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

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.

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 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

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

A 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.
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: