Турбоэкстракция корицы ультразвуком

Традиционная экстракция корицы занимает много времени и относительно неэффективна. Ультразвуковая экстракция является простым, но высокоэффективным методом интенсификации процесса, который сокращает время экстракции до нескольких часов и одновременно увеличивает выход эфирного масла корицы.

Улучшенная экстракция корицы с помощью ультразвука

Традиционная экстракция эфирного масла корицы достигается путем паровой дистилляции коры и листьев корицы. Традиционная паровая дистилляция очень медленная и трудоемкая. Чем выше целевой выход коричного масла, тем дольше происходит паровая дистилляция, а это значит, что паровая дистилляция котла с листьями корицы может занимать до 12 часов, в то время как паровая дистилляция коры корицы может занимать более 24 часов. Ультразвуковая экстракция разрушает клеточные структуры коры коры и листьев корицы вверх, так что масло корицы высвобождается быстро и полностью. Ультразвуковая экстракция значительно ускоряет паровую дистилляцию, сокращая время обработки с целого дня до нескольких часов и увеличивая выход эфирного масла корицы.
Ультразвуковая экстракция высвобождает полный спектр ароматических соединений корицы, включая коричный альдегид, линалоол, эвгенол и коричную кислоту. Получение полного спектра экстракта высококачественных соединений эфирных масел является причиной превосходного качества масел корицы, экстрагированных ультразвуком. Особенно коричный альдегид, основное органическое соединение, придает корице ее фирменный вкус и аромат. Поскольку ультразвуковая обработка не является термической обработкой, соединения эфирных масел предотвращаются от термической деградации. Таким образом, ультразвуковая экстракция позволяет получать эфирные масла с интенсивным ароматом, отвечающие самым высоким стандартам качества.
Ультразвуковая экстракция может быть применена к коре и листьям корицы. Масло листьев корицы имеет более сильный аромат по сравнению с маслом коры. Листья корицы содержат большое количество эвгенола.

Почему ультразвуковая экстракция превосходит паровую дистилляцию

Чтобы получить эфирные масла из корицы с помощью паровой дистилляции, эфирные масла сначала должны быть высвобождены из растительной матрицы (т.е. растительных клеток в листьях или коре корицы). При паровой дистилляции растительное сырье корицы кипятят до 24 часов в котлах. Тепло само по себе относительно неэффективно для разрушения клеточных структур и высвобождения захваченных эфирных масел. Как правило, кипячение не высвобождает захваченные эфирные масла полностью, и большее количество остаточных масел тратится впустую, поскольку они не были экстрагированы. После процесса извлечения тепла будет проведена паровая дистилляция. Поэтому кипятят смесь двух несмешивающихся жидкостей (т.е. эфирного масла и воды). Смесь начинает кипеть, когда их суммарное давление паров становится равным 760 мм рт.ст. Таким образом, температура кипения смеси воды и эфирного масла будет ниже, чем температура кипения каждого компонента в отдельности. Традиционная гидродистилляция имеет существенные недостатки: длительный процесс кипячения и пропаривания очень трудоемкий и энергозатратный.
Ультразвуковая экстракция работает методом акустической кавитации. Акустическая кавитация происходит, когда мощные ультразвуковые волны соединяются в жидкость (например, суспензия, состоящая из растительного материала в растворителе или воде). Ультразвуковые волны распространяются через жидкость, вызывая чередование циклов высокого и низкого давления. Во время циклов низкого давления образуются мельчайшие вакуумные пузырьки (так называемые кавитационные пузырьки), которые растут в течение нескольких циклов давления. При определенном размере, когда пузырьки не могут поглощать больше энергии, они сильно схлопываются во время цикла высокого давления. Имплозия пузырьков характеризуется интенсивными кавитационными силами, включая микротурбулентность и потоки жидкости со скоростями до 100 м/с. Эти кавитационные сдвиговые эффекты также известны как сономеханические эффекты. Ультразвуковая экстракция биоактивных молекул в основном вызвана сономеханическими эффектами: возбуждение и турбулентность разрушают клетки и способствуют массопереносу. Это означает, что биологически активные молекулы, такие как эфирные масла, полифенолы, терпены и каннабиноиды, высвобождаются из матрикса растительных клеток в растворитель.
Преимущество ультразвуковой экстракции по сравнению с традиционным методом кипячения и паровой дистилляции заключается в сравнительно более высокой экстракции эфирных масел и других органических соединений за значительно более короткое время. Более высокий выход экстракции позволяет избежать потери сырья и делает добычу более прибыльной. Экономия времени и энергии, достигнутая за счет ультразвуковой экстракции, существенна. Являясь нетермическим методом, ультразвуковая экстракция предотвращает деградацию термочувствительных соединений под воздействием тепла.
Умеренные температуры и короткое время обработки являются основными преимуществами ультразвуковой экстракции, поскольку предотвращается термическое разложение природных экстрактов. Это делает ультразвуковую экстракцию очень эффективной, и, следовательно, ультразвуковая обработка дает эфирные масла превосходного качества.

Тематические исследования ультразвуковой экстракции корицы

Научные исследования и промышленность уже внедрили ультразвуковую экстракцию для производства высококачественных эфирных масел из многих растительных компонентов, включая листья и кору корицы.

Ультразвуковая гидродистилляция корицы

Chen et al. (2020) исследовали гидродистилляцию под ультразвуковым контролем и пришли к выводу, что ультразвуковая обработка значительно улучшает процесс дистилляции. Ультразвуковая паровая дистилляция обеспечила более высокий выход коричного масла при значительном сокращении времени экстракции. Используя анализ ГХ-МС, они показали, что ультразвуковая гидродистилляция дает более ценное эфирное масло с высоким содержанием основного соединения транс-коричного альдегида по сравнению с традиционной гидродистилляцией. Сканирующая электронная микрофотография (СЭМ) подтвердила эффективность ультразвуковой обработки для экстракции масла корицы. Кроме того, анализ потребления электроэнергии и выбросов CO2 показывает, что процесс гидродистилляции с помощью ультразвука является более экономичным и экологически чистым подходом. Таким образом, Chen et al. резюмируют, что ультразвуковая гидродистилляция является эффективной и экологичной технологией экстракции эфирного масла корицы, которая может улучшить количество и качество коричных масел.

Ультразвуковая экстракция корицы с использованием глубоких эвтектических растворителей

Ультразвуковая экстракция с использованием глубоких эвтектических растворителей показала себя как превосходный метод извлечения высоких выходов транс-коричного альдегида и кумарина из коры корицы.
Метод при оптимальных условиях давал более высокое содержание транскоричного альдегида и кумарина, чем при использовании традиционных методов (рефлюкс, сокшлет и мацерация) с использованием органических растворителей (96% этанола). Оптимальными условиями для ультразвуковой экстракции с использованием природных глубокоэвтектических растворителей оказалась холина хлоридно-лимонная кислота (ChCl-CA) с добавлением 40% воды и 30-минутным временем экстракции транс-коричного альдегида (9,24 ± 0,01 мг/г) и кумарина (11,6 ± 0,11 мг/г) из коры корицы (C. burmannii Blume). Необходимо провести дальнейшие исследования для изучения фармакологической активности транс-коричного альдегида и кумарина из коры корицы. (ср. Aryati et al. 2020)

Поверхностное изображение коры корицы с помощью сканирующей электронной микроскопии 1000-кратного увеличения; сухой порошок (а); после мацерации экстракции (b); после удаления рефлюкса (с); после экстракции по Сокслету (d); после экстракции с помощью NADES-UAE ChCl-CA(e).
исследование и фото Aryati et al. 2020

Высокопроизводительные ультразвуковые экстракторы

Ультразвуковая экстракция – это надежная технология обработки, которая облегчает и ускоряет производство высококачественных эфирных масел. Портфолио Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр от компактных лабораторных ультразвуковых аппаратов до промышленных вытяжных систем. Таким образом, мы в Hielscher можем предложить вам наиболее подходящий ультразвуковой аппарат для вашей предполагаемой производственной мощности. Наши многолетние опытные сотрудники помогут вам от технико-экономических испытаний и оптимизации процесса до установки вашей ультразвуковой системы на конечном производственном уровне.
Малая занимаемая площадь наших ультразвуковых экстракторов, а также универсальность вариантов установки позволяют им подходить даже для небольших производственных помещений. Ультразвуковые процессоры установлены по всему миру на предприятиях по производству продуктов питания, фармацевтики и пищевых добавок.

Hielscher Ultrasonics – Сложное оборудование для экстракции

Портфель продуктов Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр высокопроизводительных ультразвуковых экстракторов от малых до крупных масштабов. Дополнительные аксессуары позволяют легко собрать наиболее подходящую конфигурацию ультразвукового устройства для вашего процесса экстракции. Оптимальная ультразвуковая установка зависит от предполагаемой производительности, объема, сырья, периодического или поточного процесса и сроков.

Пакетный и поточный

Ультразвуковые аппараты Hielscher могут использоваться для периодической и непрерывной проточной обработки. Ультразвуковая периодическая обработка идеально подходит для тестирования процессов, оптимизации и производства в малых и средних масштабах. Для производства больших объемов растительных компонентов (например, листьев и коры корицы) поточная обработка может быть более выгодной. В то время как дозирование требует очень простой настройки, оно является более трудоемким и трудоемким процессом. Непрерывный процесс поточной экстракции требует сложной настройки – состоит в виде насоса, шлангов или труб и баков -, но он более эффективен, быстр и требует значительно меньше труда. Hielscher Ultrasonics предлагает наиболее подходящую конфигурацию экстракции для вашего объема экстракции и технологических целей.

Ультразвуковые экстракторы для каждой производительности продукта

Ассортимент продукции Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр ультразвуковых процессоров от компактных лабораторных ультразвуковых аппаратов до настольных и пилотных систем до полностью промышленных ультразвуковых процессоров с производительностью обработки грузовых автомобилей в час. Полный ассортимент продукции позволяет нам предложить вам наиболее подходящий ультразвуковой экстрактор для вашего сырья, производственной мощности и производственных целей.
Ультразвуковые настольные системы идеально подходят для технико-экономических испытаний и оптимизации процессов. Линейное масштабирование на основе установленных технологических параметров позволяет очень легко увеличить перерабатывающие мощности от небольших партий до полностью коммерческого производства. Масштабирование может быть выполнено либо путем установки более мощного ультразвукового экстрактора, либо параллельного кластеризации нескольких ультразвуковых аппаратов. С UIP16000 компания Hielscher предлагает самый мощный ультразвуковой экстрактор в мире.

Точно контролируемые амплитуды для достижения оптимальных результатов

Все ультразвуковые аппараты Hielscher являются точно управляемыми и, следовательно, надежными рабочими лошадками в производстве. Амплитуда является одним из важнейших технологических параметров, влияющих на эффективность и результативность ультразвуковой экстракции эфирных масел из корицы.
Все ультразвуковые аппараты Hielscher’ Процессоры позволяют точно настраивать амплитуду. Сонотроды и бустерные рупоры – это аксессуары, которые позволяют изменять амплитуду в еще более широком диапазоне. Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher могут обеспечивать очень высокую амплитуду и необходимую интенсивность ультразвука для требовательных приложений. Амплитуды до 200 мкм могут легко работать непрерывно в режиме 24/7.
Точная настройка амплитуды и постоянный мониторинг параметров ультразвукового процесса с помощью интеллектуального программного обеспечения дают вам возможность обрабатывать листья и кору корицы наиболее эффективными ультразвуковыми условиями. Оптимальная ультразвук для наилучших результатов экстракции!
Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 в тяжелых условиях эксплуатации и в сложных условиях. Это делает ультразвуковое оборудование Hielscher надежным рабочим инструментом, отвечающим вашим требованиям к экстракции.

Простое тестирование без риска

Ультразвуковые процессы могут быть полностью линейно масштабированы. Это означает, что каждый результат, достигнутый с помощью лабораторного или настольного ультразвукового аппарата, может быть масштабирован до точно такой же производительности с использованием точно таких же параметров процесса. Это делает ультразвук идеальным для безрисковых технико-экономических испытаний, оптимизации процессов и последующего внедрения в коммерческое производство. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как ультразвуковая обработка может увеличить производство экстракта корицы.

Высочайшее качество – Разработано и произведено в Германии

Будучи семейным предприятием, Hielscher отдает приоритет высочайшим стандартам качества своих ультразвуковых процессоров. Все ультразвуковые аппараты спроектированы, изготовлены и тщательно протестированы в нашем головном офисе в Тельтове недалеко от Берлина, Германия. Прочность и надежность ультразвукового оборудования Hielscher делают его рабочей лошадкой на вашем производстве. Работа в режиме 24/7 при полной нагрузке и в сложных условиях является естественной характеристикой высокопроизводительных миксеров Hielscher.

В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов: