Turbo-extracția scorțișoarei cu ultrasunete

Extracția tradițională a scorțișoarei este consumatoare de timp și relativ ineficientă. Extracția cu ultrasunete este o tehnică de intensificare a proceselor simplă, dar extrem de eficientă, care reduce timpul de extracție la câteva ore și crește simultan randamentul de ulei esențial de scorțișoară.

Extracție îmbunătățită a scorțișoarei cu ultrasunete

Extracția tradițională a uleiului esențial de scorțișoară se realizează prin distilarea cu abur a scoarței și frunzelor de scorțișoară. Distilarea tradițională cu abur este foarte lentă și consumatoare de timp. Cu cât randamentul vizat de ulei de scorțișoară este mai mare, cu atât distilarea cu abur durează mai mult, ceea ce înseamnă că distilarea cu abur a unui cazan de frunze de scorțișoară poate dura până la 12 ore, în timp ce distilarea cu abur a scoarței de scorțișoară poate dura mai mult de 24 de ore. Extracția cu ultrasunete distruge structurile celulare ale scoarței și frunzelor de scorțișoară, astfel încât uleiul de scorțișoară este eliberat rapid și complet. Extracția cu ultrasunete accelerează semnificativ distilarea cu abur, scurtând timpul de procesare de la o zi întreagă la câteva ore și crescând în același timp randamentul de ulei esențial de scorțișoară.
Extracția cu ultrasunete eliberează întregul spectru de compuși aromatici ai scorțișoarei, inclusiv cinamaldehidă, linalool, eugenol și acid cinamic. Obținerea unui extract cu spectru complet de compuși de ulei esențial de înaltă calitate este motivul calității superioare a uleiurilor de scorțișoară extrase cu ultrasunete. În special cinamaldehida, principalul compus organic, conferă scorțișoarei aroma și mirosul caracteristice. Deoarece sonicarea este un tratament netermic, compușii uleiului esențial sunt feriți de degradarea termică. Prin urmare, extracția cu ultrasunete produce uleiuri esențiale cu aromă intensă, care îndeplinesc cele mai înalte standarde de calitate.
Extracția cu ultrasunete poate fi aplicată scoarței și frunzelor de scorțișoară. Uleiul din frunze de scorțișoară are un miros mai puternic în comparație cu uleiul din scoarță. Frunzele de scorțișoară conțin cantități mari de eugenol.

De ce extracția cu ultrasunete depășește distilarea cu abur

Pentru a produce uleiuri esențiale din scorțișoară prin distilare cu abur, uleiurile esențiale trebuie mai întâi eliberate din matricea vegetală (adică celulele vegetale din frunzele sau scoarța de scorțișoară). În distilarea cu abur, materialul vegetal de scorțișoară este fiert timp de până la 24 de ore în cazane. Căldura singură este relativ ineficientă în distrugerea structurilor celulare și eliberarea uleiurilor esențiale captive. În general, fierberea nu eliberează complet uleiurile esențiale captive, iar cantități mai mari de uleiuri reziduale se pierd, deoarece nu au fost extrase. După procesul de extracție termică are loc distilarea cu abur. Astfel, se fierbe un amestec de două lichide nemiscibile (adică ulei esențial și apă). Amestecul începe să fiarbă atunci când presiunea de vapori combinată a componentelor sale este egală cu 760 mm Hg. Punctul de fierbere al unui amestec de apă și ulei esențial va fi, așadar, mai scăzut decât punctul de fierbere al oricăreia dintre componente luate separat. Hidrodistilarea tradițională are dezavantaje majore: procesul îndelungat de fierbere și aburire este foarte consumator de timp și de energie.
Extracția cu ultrasunete funcționează prin cavitație acustică. Cavitația acustică apare atunci când undele ultrasonice de putere sunt cuplate într-un lichid (de exemplu, o suspensie formată din material botanic într-un solvent sau în apă). Undele ultrasonice se propagă prin lichid, provocând cicluri alternante de presiune înaltă / presiune joasă. În timpul ciclurilor de presiune joasă se formează bule minuscule de vid (așa-numitele bule de cavitație), care cresc pe parcursul mai multor cicluri de presiune. La o anumită dimensiune, când bulele nu mai pot absorbi energie, acestea implodează violent în timpul unui ciclu de presiune înaltă. Implozia bulelor se caracterizează prin forțe cavitaționale intense, inclusiv microturbulențe și jeturi de lichid cu viteze de până la 100m/s. Aceste efecte cavitaționale de forfecare sunt cunoscute și ca efecte sonomecanice. Extracția cu ultrasunete a moleculelor bioactive este cauzată în principal de efectele sonomecanice: agitația și turbulențele dezintegrează celulele și favorizează transferul de masă. Aceasta înseamnă că moleculele bioactive, precum uleiurile esențiale, polifenolii, terpenele și canabinoizii, sunt eliberate din matricea celulară vegetală în solvent.
Avantajul extracției cu ultrasunete față de metoda tradițională de fierbere și distilare cu abur constă în extracția comparativ mai mare de uleiuri esențiale și alți compuși organici într-un timp semnificativ mai scurt. Randamentele de extracție mai mari evită risipa de materie primă și fac extracția mai profitabilă. Economiile de timp și energie obținute prin extracția cu ultrasunete sunt substanțiale. Ca metodă netermică, extracția cu ultrasunete previne degradarea indusă de căldură a compușilor termosensibili.
Temperaturile moderate și timpul scurt de procesare sunt avantaje majore ale extracției cu ultrasunete, deoarece se previne descompunerea termică a extractelor naturale. Acest lucru face extracția cu ultrasunete foarte eficientă și, prin urmare, sonicarea oferă uleiuri esențiale de calitate superioară.

Studii de caz privind extracția scorțișoarei cu ultrasunete

Cercetarea și industria au adoptat deja extracția cu ultrasunete pentru producerea de uleiuri esențiale de înaltă calitate din numeroase materii vegetale, inclusiv frunze și scoarță de scorțișoară.

Hidrodistilarea scorțișoarei cu ultrasunete

Chen et al. (2020) au investigat hidrodistilarea favorizată de ultrasunete și au concluzionat că sonicarea a îmbunătățit semnificativ procesul de distilare. Distilarea cu abur asistată de ultrasunete a oferit randamente mai mari de ulei de scorțișoară într-un timp de extracție redus drastic. Folosind analiza GC-MS, aceștia au arătat că hidrodistilarea asistată cu ultrasunete a furnizat un ulei esențial mai valoros, cu un conținut ridicat al compusului principal trans-cinamaldehidă, comparativ cu hidrodistilarea tradițională. Micrografia electronică de scanare (SEM) a confirmat eficiența sonicării pentru extracția uleiului de scorțișoară. În plus, analiza consumului de energie electrică și a emisiilor de CO2 arată că procesul de hidrodistilare asistată cu ultrasunete este abordarea mai economică și mai ecologică. Prin urmare, Chen et al. concluzionează că hidrodistilarea asistată cu ultrasunete este o tehnologie eficientă și verde pentru extracția uleiului esențial de scorțișoară, care poate îmbunătăți cantitatea și calitatea uleiurilor de scorțișoară.

Extracția scorțișoarei cu ultrasunete folosind solvenți eutectici profunzi

S-a demonstrat că extracția cu ultrasunete folosind solvenți eutectici profunzi este o tehnică superioară pentru extragerea unor randamente ridicate de trans-cinamaldehidă și cumarină din scoarța de scorțișoară.
Metoda, în condiții optime, a dat un conținut de trans-cinamaldehidă și cumarină mai mare decât cel obținut prin metode convenționale (reflux, soxhlet și macerare) folosind solvenți organici (etanol 96%). Condițiile optime pentru extracția cu ultrasunete folosind solvenți eutectici profunzi naturali s-au dovedit a fi clorură de colină-acid citric (ChCl-CA) cu adaos de 40% apă și un timp de extracție de 30 de minute pentru extragerea trans-cinamaldehidei (9,24 ± 0,01 mg/g) și a cumarinei (11,6 ± 0,11 mg/g) din scoarța de scorțișoară (C. burmannii Blume). Ar trebui efectuate investigații suplimentare pentru a explora activitatea farmacologică a trans-cinamaldehidei și a cumarinei din scoarța de scorțișoară. (cf. Aryati et al. 2020)

Imaginea suprafeței scoarței de scorțișoară obținută prin microscopie electronică de scanare la o mărire de 1000x; pulbere uscată (a); după extracția prin macerare (b); după extracția cu reflux (c); după extracția Soxhlet (d); după extracția folosind NADES-UAE ChCl-CA (e).
studiu și imagine de Aryati et al. 2020

Extractoare cu ultrasunete de înaltă performanță

Extracția cu ultrasunete este o tehnologie de procesare fiabilă, care facilitează și accelerează producția de uleiuri esențiale de înaltă calitate. Portofoliul Hielscher Ultrasonics acoperă întreaga gamă, de la ultrasonicatoare compacte de laborator până la sisteme industriale de extracție. Astfel, noi, cei de la Hielscher, vă putem oferi cel mai potrivit ultrasonicator pentru capacitatea de proces pe care o aveți în vedere. Personalul nostru cu experiență îndelungată vă va asista de la testele de fezabilitate și optimizarea procesului până la instalarea sistemului dumneavoastră cu ultrasunete la nivelul final de producție.
Amprenta redusă a extractoarelor noastre cu ultrasunete, precum și versatilitatea opțiunilor de instalare le permit să se integreze chiar și în unități de procesare cu spațiu redus. Procesoarele cu ultrasunete sunt instalate în întreaga lume în unități de producție din industria alimentară, farmaceutică și a suplimentelor nutritive.

Hielscher Ultrasonics – Echipamente de extracție sofisticate

Portofoliul de produse Hielscher Ultrasonics acoperă întreaga gamă de extractoare cu ultrasunete de înaltă performanță, de la scară mică la scară mare. Accesoriile suplimentare permit asamblarea ușoară a celei mai potrivite configurații de dispozitiv cu ultrasunete pentru procesul dumneavoastră de extracție. Configurația optimă cu ultrasunete depinde de capacitatea avută în vedere, volum, materia primă, procesul în șarjă sau inline și calendar.

În șarjă și inline

Ultrasonicatoarele Hielscher pot fi utilizate pentru procesarea în șarjă și în flux continuu. Procesarea cu ultrasunete în șarjă este ideală pentru testarea proceselor, optimizare și producția la scară mică până la medie. Pentru producerea unor volume mari de materii vegetale (de ex. frunze și scoarță de scorțișoară), procesarea inline ar putea fi mai avantajoasă. Deși procesarea în șarjă necesită doar o configurație foarte simplă, aceasta implică mai mult timp și mai multă muncă. Un proces continuu de extracție inline necesită o configurație sofisticată – constând într-o pompă, furtunuri sau conducte și rezervoare –, dar este mai eficient, mai rapid și necesită semnificativ mai puțină muncă. Hielscher Ultrasonics are cea mai potrivită configurație de extracție pentru volumul dumneavoastră de extracție și pentru obiectivele procesului dumneavoastră.

Extractoare cu ultrasunete pentru orice capacitate de producție

Gama de produse Hielscher Ultrasonics acoperă întregul spectru de procesoare cu ultrasunete, de la ultrasonicatoare compacte de laborator, trecând prin sisteme de banc și pilot, până la procesoare cu ultrasunete complet industriale, cu capacitatea de a procesa camioane întregi pe oră. Gama completă de produse ne permite să vă oferim cel mai potrivit extractor cu ultrasunete pentru materia dumneavoastră primă, capacitatea de proces și obiectivele de producție.
Sistemele cu ultrasunete de banc sunt ideale pentru teste de fezabilitate și optimizarea procesului. Scalarea liniară pe baza parametrilor de proces stabiliți face foarte ușoară creșterea capacităților de procesare de la loturi mai mici la producția complet comercială. Scalarea se poate realiza fie prin instalarea unei unități de extracție cu ultrasunete mai puternice, fie prin gruparea mai multor ultrasonicatoare în paralel. Cu UIP16000, Hielscher oferă cel mai puternic extractor cu ultrasunete din lume.

Amplitudini controlabile cu precizie pentru rezultate optime

Toate ultrasonicatoarele Hielscher sunt controlabile cu precizie și, prin urmare, sunt cai de povară fiabili în producție. Amplitudinea este unul dintre parametrii de proces esențiali care influențează eficiența și eficacitatea extracției cu ultrasunete a uleiurilor esențiale din scorțișoară.
Toate procesoarele Hielscher Ultrasonics permit setarea precisă a amplitudinii. Sonotrodele și boosterele de amplitudine sunt accesorii care permit modificarea amplitudinii într-un interval și mai larg. Procesoarele industriale cu ultrasunete Hielscher pot furniza amplitudini foarte mari și pot oferi intensitatea ultrasonică necesară pentru aplicații solicitante. Amplitudini de până la 200µm pot fi menținute ușor, în regim continuu, în funcționare 24/7.
Setările precise ale amplitudinii și monitorizarea permanentă a parametrilor procesului cu ultrasunete prin intermediul unui software inteligent vă oferă posibilitatea de a trata frunzele și scoarța de scorțișoară în cele mai eficiente condiții ultrasonice. Sonicare optimă pentru cele mai bune rezultate de extracție!
Robustețea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 în regim greu și în medii solicitante. Acest lucru face ca echipamentele cu ultrasunete Hielscher să fie un instrument de lucru fiabil, care îndeplinește cerințele dumneavoastră de extracție.

Testare ușoară, fără riscuri

Procesele cu ultrasunete pot fi scalate complet liniar. Aceasta înseamnă că orice rezultat pe care l-ați obținut folosind un ultrasonicator de laborator sau de banc poate fi scalat la exact același rezultat de ieșire, utilizând exact aceiași parametri de proces. Acest lucru face ca ultrasonicarea să fie ideală pentru teste de fezabilitate fără riscuri, optimizarea procesului și implementarea ulterioară în producția comercială. Contactați-ne pentru a afla cum poate sonicarea să crească producția dumneavoastră de extract de scorțișoară.

Cea mai înaltă calitate – Proiectat și fabricat în Germania

Ca afacere deținută și condusă de o familie, Hielscher acordă prioritate celor mai înalte standarde de calitate pentru procesoarele sale cu ultrasunete. Toate ultrasonicatoarele sunt proiectate, fabricate și testate temeinic la sediul nostru central din Teltow, lângă Berlin, Germania. Robustețea și fiabilitatea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher le transformă într-un cal de povară în producția dumneavoastră. Funcționarea 24/7 la sarcină maximă și în medii solicitante este o caracteristică naturală a mixerelor de înaltă performanță Hielscher.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre: