Hidrodestilação ultra-sônica de óleos essenciais
- A extração convencional de óleos essenciais é caro e demorado.
- extração ultra-sônica dá rendimentos mais elevados e qualidade extrato superior.
- Ultra-sónica pode ser realizada como método de extracção com solvente ou à base de água. Alternativamente, a sonicação pode ser combinada com sistemas de extracção tradicionais para melhorar a eficiência e qualidade.
Hidrodestilação de extratos botânicos
A hidrodestilação é uma variante da destilação a vapor. Para a extração de hidrodestilação, o material vegetal é embebido por algum tempo em água, após o que a mistura é aquecida e os materiais voláteis são levados no vapor, condensados e separados. É um processo de extração comum para separar compostos fitoquímicos de material vegetal. A destilação a vapor é uma técnica comum para isolar óleos essenciais, por exemplo, para perfumaria.
Como muitos compostos orgânicos tendem a se decompor a altas temperaturas sustentadas, a indústria está avançando para usar métodos alternativos de processamento suave, que proporcionam melhores resultados de extração (qualidade superior, maiores rendimentos). A hidrodestilação ultra-sônica é uma técnica de extração leve, mas altamente eficiente, que é usada para produzir óleos essenciais de alta qualidade.
A extração ultra-sônica e a hidrodestilação ultrassônica melhoram significativamente a produção de óleo essencial.
Desafios da Produção Convencional de Óleos Essenciais
Os problemas das técnicas de extração tradicionais, como a destilação a vapor, estão nas enormes quantidades de material vegetal, que são necessárias para extrair óleos essenciais em escala comercial. Para 1kg (2 1/4 lb) de óleo essencial de lavanda são aprox. 200 kg (440 libras) de flores de lavanda frescas exigidas, para 1 kg de óleo de rosa são entre 2,5 e 5 toneladas métricas de pétalas de rosa necessárias e para 1 kg de óleo essencial de limão, a matéria-prima consiste em aprox. 3.000 limões. Portanto, os óleos essenciais são muito caros. Para rosa absoluto, o preço é de cerca de 20.000 € (21.000US $) por litro.
Para obter vantagens em termos de rentabilidade e competitividade, os produtores de óleos essenciais devem implementar métodos de extração mais eficientes e eficazes. As técnicas favoráveis de extração ultra-sônica superam os métodos tradicionais de extração por condições de extração suaves, altos rendimentos e qualidade superior do extrato. A sonicação pode ser realizada como extração à base de solvente ou livre de solvente. Alternativamente, a extração do tipo sonda ultra-sônica pode ser combinada com sistemas de extração comuns, por exemplo. extração Soxhlet, extração de Clevenger, CO2 supercrítico, hidrodestilação ôhmica etc. (Sono-Soxhlet, Sono-Clevenger, Sono-scCO2, hidrodestilação ôhmica ultra-sônica).
Vantagens da extração ultra-sônica e hidrodestilação
A extração assistida por ultrassom e a hidrodestilação são hoje uma técnica estabelecida para a produção de óleos essenciais de alta qualidade. Como técnica de extração não térmica, a sonicação evita a degradação térmica de compostos sensíveis ao calor. Ao mesmo tempo, a eficiência de extração e os rendimentos de óleos essenciais são significativamente aumentados. Encontre os benefícios da produção de óleo essencial ultra-sônico abaixo:
- Alta eficiência de extração: A extração usando um ultrasonicator do tipo sonda isola os óleos essenciais de forma mais eficiente do que os métodos tradicionais de extração, como destilação a vapor ou extração com solvente. Isso ocorre porque as ondas sonoras causam cavitação no líquido, o que ajuda a quebrar as paredes celulares do material vegetal e liberar mais do óleo essencial.
- Menor tempo de extração: A extração ultra-sônica pode extrair óleos essenciais em um tempo muito menor do que os métodos tradicionais de extração. Isso ocorre porque as intensas ondas sonoras geradas por uma sonda ultra-sônica podem penetrar o material vegetal mais profundamente, perturbar a célula da planta com eficiência superior e, portanto, extrair o óleo essencial de forma mais rápida e eficaz.
- Melhoria da qualidade do óleo essencial: Como a extração ultra-sônica é um tratamento não térmico, pode produzir óleos essenciais com uma qualidade superior aos métodos tradicionais de extração. Isso ocorre porque as ondas de ultrassom podem extrair o óleo essencial sem danificar os delicados compostos aromáticos que dão ao óleo sua fragrância e propriedades terapêuticas.
- Eficiência energética: A extração ultra-sônica é um método de extração energeticamente eficiente em comparação com os métodos tradicionais, como a destilação a vapor, que requer muita energia para produzir vapor.
- Ecológico: Ultrasonication é uma técnica limpa e ambientalmente amigável de extração, pois não requer o uso de solventes ou produtos químicos, o que pode ser prejudicial ao meio ambiente.
Esses benefícios transformam a extração de óleo essencial ultra-sônico em uma técnica altamente eficiente e econômica que oferece muitas vantagens sobre os métodos tradicionais de extração.
A extração ultra-sônica requer apenas um tempo muito curto gerando melhores rendimentos de extração. A comparação de dióxido de carbono supercrítico (sCO2), extração assistida por ultrassom (EAU), extração supercrítica de dióxido de carbono combinada com a técnica de oscilação de pressão (SCE-PST) e extração de Soxhlet mostra que os Emirados Árabes Unidos são a técnica de extração mais eficiente e rápida.
Princípio de funcionamento da extração de óleo essencial ultra-sônico
A extração ultra-sônica provou dar maiores rendimentos de extração e reduzir o consumo de energia. O princípio de funcionamento da extração ultra-sônica é a implosão de bolhas gerada pela cavitação ultra-sônica. A cavitação ultra-sônica / acústica gera micro-jatos líquidos que destroem as glândulas contendo lipídios no tecido vegetal. Assim, a transferência de massa entre a célula e o solvente é melhorada e o óleo essencial é liberado. Uma grande vantagem dos extratores ultrassônicos modernos de hoje é o controle preciso sobre os parâmetros operacionais (por exemplo, intensidade ultra-sônica, temperatura, tempo de tratamento, pressão, tempo de retenção, etc.). O aumento do rendimento dos óleos essenciais, bem como a menor degradação térmica, a alta qualidade e um bom perfil de aroma e sabor são cientificamente comprovados (Porto et al 2009;.. Asfaw et al 2005).
Enquanto outras técnicas de extração modernas oferecem apenas capacidade limitada de expansão para a produção industrial, a potência para ampliar a extração ultra-sônica para o nível industrial já está comprovada. Por exemplo, o rendimento de extração de óleos essenciais de citros japoneses foi aumentado em 44% em comparação com os métodos tradicionais de extração. (Mason et al. 2011).
Ultrasonic pré-tratamento para a extração de óleos essenciais
Para a extracção de ultra-sons de óleo essencial a partir de material vegetal (por exemplo, lavandina, sálvia, citrinos, etc), um sistema de ultra-sons do tipo de sonda, tais como a UIP2000hdT pode ser utilizado para a extracção em bancada, piloto e escala de produção. O sistema de extracção pode ser configurado como um sistema em lotes ou em linha.
Para a extração de lote ultra-sônico, recomenda-se um recipiente com um banho de água fria circundante. O banho de água permite evitar um aumento indesejado da temperatura e a degradação resultante. Para a extração de óleo essencial de lavandina, as flores de lavanda são extraídas com, por exemplo, 2 L de água destilada para um tempo de extração de 30 min. A amplitude ultra-sônica é ajustada para 60%. Após o pré-tratamento ultra-sônico, a flor de lavanda é removida e a destilação convencional de vapor é realizada para extrair o óleo essencial.
Para a configuração de extracção em linha, o processador ultra-ist equipado com sonotrodo e a célula de fluxo. Para fins de arrefecimento, o reactor de célula de fluxo é equipada com uma camisa de arrefecimento. Para o pré-tratamento de ultra-sons, o material vegetal macerado é bombeada através da câmara de reacção onde ele passa directamente através da zona de cavitação. Um outro benefício da extracção em linha de ultra-sons, é a possibilidade de pressurização da câmara de reacção para aumentar o efeito de extracção.
O pré-tratamento de ultra-sons antes hidrodestilação aumenta o rendimento de óleos essenciais extraídos e melhora a taxa de extracção – resultando num processo global mais eficiente.
Vantagens da extração ultra-sônica e hidrodestilação
- Rápido & extracção eficiente
- Não-térmico, processo leve
- extratos de alta qualidade
- alto rendimento
- espectro aroma cheio
- matéria-prima menos
- Extração verde
Sono-Clevenger com sonda ultra-sônica UP200S: Uma configuração de hidrodestilação ultrassonicamente intensificada para isolamento de óleo essencial altamente eficiente.
(©Rasouli et al. 2021)
Estudo de caso: Hidrodestilação ultra-sônica de óleo essencial de Satureja khuzistanica
Rasouli et al. (2021) investigaram a eficiência de extração de óleos essenciais da planta herbácea Satureja khuzistanica Jamzad comparando a hidrodestilação tradicional e o Clevenger (Sono-Clevenger) intensificado ultrassonicamente. Eles compararam ambas as técnicas de extração, hidrodestilação e Clevenger ultra-sônico, em relação ao tempo de isolamento, rendimento e qualidade dos óleos essenciais obtidos. Os resultados mostram que, embora o perfil químico e as propriedades biológicas dos óleos essenciais obtidos sejam de alta qualidade comparável, o método de extração ultrassônica aumenta a eficiência do rendimento do isolamento do óleo essencial em até 40%. As imagens de micrografia eletrônica de varredura (MEV) das folhas de Satureja tratadas revelam uma ruptura mais eficiente das paredes celulares das plantas por ultrassonização. Como resultado, observou-se um aumento na extração de óleo essencial em cerca de 40% em comparação com a metodologia convencional de hidrodestilação.
Este estudo sublinha os resultados de muitos outros relatórios, em que o pré-tratamento ultra-sônico antes da hidrodestilação foi investigado e mostrou que a ultra-sonda aumenta a qualidade e a quantidade do óleo essencial, diminuindo o tempo de extração e o consumo de energia em comparação com as técnicas convencionais.
A comparação do rendimento de extração em função do tempo para hidrodestilação e o método sono-clevenger: A extração de óleo essencial ultra-sônico com um Sono-Clevenger fornece maiores rendimentos de óleo essencial dentro de um tempo de extração mais curto.
(©Rasouli et al. 2021)
MEV das folhas de Satureja: (A) após hidrodestilação por 4 horas e (B) após tratamento sono-clevenger por 60 min. O tratamento Sono-Clevenger mais curto proporciona uma melhor ruptura celular e, portanto, maiores rendimentos de óleo essencial.
(©Rasouli et al. 2021)
Extratores ultra-sônicos para hidrodestilação de óleo essencial
Os extratores de ultrassom de potência Hielscher estão disponíveis para instalações de bancada, planta piloto e planta industrial. Nossos processadores ultrassônicos são precisamente controláveis e podem fornecer amplitudes muito altas (até 200μm para ultrassonicadores industriais, amplitudes mais altas a pedido) para gerar um campo acústico intenso. Todos os nossos dispositivos ultrassônicos, de laboratório a sistemas industriais, são construídos para operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, sob condições de serviço pesado.
Os extratores ultrassônicos Hielscher podem ser testados em escala de bancada para testes de viabilidade e otimização de processos. Posteriormente, todos os resultados do processo podem ser linearmente dimensionados para a produção industrial completa. Nossa longa experiência em processamento ultra-sônico nos permite consultar e auxiliar nossos clientes desde os primeiros testes e otimização de processos até a implementação de uma operação industrial altamente eficiente.
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Nossos sistemas ultra-sônicos robustos podem ser usados para sonicação em lote e em linha. Para a produção de óleo essencial, uma combinação sinérgica pode ser alcançada através da instalação de uma sonda ultra-sônica em uma configuração convencional de hidrodestilação. A adaptação das linhas de produção existentes também pode ser facilmente feita.
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:
| Volume batch | Quociente de vazão | Dispositivos Recomendados | 1 a 500mL | 10 a 200 mL / min | UP100H |
|---|---|---|
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 a 20L | 00,2 a 4 L / min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 de 10L / min | UIP4000hdT |
| 15 a 150L | 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n / D. | 10 a 100L / min | UIP16000 |
| n / D. | maior | aglomerado de UIP16000 |
Contate-Nos! / Pergunte-nos!
Ultrasonicator UP200Ht com extrator Soxhlet.
(©Djenni, et al., 2012)
Literatura / Referências
- Rasouli, Seyed Reza; Nejad, Ebrahimi Samad; Rezadoost, Hassan (2021): Simultaneous ultrasound-assisted hydrodistillation of essential oil from aerial parts of the Satureja khuzistanica Jamzad and its antibacterial activity. Journal Of Medicinal Plants, Vol. 20, no. 80; 2021. 47–59.
- Dent, M.; Dragović-Uzelac, V; Elez Garofulić, I.; Bosiljkov, T.; Ježek, D.; Brnčić, M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound-assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from Sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q., 29 (3), 2015. 475–484.
- Djenni, Z.; Pingret, D.; Mason, T.J.; Chemat, F. (2013): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Anal. Methods 6, 2013. 1229-1233.
- Li, Y.; Fabiano-Tixier, A.-S.; Chemat, F. (2014): Essential Oils as Reagents in Green Chemistry, SpringerBriefs in Green Chemistry for Sustainability, 2014. p.9-20.
- Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 5750-5764.
- Pingret, D.; Fabiano-Tixier, A.-S.; Chemat, F. (2014): An Improved Ultrasound Clevenger for Extraction of Essential Oils. Food Anal. Methods 7, 2014. 9–12.
- Sicaire, Anne-Gaëlle; Vian, Maryline Abert; Fine, Frédéric; Carré, Patrick; Tostain, Sylvain; Chemat, Farid (2016): Ultrasound induced green solvent extraction of oil from oleaginous seeds. Ultrasonics Sonochemistry (2016), Vol. 31. 319-329.
- Yoswathana, N.; Eshiaghi, M.N.; Jaturapornpanich, K. (2012): Enhancement of Essential Oil from Agarwood by Subcritical Water Extraction and Pretreatments on Hydrodistillation. International Journal of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering Vol:6, No:5, 2012. 453-459.
Fatos, vale a pena conhecer
Com sucesso extraído por Ultrasonics
Os seguintes tecidos de material de plantas e de plantas são provado que a extracção ultrassónica alcança melhores resultados de extracção. A extracção por ultrassons dá rendimentos mais elevados, extractos de elevada qualidade com um perfil composto completo / aroma e sabor espectro completo.
Ervas & deixa: hortelã, hortelã, Estévia, canabis, Lúpulo, manjericão, tomilho, pimenta, orégano, sálvia, erva-doce, salsa, eucalipto, Oliva, chá verde, chá preto, Boldo, Tabaco, pimenta, manjerona, etc.
Flowers (attars): Rose, lavanda, ylang-ylang, jasmim, patchouli, tuberosa, mimosa, etc.
Frutas: laranja, citrus, limão, framboesa, tomate, maçã, mirtilo, mirtilos, tangerina, uvas, Oliva, Jujuba, etc.
temperos: açafrão, coentro, gengibre, Louro, noz-moscada, de canela, açafrão, baunilha, cravinho, noz moscada, etc.
Madeira & casca: agarwood, carvalho, madeira de sândalo, cedro, pinho, casca de canela, etc.
Os extractos botânicos conter o espectro completo de compostos activos e fitoquímicos para que o óleo essencial contém lípidos, terpenos e terpenóides, fenóis, alcalóides, flavonóides, compostos carbonílicos, antioxidantes, vitaminas, pigmentos, enzimas, etc.
Exemplos de moléculas extraídos: monoterpenos e sesquiterpenos, monoterpeneoids, limoneno, carvona, a-pineno, limoneno, 1,8-cineol, cis-ocimeno, trans-ocimeno, 3-octanona, beta-caroteno, α-pineno, cânfora, canfeno , β-pineno, mirceno, para-cimeno, limoneno, terpineno-γ, linalol, mirtenol, myrtenal, carvona.
Os óleos essenciais apresentam efeitos antioxidantes e antimicrobianos, o que os torna além do seu aroma e sabor um ingrediente benéfico para os produtos alimentares e médicas também.
óleos essenciais, por exemplo, de lavanda, hortelã-pimenta, eucalipto e, na maior parte são produzidos por meio de destilação a vapor. material vegetal bruto, tais como flores, folhas, madeira, casca, raízes, sementes e cascas são extraídos por destilação da água, enquanto encharcado e fervido com água, num aparelho de destilação.
hidrodestilação
Para hidrodestilação, duas formas são diferenciados: a destilação de água e destilação de vapor.
