Turbo extrakcia škorice ultrazvukom

Tradičná extrakcia škorice je časovo náročná a relatívne neefektívna. Ultrazvuková extrakcia je jednoduchá, ale vysoko účinná technika zintenzívňujúca proces, ktorá skracuje čas extrakcie na niekoľko hodín a súčasne zvyšuje výťažnosť škoricového esenciálneho oleja.

Vylepšená extrakcia škorice pomocou ultrazvuku

Tradičná extrakcia škoricového éterického oleja sa dosahuje parnou destiláciou škoricovej kôry a listov. Tradičná parná destilácia je veľmi pomalá a časovo náročná. Čím vyšší je cieľový výťažok škoricového oleja, tým dlhšia je parná destilácia, čo znamená, že parná destilácia škoricovej kôry môže trvať až 12 hodín, zatiaľ čo parná destilácia škoricovej kôry môže trvať viac ako 24 hodín. Ultrazvuková extrakcia rozbíja bunkové štruktúry škoricovej kôry a odchádza, takže škoricový olej sa uvoľňuje rýchlo a úplne. Ultrazvuková extrakcia výrazne urýchľuje parnú destiláciu, skracuje čas spracovania z celého dňa na niekoľko hodín a zároveň zvyšuje výťažnosť škoricového esenciálneho oleja.
Ultrazvuková extrakcia uvoľňuje celé spektrum aromatických škoricových zlúčenín vrátane cinnamaldehydu, linaloolu, eugenolu a kyseliny škoricovej. Poskytovanie plnospektrálneho extraktu vysoko kvalitných zlúčenín éterických olejov je dôvodom vynikajúcej kvality ultrazvukom extrahovaných škoricových olejov. Najmä cinnamaldehyd, hlavná organická zlúčenina, dodáva škorici jej charakteristickú chuť a vôňu. Keďže sonikácia je netepelná úprava, zlúčeniny éterických olejov sú chránené pred tepelnou degradáciou. Preto ultrazvuková extrakcia produkuje esenciálne oleje s intenzívnou vôňou, ktoré spĺňajú najvyššie štandardy kvality.
Ultrazvukovú extrakciu je možné aplikovať na škoricovú kôru a listy. Olej zo škoricových listov má silnejšiu vôňu v porovnaní s olejom z kôry. Škoricové listy obsahujú vysoké množstvo eugenolu.

Prečo ultrazvuková extrakcia vyniká parnou destiláciou

Na výrobu esenciálnych olejov zo škorice pomocou parnej destilácie sa éterické oleje musia najskôr uvoľniť z rastlinnej matrice (t. j. rastlinných buniek v listoch škorice alebo kôre). Pri parnej destilácii sa škoricový rastlinný materiál varí až 24 hodín v kanviciach. Samotné teplo je relatívne neúčinné pri rozbíjaní bunkových štruktúr a uvoľňovaní uväznených esenciálnych olejov. Vo všeobecnosti varenie neuvoľňuje zachytené esenciálne oleje úplne a väčšie množstvo zvyškových olejov sa plytvá, pretože neboli extrahované. Po procese tepelnej extrakcie prebehne parná destilácia. Preto sa varí zmes dvoch nemiešateľných kvapalín (t. j. éterického oleja a vody). Zmes začne vrieť, keď sa ich kombinovaný tlak pár rovná 760 mm Hg. Teplota varu zmesi vody a éterického oleja bude teda nižšia ako teplota varu ktorejkoľvek zložky samostatne. Tradičná hydrodestilácia má veľké nevýhody: Dlhý proces varu a varenia v pare je veľmi časovo a energeticky náročný.
Ultrazvuková extrakcia funguje akustickou kavitáciou. K akustickej kavitácii dochádza, keď sa výkonové ultrazvukové vlny spájajú do kvapaliny (napr. suspenzia pozostávajúca z botanického materiálu v rozpúšťadle alebo vode). Ultrazvukové vlny prechádzajú kvapalinou a spôsobujú striedavé vysokotlakové / nízkotlakové cykly. Počas nízkotlakových cyklov vznikajú nepatrné vákuové bubliny (tzv. kavitačné bubliny), ktoré rastú počas niekoľkých tlakových cyklov. Pri určitej veľkosti, keď bubliny nedokážu absorbovať viac energie, prudko implodujú počas vysokotlakového cyklu. Implózia bublín je charakterizovaná intenzívnymi kavitačnými silami, vrátane mikroturbulencií a prúdov kvapalín s rýchlosťou až 100 m/s. Tieto kavitačné šmykové efekty sú tiež známe ako sonomechanické účinky. Ultrazvuková extrakcia bioaktívnych molekúl je spôsobená najmä sonomechanickými účinkami: miešanie a turbulencie narúšajú bunky a podporujú prenos hmoty. To znamená, že bioaktívne molekuly, ako sú éterické oleje, polyfenoly, terpény a kanabinoidy, sa uvoľňujú z matrice rastlinných buniek do rozpúšťadla.
Výhodou ultrazvukovej extrakcie oproti tradičnej metóde varu a parnej destilácie je porovnateľne vyššia extrakcia éterických olejov a iných organických zlúčenín za výrazne kratší čas. Vyššia výťažnosť zabraňuje plytvaniu surovinou a robí ťažbu lukratívnejšou. Úspora času a energie dosiahnutá ultrazvukovou extrakciou je značná. Ako netepelná metóda ultrazvuková extrakcia zabraňuje tepelne citlivým zlúčeninám pred tepelnou degradáciou.
Mierne teploty a krátky čas spracovania sú hlavnými výhodami ultrazvukovej extrakcie, pretože sa zabráni tepelnému rozkladu prírodných extraktov. Vďaka tomu je ultrazvuková extrakcia vysoko účinná, a preto sonikácia poskytuje esenciálne oleje vynikajúcej kvality.

Prípadové štúdie ultrazvukovej extrakcie škorice

Výskum a priemysel už prijali ultrazvukovú extrakciu na výrobu vysokokvalitných esenciálnych olejov z mnohých rastlín vrátane listov škorice a kôry.

Ultrazvuková hydrodestilácia škorice

Chen et al. (2020) skúmali ultrazvukom podporovanú hydrodestiláciu a dospeli k záveru, že sonikácia výrazne zlepšila proces destilácie. Ultrazvuková parná destilácia poskytla vyššie výťažky škoricového oleja v drasticky skrátenom čase extrakcie. Pomocou analýzy GC-MS ukázali, že ultrazvukom asistovaná hydrodestilácia poskytla cennejší esenciálny olej s vysokým obsahom hlavnej zlúčeniny trans-cinnamaldehydu v porovnaní s tradičnou hydrodestiláciou. Skenovací elektrónový mikrograf (SEM) potvrdil účinnosť sonikácie pri extrakcii škoricového oleja. Okrem toho analýza spotreby elektrickej energie a emisií CO2 ukazuje, že proces ultrazvukovej hydrodestilácie je ekonomickejším a ekologickejším prístupom. Preto Chen a kol. sumarizujú, že ultrazvukom asistovaná hydrodestilácia je efektívna a ekologická technológia na extrakciu škoricového éterického oleja, ktorá môže zlepšiť množstvo a kvalitu škoricových olejov.

Ultrazvuková extrakcia škorice pomocou hlbokých eutektických rozpúšťadiel

Ukázalo sa, že ultrazvuková extrakcia pomocou hlbokých eutektických rozpúšťadiel je vynikajúcou technikou na extrakciu vysokých výťažkov trans-škoricového aldehydu a kumarínu zo škoricovej kôry.
Metóda za optimálnych podmienok poskytla vyšší obsah trans-cinnamaldehydu a kumarínu ako tie získané konvenčnými metódami (reflux, Soxhlet a macerácia) s použitím organických rozpúšťadiel (96% etanolu). Zistilo sa, že optimálnymi podmienkami pre ultrazvukovú extrakciu pomocou prírodných hlbokých eutektických rozpúšťadiel je kyselina cholínchlorid-citrónová (ChCl-CA) so 40% prídavkom vody a 30-minútovým časom extrakcie na extrakciu trans-cinnamaldehydu (9,24 ± 0,01 mg/g) a kumarínu (11,6 ± 0,11 mg/g) zo škoricovej kôry (C. burmannii Blume). Malo by sa vykonať ďalšie skúmanie s cieľom preskúmať farmakologickú aktivitu trans-škoricového aldehydu a kumarínu zo škoricovej kôry. (porovnaj Aryati et al. 2020)

Povrchový obraz škoricovej kôry pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie so zväčšením 1000x; sušený prášok (a); po extrakcii macerácie (b); po extrakcii refluxu (c); po Soxhletovej extrakcii (d); po extrakcii pomocou NADES-UAE ChCl-CA (e).
štúdia a obrázok od Aryati et al. 2020

Vysokovýkonné ultrazvukové odsávače

Ultrazvuková extrakcia je spoľahlivá technológia spracovania, ktorá uľahčuje a urýchľuje výrobu vysokokvalitných éterických olejov. Portfólio spoločnosti Hielscher Ultrasonics pokrýva celý rad od kompaktných laboratórnych ultrazvukov až po priemyselné extrakčné systémy. V spoločnosti Hielscher vám tak môžeme ponúknuť najvhodnejší ultrazvuk pre vašu predpokladanú procesnú kapacitu. Náš dlhoročný skúsený personál vám pomôže od testov uskutočniteľnosti a optimalizácie procesov až po inštaláciu vášho ultrazvukového systému na úrovni finálnej výroby.
Vďaka malej stope našich ultrazvukových odsávačov a ich všestrannosti v možnostiach inštalácie sa zmestia aj do malých priestorových spracovateľských zariadení. Ultrazvukové procesory sú inštalované po celom svete v potravinárskych a farmaceutických zariadeniach a zariadeniach na výrobu výživových doplnkov.

Hielscher Ultrasonics – Sofistikované odsávacie zariadenia

Portfólio produktov Hielscher Ultrasonics pokrýva celý rad vysokovýkonných ultrazvukových extraktorov od malých až po veľké. Dodatočné príslušenstvo umožňuje jednoduchú montáž najvhodnejšej konfigurácie ultrazvukového zariadenia pre váš proces odsávania. Optimálne nastavenie ultrazvuku závisí od predpokladanej kapacity, objemu, suroviny, dávkového alebo inline procesu a časového harmonogramu.

Dávka a inline

Ultrazvukové prístroje Hielscher je možné použiť na dávkové a kontinuálne prietokové spracovanie. Ultrazvukové dávkové spracovanie je ideálne na testovanie procesov, optimalizáciu a malú až strednú úroveň výroby. Pri výrobe veľkého množstva rastlinných látok (napr. škoricových listov a kôry) môže byť výhodnejšie inline spracovanie. Aj keď dávkovanie vyžaduje len veľmi jednoduché nastavenie, je náročnejšie na čas a prácu. Kontinuálny proces inline extrakcie si vyžaduje sofistikované nastavenie – pozostávajúci z čerpadla, hadíc alebo potrubí a nádrží - je však efektívnejší, rýchlejší a vyžaduje podstatne menej práce. Spoločnosť Hielscher Ultrasonics má najvhodnejšie nastavenie extrakcie pre váš objem odsávania a ciele procesu.

Ultrazvukové odsávače pre každú kapacitu produktu

Sortiment produktov Hielscher Ultrasonics pokrýva celé spektrum ultrazvukových procesorov od kompaktných laboratórnych ultrazvukových procesorov cez stolové a pilotné systémy až po plne priemyselné ultrazvukové procesory s kapacitou spracovať nákladné vozidlá za hodinu. Celý sortiment nám umožňuje ponúknuť vám najvhodnejší ultrazvukový odsávač pre vaše suroviny, procesnú kapacitu a výrobné ciele.
Ultrazvukové stolové systémy sú ideálne na testy uskutočniteľnosti a optimalizáciu procesov. Lineárne škálovanie na základe stanovených procesných parametrov veľmi uľahčuje zvýšenie spracovateľských kapacít z menších dávok na plne komerčnú výrobu. Zvýšenie rozlíšenia je možné vykonať buď inštaláciou výkonnejšej ultrazvukovej odsávacej jednotky, alebo paralelným zoskupením niekoľkých ultrazvukových prístrojov. S UIP16000 ponúka Hielscher najvýkonnejší ultrazvukový extraktor na svete.

Presne regulovateľné amplitúdy pre optimálne výsledky

Všetky ultrazvukové prístroje Hielscher sú presne ovládateľné, a tým spoľahlivé pracovné kone vo výrobe. Amplitúda je jedným z rozhodujúcich parametrov procesu, ktoré ovplyvňujú účinnosť a účinnosť ultrazvukovej extrakcie éterických olejov zo škorice.
Všetky ultrazvuky Hielscher’ Procesory umožňujú presné nastavenie amplitúdy. Sonotródy a posilňovacie klaksóny sú príslušenstvo, ktoré umožňuje upraviť amplitúdu v ešte širšom rozsahu. Priemyselné ultrazvukové procesory spoločnosti Hielscher môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy a požadovanú intenzitu ultrazvuku pre náročné aplikácie. Amplitúdy až 200 μm je možné ľahko nepretržite prevádzkovať v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni.
Presné nastavenie amplitúdy a trvalé monitorovanie parametrov ultrazvukového procesu pomocou inteligentného softvéru vám dáva možnosť ošetriť škoricové listy a kôru najúčinnejšími ultrazvukovými podmienkami. Optimálna sonikácia pre najlepšie výsledky extrakcie!
Robustnosť ultrazvukového zariadenia Hielscher umožňuje prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni pri náročných nákladoch a v náročných prostrediach. Vďaka tomu je ultrazvukové zariadenie Hielscher spoľahlivým pracovným nástrojom, ktorý spĺňa vaše požiadavky na extrakciu.

Jednoduché testovanie bez rizika

Ultrazvukové procesy môžu byť úplne lineárne škálované. To znamená, že každý výsledok, ktorý ste dosiahli pomocou laboratórneho alebo stolového ultrazvuku, je možné škálovať na presne rovnaký výstup pomocou presne rovnakých procesných parametrov. Vďaka tomu je ultrazvuk ideálny na bezrizikové testovanie uskutočniteľnosti, optimalizáciu procesov a následnú implementáciu do komerčnej výroby. Kontaktujte nás a dozviete sa, ako môže sonikácia zvýšiť produkciu škoricového extraktu.

Najvyššia kvalita – Navrhnuté a vyrobené v Nemecku

Ako rodinný a rodinný podnik uprednostňuje spoločnosť Hielscher pre svoje ultrazvukové procesory najvyššie štandardy kvality. Všetky ultrazvukové prístroje sú navrhnuté, vyrobené a dôkladne testované v našej centrále v Teltowe neďaleko Berlína v Nemecku. Robustnosť a spoľahlivosť ultrazvukového zariadenia Hielscher z neho robí ťažného koňa vo vašej výrobe. Prevádzka 24/7 pri plnom zaťažení a v náročných prostrediach je prirodzenou charakteristikou vysokovýkonných mixérov Hielscher.

Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov: