Hidrodestilação ultrassónica de óleos essenciais

A extração convencional de óleos essenciais é dispendiosa e demorada. A sonicação intensifica a extração, proporcionando rendimentos mais elevados e uma qualidade superior dos extratos. Os sonicadores Hielscher podem ser facilmente integrados em qualquer sistema convencional de hidrodestilação para melhorar a eficiência e a qualidade.

Hidrodestilação de óleos essenciais a partir de matérias-primas vegetais

A hidrodestilação é uma variante da destilação por arrastamento de vapor utilizada para extrair compostos fitoquímicos de material vegetal. Neste processo, o material vegetal é imerso em água durante um período definido, após o qual a mistura é aquecida. Os compostos voláteis são arrastados pelo vapor, sendo depois condensados e separados. A destilação por arrastamento de vapor, a técnica da qual deriva, é habitualmente utilizada para isolar óleos essenciais – por exemplo, em perfumaria.
Como muitos compostos orgânicos tendem a decompor-se quando sujeitos a temperaturas elevadas durante períodos prolongados, a indústria está a adotar cada vez mais métodos alternativos de processamento suaves que proporcionam melhores resultados (qualidade superior e rendimentos mais elevados). A hidrodestilação ultrassónica é uma dessas técnicas – um método de extração suave, mas altamente eficiente, utilizado para produzir óleos essenciais de elevada qualidade.

Desafios da produção convencional de óleos essenciais

Os problemas das técnicas tradicionais de extração, como a destilação por arrastamento de vapor, residem nas enormes quantidades de material vegetal necessárias para extrair óleos essenciais à escala comercial. Para obter 1kg (2 1/4 lb) de óleo essencial de lavanda, são necessários aproximadamente 200kg (440lb) de flores frescas de lavanda; para 1kg de óleo de rosa, são necessárias entre 2,5 e 5 toneladas métricas de pétalas de rosa; e, para 1kg de óleo essencial de limão, a matéria-prima consiste em aproximadamente 3 000 limões. Por isso, os óleos essenciais são muito dispendiosos. Para o absoluto de rosa, o preço ronda os 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 vantajosas de extração ultrassónica superam os métodos tradicionais de extração graças às condições de extração suaves, aos rendimentos elevados e à qualidade superior dos extratos. A sonicação pode ser realizada como extração com ou sem solventes. Em alternativa, a extração ultrassónica com sonda pode ser combinada com sistemas de extração comuns, por exemplo, extração Soxhlet, extração Clevenger, CO2 supercrítico, hidrodestilação óhmica, etc. (Sono-Soxhlet, Sono-Clevenger, Sono-scCO2, hidrodestilação óhmica ultrassónica).

Sono-Clevenger com sonda ultrassónica UP200S: uma instalação de hidrodestilação intensificada por ultrassons para o isolamento altamente eficiente de óleos essenciais.
(©Rasouli et al. 2021)

Vantagens da combinação de extração ultrassónica e hidrodestilação

A extração e hidrodestilação assistidas por ultrassons são atualmente uma técnica estabelecida para a produção de óleos essenciais de elevada qualidade. Enquanto técnica de extração não térmica, a sonicação evita a degradação térmica dos compostos sensíveis ao calor. Simultaneamente, a eficiência da extração e os rendimentos de óleos essenciais aumentam significativamente. Conheça abaixo os benefícios da produção ultrassónica de óleos essenciais:

1. Elevada eficiência de extração: A extração com um sonicador de sonda isola os óleos essenciais de forma mais eficiente do que os métodos tradicionais de extração, como a destilação por arrastamento de vapor ou a extração com solventes. Isto deve-se ao facto de as ondas sonoras provocarem cavitação no líquido, o que ajuda a romper as paredes celulares do material vegetal e a libertar mais óleo essencial.
2. Menor tempo de extração: A extração ultrassónica permite extrair óleos essenciais num período muito mais curto do que os métodos tradicionais de extração. Isto deve-se ao facto de as ondas sonoras intensas geradas por uma sonda ultrassónica poderem penetrar mais profundamente no material vegetal, provocar a rutura das células vegetais com eficiência superior e, assim, extrair o óleo essencial de forma mais rápida e eficaz.
3. Melhor qualidade do óleo essencial: Como a extração ultrassónica é um tratamento não térmico, pode produzir óleos essenciais de qualidade superior à obtida pelos métodos tradicionais de extração. Isto deve-se ao facto de as ondas ultrassónicas poderem extrair o óleo essencial sem danificar os delicados compostos aromáticos que conferem ao óleo a sua fragrância e as suas propriedades terapêuticas.
4. Eficiência energética: A extração ultrassónica é um método de extração energeticamente eficiente em comparação com os métodos tradicionais, como a destilação por arrastamento de vapor, que requer muita energia para produzir vapor.
5. Respeito pelo ambiente: A sonicação é uma técnica de extração limpa e respeitadora do ambiente, uma vez que não requer a utilização de solventes ou produtos químicos que possam ser prejudiciais para o ambiente.

Estes benefícios tornam a extração ultrassónica de óleos essenciais uma técnica altamente eficiente e económica que oferece muitas vantagens em relação aos métodos tradicionais de extração.

A comparação entre dióxido de carbono supercrítico (sCO₂), extração assistida por ultrassons (UAE), extração com dióxido de carbono supercrítico combinada com a técnica de oscilação de pressão (SCE-PST) e extração Soxhlet mostra que a UAE é a técnica de extração mais eficiente e rápida.

Estudo científico: hidrodestilação ultrassónica de óleos essenciais

• Matéria-prima para extração: Folhas secas de tomilho, salva, erva-cidreira, lavanda e orégãos
• Aumento do rendimento de óleos essenciais: até mais 29,58% de OE
• Menor tempo de processamento

Um estudo recente de Nenciu et al. (2026) demonstrou os benefícios da hidrodestilação assistida por ultrassons para os óleos essenciais de tomilho, salva, erva-cidreira, lavanda e orégãos. O material vegetal seco foi misturado com água, pré-tratado com um sonicador de sonda Hielscher UP400St e posteriormente destilado por arrastamento de vapor. A cavitação acústica provoca a rutura do tecido vegetal e das estruturas glandulares que contêm óleo, facilitando a libertação dos compostos voláteis antes da destilação. Nas condições otimizadas – partículas de biomassa de 1 cm, potência ultrassónica de 150 W e uma extração de 85 minutos – o rendimento de óleo essencial aumentou de 1,42 para 1,84% v/w, uma melhoria de até 29,58% em comparação com a hidrodestilação convencional de 120 minutos. A análise por GC-MS confirmou os compostos característicos de cada óleo, incluindo carvacrol nos orégãos, timol no tomilho, citral e geranial na erva-cidreira, cineol e cânfora na salva, e linalol e acetato de linalilo na lavanda. Os resultados mostram que o pré-tratamento ultrassónico pode aumentar o rendimento de óleo essencial e reduzir o tempo de hidrodestilação, melhorando assim a eficiência global da produção de óleos essenciais.

Instalação de hidrodestilação assistida por ultrassons (UAHD): (a) sonicador UP400St (b) unidade de hidrodestilação; (c) sistema de condensação de vapor + arrefecimento
Imagem e estudo: Nenciu et al., 2026

Maior rendimento de óleo essencial: extração ultrassónica antes da hidrodestilação

Para a extração ultrassónica de óleo essencial de material vegetal (por exemplo, lavandim, salva, citrinos, etc.), pode ser utilizado um sistema de sonicação de sonda, como o UIP2000hdT, para a extração à escala de bancada, piloto e de produção. O sistema de extração pode ser configurado para funcionar por lotes ou em linha.
Para a extração ultrassónica por lotes, recomenda-se um recipiente rodeado por um banho de água fria. O banho de água permite evitar uma subida indesejada da temperatura e a degradação daí resultante. Para a extração de óleo essencial de lavandim, as flores de lavanda são extraídas, por exemplo, com 2L de água destilada durante um tempo de extração de 30 min. A amplitude ultrassónica é definida para 60%. Após o pré-tratamento ultrassónico, a flor de lavanda é removida e realiza-se a destilação convencional por arrastamento de vapor para extrair o óleo essencial.
Para a instalação de extração em linha, o processador ultrassónico está equipado com um sonotrodo e uma célula de fluxo. Para efeitos de arrefecimento, o reator da célula de fluxo está equipado com uma camisa de arrefecimento. Para o pré-tratamento ultrassónico, o material vegetal macerado é bombeado através da câmara de reação, onde passa diretamente pela zona de cavitação. Outra vantagem da extração ultrassónica em linha é a possibilidade de pressurizar a câmara de reação para aumentar o efeito de extração.
O pré-tratamento ultrassónico antes da hidrodestilação aumenta o rendimento dos óleos essenciais extraídos e melhora a taxa de extração – resultando num procedimento globalmente mais eficiente.

Estudo de caso: hidrodestilação ultrassónica de óleo essencial de Satureja khuzistanica

Rasouli et al. (2021) investigaram a eficiência da extração de óleos essenciais da planta herbácea Satureja khuzistanica Jamzad, comparando a hidrodestilação tradicional com o Clevenger intensificado por ultrassons (Sono-Clevenger). Compararam ambas as técnicas de extração, hidrodestilação e Clevenger ultrassónico, quanto ao tempo de isolamento, ao rendimento e à qualidade dos óleos essenciais obtidos. Os resultados mostram que, embora o perfil químico e as propriedades biológicas dos óleos essenciais obtidos apresentem ambos uma qualidade elevada comparável, o método de extração ultrassónica melhora a eficiência do rendimento de isolamento de óleo essencial em até 40%. As imagens de microscopia eletrónica de varrimento (SEM) das folhas de Satureja tratadas revelam uma rutura mais eficiente das paredes celulares vegetais por sonicação. Como resultado, observou-se uma melhoria de cerca de 40% na extração de óleo essencial em comparação com a metodologia convencional de hidrodestilação.
Este estudo reforça os resultados de muitos outros trabalhos nos quais o pré-tratamento ultrassónico antes da hidrodestilação foi investigado e se demonstrou que a sonicação de sonda melhora tanto a qualidade como a quantidade do óleo essencial, reduzindo simultaneamente o tempo de extração e o consumo de energia em comparação com as técnicas convencionais.
 

Comparação do rendimento de extração em função do tempo para a hidrodestilação e o método sono-clevenger: a extração ultrassónica de óleos essenciais com um Sono-Clevenger proporciona rendimentos de óleo essencial mais elevados num tempo de extração mais curto.
(©Rasouli et al. 2021)

SEM de folhas de Satureja: (A) após hidrodestilação durante 4 horas e (B) após tratamento sono-clevenger durante 60 min. O tratamento Sono-Clevenger mais curto proporciona uma melhor rutura celular e, consequentemente, rendimentos de óleo essencial mais elevados.
(©Rasouli et al. 2021)

Extratores ultrassónicos para hidrodestilação de óleos essenciais

Os extratores de ultrassons de potência Hielscher estão disponíveis para instalações de bancada, instalações piloto e instalações industriais. Os nossos processadores ultrassónicos permitem um controlo preciso e podem fornecer amplitudes muito elevadas (até 200µm nos sonicadores industriais, com amplitudes superiores disponíveis mediante pedido) para gerar um campo acústico intenso. Todos os nossos dispositivos ultrassónicos, desde os sistemas de laboratório aos industriais, são concebidos para funcionar 24/7 em condições de utilização intensiva.
Os extratores ultrassónicos Hielscher podem ser testados à escala de bancada para ensaios de viabilidade e otimização de processos. Posteriormente, todos os resultados do processo podem ser transpostos linearmente para a produção industrial em grande escala. A nossa longa experiência em processamento ultrassónico permite-nos aconselhar e apoiar os nossos clientes desde os primeiros ensaios e a otimização de processos até à implementação de uma operação industrial altamente eficiente.
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Os nossos sistemas ultrassónicos robustos podem ser utilizados para sonicação por lotes e em linha. Para a produção de óleos essenciais, pode conseguir-se uma combinação sinérgica instalando uma sonda ultrassónica numa instalação convencional de hidrodestilação. A adaptação das linhas de produção existentes também pode ser realizada facilmente.

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

Princípio de funcionamento da extração ultrassónica de óleos essenciais

Está comprovado que a extração ultrassónica proporciona rendimentos de extração mais elevados e reduz o consumo de energia. O princípio de funcionamento da extração ultrassónica é a implosão de bolhas gerada pela cavitação ultrassónica. A cavitação ultrassónica / acústica gera microjatos de líquido que destroem as glândulas que contêm lípidos no tecido vegetal. Desta forma, a transferência de massa entre a célula e o solvente é melhorada e o óleo essencial é libertado. Uma grande vantagem dos modernos extratores ultrassónicos atuais é o controlo preciso dos parâmetros de funcionamento (por exemplo, intensidade ultrassónica, temperatura, tempo de tratamento, pressão, tempo de retenção, etc.). O aumento do rendimento de óleos essenciais, bem como a menor degradação térmica, a elevada qualidade e um bom perfil de aroma e sabor, estão cientificamente comprovados (Porto et al. 2009; Asfaw et al. 2005).
Embora outras técnicas modernas de extração ofereçam apenas uma capacidade limitada de aumento de escala para a produção industrial, a possibilidade de aumentar a escala da extração ultrassónica até ao nível industrial já está comprovada. Por exemplo, o rendimento de extração de óleos essenciais de citrinos japoneses aumentou 44% em comparação com os métodos tradicionais de extração (Mason et al. 2011).

Bibliografia / Referências

• Nenciu, Florin, Ana-Maria Tăbărașu, Cristina Fătu, Nicolae-Valentin Vlăduț, Iulian Voicea, Sorina Dinu (2026): Ultrasound-Assisted Hydrodistillation of Essential Oils for Eco-Friendly Biocontrol of Botrytis cinerea in Grapevines. Horticulturae 12, no. 9: 1054. 2026
• 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.
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