hielscher.

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
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



Fatos, vale a pena conhecer

canela

A canela do Ceilão, também conhecida como "canela verdadeira", ou cinnamomum zeylanicum, é apreciada pelo seu sabor intenso, que é conhecido como canela. A canela do Ceilão provém da casca interior esfarelada da árvore Cinnamomum zeylanicum e tem um sabor doce e delicado. A sua cor é castanha clara.
A cássia, ou cinnamomum aromaticum, tem um sabor mais forte e intenso, com uma doçura menos pronunciada e outros compostos aromáticos mais intensos. Por conseguinte, a canela de cássia é frequentemente utilizada em produtos de pastelaria e em receitas que envolvem também outras especiarias. A sua cor é mais escura, castanha avermelhada. Os espinhos da cássia são bastante resistentes e lenhosos. A produção da cássia é mais barata e o seu preço de mercado é inferior ao da ceilão.
Canela de Saigão, ou cinnamomum loureiroi. A canela de Saigon é o membro mais apreciado da família Cassia. Tem um sabor completo e complexo, com ainda menos doçura. A canela de Saigão é geralmente muito cara.

Óleos essenciais

Os óleos essenciais são compostos aromáticos voláteis concentrados presentes nas plantas, que lhes conferem os seus aromas únicos. Ao contrário dos ácidos gordos, os óleos essenciais são substâncias oleosas voláteis e altamente concentradas, presentes nas flores, folhas, caules, raízes, sementes, cascas, resinas ou cascas de frutos. Os óleos essenciais são hidrofóbicos, mas, ao contrário dos óleos animais e vegetais, não são constituídos por triglicéridos de ácidos gordos (ou seja, ácidos gordos saturados, monoinsaturados e polinsaturados). Por exemplo, os principais componentes dos óleos essenciais são os terpenos hidrofóbicos, que diferem dos óleos gordos por não conterem triglicéridos de ácidos gordos.

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