Para o isolamento de óleos essenciais por destilação a água, o material de planta é colocada na água a ser fervida. Por destilação a vapor, o vapor é injectado no / através do material de planta. Devido à influência de água quente e de vapor, o óleo essencial é libertada a partir das glândulas de lípidos no tecido da planta. O vapor de água evaporando transporta o óleo para fora do material de planta. Em seguida, o vapor é condensado num condensador, por arrefecimento indirecto com água. A partir do condensador, o extracto destilado (óleo essencial) flui para um separador, onde o óleo se separa automaticamente a partir da água destilada.
extração de solvente
Devido à eficiência, os óleos mais essenciais, por exemplo, para a indústria de perfumes e fragrâncias, são produzidos por extracção com solvente, a utilização de solventes voláteis, por exemplo hexano, di-cloreto de metileno-, ou éter de petróleo. As principais vantagens da extracção com solvente através de destilação é que uma temperatura uniforme (aprox. 50 ° C) pode ser mantida durante o processo. Uma vez que temperaturas mais elevadas resultam na degradação de compostos de óleos essenciais, óleos extraídos de solvente são caracterizados por uma maior integridade dos seus compostos voláteis e um odor mais natural.
supercrítico CO2 é provado ser um excelente solvente orgânico, também e é, por conseguinte, um outro método alternativo para a extracção de óleos aromáticos a partir de plantas.
Solventes de extracção
solventes orgânicos tradicionais para a extracção incluem benzeno, tolueno, hexano, éter dimetílico, éter de petróleo, di-cloreto de metileno-acetato de etilo, acetona, ou etanol.
O etanol é utilizado para extrair compostos aromáticos a partir de materiais de planta secos, assim como a partir de óleos impuros ou concretos que foram produzidos em primeiro lugar, por extracção com solventes orgânicos, expressão, ou enfluerage. Extractos de etanol a partir de materiais secos são conhecidos como tinturas. Tinturas não devem ser confundidos com lavagens com etanol, as quais são levadas a cabo para purificar os óleos e cimentos para se obter absolutos.
Quando a água é utilizada como fluido de extracção, o processo é chamado de uma extracção livre de solvente.
óleos essenciais
Os óleos essenciais são produzidos por extracção a partir de material vegetal. Como matéria-prima de vários tipos de partes de plantas pode ser utilizada, por exemplo, flores (por exemplo, rosa, jasmim, cravo, cravo, mimosa, alecrim, lavanda), folhas (por exemplo, hortelã, Ocimum spp., lemongrass, jamrosa), folhas e caules (por exemplo, gerânio, patchouli, petitgrain, verbena, canela), cascas ( por exemplo canela, cássia, canella), madeira (por exemplo, cedro, sandália, pinho), raízes (por exemplo, angélica, sassafrás, vetiver, saussurea, valeriana), sementes (por exemplo, erva-doce, coentro, alcaravia, funcho, noz-moscada), frutos (bergamota, laranja, limão, zimbro), rizomas (eg gengibre, calamus, curcuma, lírio) e gomas ou exsudações oleorresinas (por exemplo, bálsamo do Peru, Myroxylon balsamum, estoraque, mirra, benjoim).
Concreto e Absolute
O concreto é o termo para a massa semi-sólida que é obtida por extracção com solvente do material de planta fresco. O material de planta fresco é principalmente extraída com solventes não polares, tais benzeno, tolueno, hexano, éter de petróleo. Após o processo de extracção, o solvente é evaporado, de modo que um resíduo semi-sólido de óleos essenciais, ceras, resinas e outros fitoquímicos lipofílicos (hidrofóbicos) são obtidos. Este é o chamado concreto.
Para obter um absoluto de betão, o betão deve ser tratada com um álcool forte em que certos componentes podem ser dissolvidos.
Ultrasonic Produção de nanoemulsões
O interesse em utilizar nanoemulsões como sistemas de entrega de ingredientes alimentares lipofílicos, como transportador para compostos activos em produtos farmacêuticos e cosméticos está a crescer de forma significativa, devido à sua alta transparência óptica, uma boa estabilidade física e capacidade de aumentar a biodisponibilidade. Ultrasonic emulsificação prepara micro estável e nano-emulsões que garantem melhores resultados no produto final.
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