Extração turbo de canela com ultrassons

A extração tradicional de canela é demorada e relativamente ineficiente. A extração ultrassónica é uma técnica de intensificação de processos simples, mas altamente eficiente, que reduz o tempo de extração para algumas horas e aumenta simultaneamente o rendimento em óleo essencial de canela.

Extração melhorada de canela com ultrassons

A extração tradicional de óleo essencial de canela é realizada por destilação a vapor da casca e das folhas de canela. A destilação a vapor tradicional é muito lenta e demorada. Quanto maior for o rendimento pretendido em óleo de canela, mais longa será a destilação a vapor, o que significa que a destilação a vapor de uma caldeira de folhas de canela pode demorar até 12 horas, enquanto a destilação a vapor de casca de canela pode demorar mais de 24 horas. A extração ultrassónica rompe as estruturas celulares da casca e das folhas de canela, de modo que o óleo de canela é libertado rápida e completamente. A extração ultrassónica acelera significativamente a destilação a vapor, reduzindo o tempo de processamento de um dia inteiro para algumas horas e aumentando o rendimento em óleo essencial de canela.
A extração ultrassónica liberta todo o espetro de compostos aromáticos da canela, incluindo cinamaldeído, linalol, eugenol e ácido cinâmico. A obtenção de um extrato de espetro completo de compostos de óleo essencial de elevada qualidade explica a qualidade superior dos óleos de canela extraídos por ultrassons. Em particular, o cinamaldeído, o principal composto orgânico, confere à canela o seu sabor e aroma característicos. Como a sonicação é um tratamento não térmico, os compostos do óleo essencial são protegidos da degradação térmica. Por conseguinte, a extração ultrassónica produz óleos essenciais com aroma intenso que cumprem os mais elevados padrões de qualidade.
A extração ultrassónica pode ser aplicada à casca e às folhas de canela. O óleo das folhas de canela tem um aroma mais forte do que o óleo da casca. As folhas de canela contêm quantidades elevadas de eugenol.

Porque é que a extração ultrassónica supera a destilação a vapor

Para produzir óleos essenciais de canela por destilação a vapor, os óleos essenciais têm primeiro de ser libertados da matriz vegetal (isto é, das células vegetais nas folhas ou na casca de canela). Na destilação a vapor, o material vegetal de canela é fervido durante até 24 horas em caldeiras. O calor, por si só, é relativamente ineficiente na rutura das estruturas celulares e na libertação dos óleos essenciais retidos. Em geral, a fervura não liberta completamente os óleos essenciais retidos e desperdiçam-se grandes quantidades de óleos residuais, uma vez que não foram extraídos. Após o processo de extração por calor, realiza-se a destilação a vapor. Para tal, ferve-se uma mistura de dois líquidos imiscíveis (isto é, óleo essencial e água). 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, assim, inferior ao ponto de ebulição de qualquer um dos componentes separadamente. A hidrodestilação tradicional tem grandes desvantagens: o longo processo de fervura e vaporização consome muito tempo e energia.
A extração ultrassónica funciona por cavitação acústica. A cavitação acústica ocorre quando ondas de ultrassons de potência são acopladas a um líquido (por exemplo, uma suspensão de material botânico num solvente ou em água). As ondas ultrassónicas propagam-se através do líquido, provocando ciclos alternados de alta pressão / baixa pressão. Durante os ciclos de baixa pressão, formam-se minúsculas bolhas de vácuo (as chamadas bolhas de cavitação), que crescem ao longo de vários ciclos de pressão. Quando atingem um determinado tamanho e já não conseguem absorver mais energia, implodem violentamente durante um ciclo de alta pressão. A implosão das bolhas caracteriza-se por forças de cavitação intensas, incluindo microturbulências e correntes de líquido com velocidades de até 100m/s. Estes efeitos de cisalhamento por cavitação são também conhecidos como efeitos sonomecânicos. A extração ultrassónica de moléculas bioativas é causada principalmente por efeitos sonomecânicos: a agitação e as turbulências provocam a rutura celular e promovem a transferência de massa. Isto significa que as moléculas bioativas, como óleos essenciais, polifenóis, terpenos e canabinoides, são libertadas da matriz celular vegetal para o solvente.
A vantagem da extração ultrassónica em relação ao método tradicional de fervura e destilação a vapor é a extração comparativamente maior de óleos essenciais e de outros compostos orgânicos num 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 ultrassónica são substanciais. Como método não térmico, a extração ultrassónica protege os compostos termossensíveis da degradação induzida pelo calor.
As temperaturas moderadas e o curto tempo de processamento são grandes vantagens da extração ultrassónica, uma vez que se evita a decomposição térmica dos extratos naturais. Isto torna a extração ultrassónica altamente eficiente e, por conseguinte, a sonicação proporciona óleos essenciais de qualidade superior.

Estudos de caso de extração ultrassónica de canela

A investigação e a indústria já adotaram a extração ultrassónica para a produção de óleos essenciais de elevada qualidade a partir de muitos materiais botânicos, incluindo folhas e casca de canela.

Hidrodestilação ultrassónica de canela

Chen et al. (2020) investigaram a hidrodestilação promovida por ultrassons e concluíram que a sonicação melhorou significativamente o processo de destilação. A destilação a vapor ultrassónica proporcionou rendimentos mais elevados em óleo de canela com um tempo de extração drasticamente reduzido. Utilizando análise GC-MS, demonstraram que a hidrodestilação assistida por ultrassons proporcionava um óleo essencial mais valioso, com um teor elevado do composto principal trans-cinamaldeído, em comparação com a hidrodestilação tradicional. A micrografia eletrónica de varrimento (SEM) confirmou a eficiência da sonicação na extração de óleo de canela. Além disso, a análise do consumo de eletricidade e das emissões de CO2 mostra que o processo de hidrodestilação assistida por ultrassons é a abordagem mais económica e mais respeitadora do ambiente. Por conseguinte, Chen et al. concluem que a hidrodestilação assistida por ultrassons é uma tecnologia eficiente e ecológica para a extração de óleo essencial de canela, que pode melhorar a quantidade e a qualidade dos óleos de canela.

Extração ultrassónica de canela com solventes eutéticos profundos

Demonstrou-se que a extração ultrassónica com solventes eutéticos profundos é uma técnica superior para extrair trans-cinamaldeído e cumarina da casca de canela com rendimentos elevados.
O método, em condições ótimas, proporcionou teores de trans-cinamaldeído e cumarina mais elevados do que os obtidos com métodos convencionais (refluxo, Soxhlet e maceração) utilizando solventes orgânicos (etanol a 96%). Verificou-se que as condições ótimas para a extração ultrassónica com solventes eutéticos profundos naturais eram cloreto de colina–ácido cítrico (ChCl-CA), com adição de 40% 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) da casca de canela (C. burmannii Blume). Deve realizar-se investigação adicional para explorar a atividade farmacológica do trans-cinamaldeído e da cumarina da casca de canela. (cf. Aryati et al. 2020)

Imagem da superfície da casca de canela obtida por 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 com NADES-UAE ChCl-CA (e).
estudo e imagem de Aryati et al. 2020

Extratores ultrassónicos de elevado desempenho

A extração ultrassónica é uma tecnologia de processamento fiável que facilita e acelera a produção de óleos essenciais de elevada qualidade. O portefólio da Hielscher Ultrasonics abrange toda a gama, desde sonicadores laboratoriais compactos até sistemas de extração industriais. Deste modo, na Hielscher podemos oferecer-lhe o sonicador mais adequado à capacidade de processamento que pretende. A nossa equipa com muitos anos de experiência irá acompanhá-lo desde os ensaios de viabilidade e a otimização do processo até à instalação do seu sistema ultrassónico à escala de produção final.
A reduzida área ocupada pelos nossos extratores ultrassónicos, bem como a versatilidade das suas opções de instalação, permitem integrá-los mesmo em instalações de processamento com pouco espaço. Os processadores ultrassónicos são instalados em todo o mundo em unidades de produção de alimentos, produtos farmacêuticos e suplementos nutricionais.

Hielscher Ultrasonics – Equipamento de extração sofisticado

O portefólio de produtos da Hielscher Ultrasonics abrange toda a gama de extratores ultrassónicos de elevado desempenho, desde a pequena até à grande escala. Os acessórios adicionais permitem montar facilmente a configuração de equipamento ultrassónico mais adequada ao seu processo de extração. A configuração ultrassónica ideal depende da capacidade, do volume e da matéria-prima previstos, do processamento por lotes ou em linha e do prazo.

Por lotes e em linha

Os sonicadores Hielscher podem ser utilizados para processamento por lotes e em fluxo contínuo. O processamento ultrassónico por lotes é ideal para ensaios de processo, otimização e produção de pequena a média escala. Para produzir grandes volumes de materiais botânicos (por exemplo, folhas e casca de canela), o processamento em linha poderá ser mais vantajoso. Embora o processamento por lotes exija apenas uma configuração muito simples, requer mais tempo e mão de obra. Um processo de extração contínua em linha exige uma configuração sofisticada – composta por uma bomba, mangueiras ou tubagens e depósitos –, mas é mais eficiente, mais rápido e requer significativamente menos mão de obra. A Hielscher Ultrasonics dispõe da configuração de extração mais adequada ao seu volume de extração e aos objetivos do seu processo.

Extratores ultrassónicos para todas as capacidades de produção

A gama de produtos da Hielscher Ultrasonics abrange todo o espetro de processadores ultrassónicos, desde sonicadores laboratoriais compactos, passando por sistemas de bancada e piloto, até processadores ultrassónicos totalmente industriais com capacidade para processar cargas de camião por hora. A gama completa de produtos permite-nos oferecer-lhe o extrator ultrassónico mais adequado à sua matéria-prima, à capacidade do processo e aos objetivos de produção.
Os sistemas ultrassónicos de bancada são ideais para ensaios de viabilidade e otimização de processos. O aumento linear de escala com base em parâmetros de processo estabelecidos torna muito fácil aumentar as capacidades de processamento, desde lotes mais pequenos até à produção plenamente comercial. O aumento de escala pode ser realizado instalando uma unidade de extração ultrassónica mais potente ou agrupando vários sonicadores em paralelo. Com o UIP16000, a Hielscher oferece o extrator ultrassónico mais potente do mundo.

Amplitudes controláveis com precisão para resultados ótimos

Todos os sonicadores Hielscher são controláveis com precisão e, por isso, são equipamentos de trabalho fiáveis na produção. A amplitude é um dos parâmetros de processo cruciais que influenciam a eficiência e a eficácia da extração ultrassónica de óleos essenciais de canela.
Todos os processadores da Hielscher Ultrasonics permitem ajustar a amplitude com precisão. Os sonotrodos e os amplificadores de amplitude são acessórios que permitem modificar a amplitude numa gama ainda mais ampla. Os processadores ultrassónicos industriais da Hielscher podem fornecer amplitudes muito elevadas e a intensidade ultrassónica necessária para aplicações exigentes. É possível manter facilmente amplitudes de até 200µm de forma contínua em funcionamento 24/7.
Os ajustes precisos da amplitude e a monitorização permanente dos parâmetros do processo ultrassónico através de software inteligente permitem-lhe tratar as suas folhas e casca de canela nas condições ultrassónicas mais eficazes. Sonicação ideal para os melhores resultados de extração!
A robustez do equipamento ultrassónico da Hielscher permite o funcionamento 24/7 em serviço intensivo e em ambientes exigentes. Isto torna o equipamento ultrassónico da Hielscher uma ferramenta de trabalho fiável que satisfaz os seus requisitos de extração.

Ensaios fáceis e sem risco

Os processos ultrassónicos podem ser escalados de forma totalmente linear. Isto significa que cada resultado obtido com um sonicador laboratorial ou de bancada pode ser escalado para obter exatamente o mesmo resultado utilizando exatamente os mesmos parâmetros de processo. Isto torna a sonicação ideal para ensaios de viabilidade sem risco, otimização de processos e posterior implementação na produção comercial. Contacte-nos para saber como a sonicação pode aumentar a sua produção de extrato de canela.

A mais elevada qualidade – Concebidos e fabricados na Alemanha

Como empresa de propriedade e gestão familiares, a Hielscher dá prioridade aos mais elevados padrões de qualidade para os seus processadores ultrassónicos. Todos os sonicadores são concebidos, fabricados e rigorosamente testados na nossa sede em Teltow, perto de Berlim, na Alemanha. A robustez e a fiabilidade do equipamento ultrassónico da Hielscher tornam-no um equipamento de trabalho incansável na sua produção. O funcionamento 24/7 em plena carga e em ambientes exigentes é uma característica natural dos misturadores de elevado desempenho da Hielscher.

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores: