Ultrazvuková hydrodestilácia éterických olejov
- Konvenčné ťažba éterických olejov je drahá a časovo náročné.
- Ultrazvukový extrakcie dáva vyššie výnosy a vynikajúcu kvalitu extraktu.
- Ultrazvukový môže byť vykonaná ako rozpúšťadlo-alebo voda-na extrakciu metódou. Prípadne ultrazvukom možno kombinovať s tradičnými extrakčných systémov pre zvýšenie efektivity a kvality.
Hydrodestilácia botanických výťažkov
Hydrodestilácia je variantom destilácie vodnou parou. Na extrakciu hydrodestiláciou sa rastlinný materiál na nejaký čas namočí do vody, potom sa zmes zahreje a prchavé materiály sa odvedú do pary, kondenzujú a oddelia. Je to bežný proces extrakcie na oddelenie fytochemických zlúčenín od rastlinného materiálu. Destilácia vodnou parou je bežná technika izolácie éterických olejov, napr. pre parfumériu.
Keďže mnohé organické zlúčeniny majú tendenciu rozkladať sa pri vysokých trvalých teplotách, priemysel napreduje v používaní alternatívnych metód mierneho spracovania, ktoré poskytujú lepšie výsledky extrakcie (vynikajúca kvalita, vyššie výnosy). Ultrazvuková hydrodestilácia je mierna, ale vysoko účinná extrakčná technika, ktorá sa používa na výrobu vysoko kvalitných éterických olejov.
Ultrazvuková extrakcia a ultrazvuková hydrodestilácia výrazne zlepšujú produkciu esenciálneho oleja.
Výzvy konvenčnej výroby esenciálnych olejov
Problémy tradičných extrakčných techník, ako je Destilácia parou leží v obrovskom množstve rastlinného materiálu, ktoré sú potrebné na extrakciu éterických olejov v komerčnom meradle. Pre 1 kg (2 1/4 lb) levanduľového esenciového oleja sú cca 200kg (440lb) čerstvých levanduľových kvetov požadovaných, pre 1 kg ružového oleja sú medzi 2,5 a 5 metrických ton okvetných lístkov ruže potrebné a pre 1 kg citrónovej éterický olej suroviny sa skladá z cca 3 000 citróny. Preto éterické oleje sú veľmi drahé. Pre ruže absolútna cena je okolo €20,000 (21, 000US $) na liter.
Aby výrobcovia esenciálnych olejov získali výhody týkajúce sa ziskovosti a konkurencieschopnosti, musia zaviesť efektívnejšie a efektívnejšie metódy extrakcie. Priaznivé techniky ultrazvukovej extrakcie vyniká tradičnými extrakčnými metódami miernymi podmienkami extrakcie, vysokými výnosmi a vynikajúcou kvalitou extraktu. Sonikácia sa môže uskutočniť ako extrakcia na báze rozpúšťadla alebo bez rozpúšťadla. Alternatívne môže byť extrakcia typu ultrazvukovej sondy kombinovaná s bežnými extrakčnými systémami, napr. Extrakcia soxhlet, extrakcia štiepenia, superkritický CO2, ohmická hydrodestilácia atď. (Sono-Soxhlet, Sono-Clevenger, Sono-scCO2, ultrazvuková ohmická hydrodestilácia).
Výhody ultrazvukovej extrakcie a hydrodestilácie
Ultrazvukom asistovaná extrakcia a hydrodestilácia je dnes zavedenou technikou na výrobu vysoko kvalitných éterických olejov. Ako netepelná extrakčná technika, ultrazvukom zabraňuje tepelnej degradácii zlúčenín citlivých na teplo. Zároveň sa výrazne zvyšuje účinnosť extrakcie a výťažnosť éterických olejov. Nájdite výhody ultrazvukovej výroby esenciálneho oleja nižšie:
- Vysoká účinnosť extrakcie: Extrakcia pomocou sondy-typ ultrasonicator izoluje éterické oleje efektívnejšie ako tradičné extrakčné metódy, ako je destilácia parou alebo extrakcia rozpúšťadlom. Je to preto, že zvukové vlny spôsobujú kavitáciu v kvapaline, ktorá pomáha rozkladať bunkové steny rastlinného materiálu a uvoľňovať viac éterického oleja.
- Kratší čas extrakcie: Ultrazvuková extrakcia môže extrahovať éterické oleje v oveľa kratšom čase ako tradičné extrakčné metódy. Je to preto, že intenzívne zvukové vlny generované ultrazvukovou sondou môžu preniknúť do rastlinného materiálu hlbšie, narušiť rastlinnú bunku s vynikajúcou účinnosťou, a preto extrahovať esenciálny olej rýchlejšie a účinnejšie.
- Zlepšená kvalita esenciálneho oleja: Keďže ultrazvuková extrakcia je netepelné ošetrenie, môže produkovať éterické oleje s vyššou kvalitou ako tradičné extrakčné metódy. Je to preto, že ultrazvukové vlny môžu extrahovať esenciálny olej bez poškodenia jemných aromatických zlúčenín, ktoré dodávajú oleju jeho vôňu a terapeutické vlastnosti.
- Energetická účinnosť: Ultrazvuková extrakcia je energeticky efektívna metóda extrakcie v porovnaní s tradičnými metódami, ako je destilácia parou, ktorá vyžaduje veľa energie na výrobu pary.
- Šetrné k životnému prostrediu: Ultrazvukom je čistá a ekologická technika extrakcie, pretože nevyžaduje použitie rozpúšťadiel alebo chemikálií, ktoré môžu byť škodlivé pre životné prostredie.
Tieto výhody premieňajú ultrazvukovú extrakciu esenciálneho oleja na vysoko efektívnu a ekonomickú techniku, ktorá ponúka mnoho výhod oproti tradičným extrakčným metódam.
Ultrazvuková extrakcia vyžaduje len veľmi krátky čas generovanie najlepších extrakčných výnosov. Porovnanie superkritického oxidu uhličitého (sCO2), ultrazvukom asistovanej extrakcie (SAE), superkritickej extrakcie oxidu uhličitého v kombinácii s technikou kolísania tlaku (SCE-PST) a Soxhletovej extrakcie ukazuje, že SAE sú najefektívnejšou a najrýchlejšou extrakčnou technikou.
Pracovný princíp ultrazvukovej extrakcie esenciálneho oleja
Bolo preukázané, že ultrazvuková extrakcia poskytuje vyššie extrakčné výnosy a znižuje spotrebu energie. Pracovným princípom ultrazvukovej extrakcie je bublinová implózia generovaná ultrazvukovou kavitáciou. Ultrazvuková / akustická kavitácia generuje kvapalné mikro-trysky, ktoré ničia žľazy obsahujúce lipidy v rastlinnom tkanive. Tým sa zlepšuje prenos hmoty medzi bunkou a rozpúšťadlom a uvoľňuje sa éterický olej. Hlavnou výhodou dnešných moderných ultrazvukových extraktorov je presná kontrola prevádzkových parametrov (napr. ultrazvuková intenzita, teplota, čas spracovania, tlak, retenčný čas atď.). Zvýšený výťažok esenciálnych olejov, ako aj nižšia tepelná degradácia, vysoká kvalita a dobrý arómový a chuťový profil sú vedecky dokázané (Porto et al. 2009; Asfaw et al. 2005),
Zatiaľ čo iné moderné extrakčné techniky ponúkajú len obmedzenú schopnosť rozšírenia na priemyselnú výrobu, účinnosť na zvýšenie ultrazvukovej extrakcie na priemyselnú úroveň je už preukázaná. Napríklad výťažok extrakcie éterických olejov z japonských citrusov sa zvýšil o 44% v porovnaní s tradičnými extrakčnými metódami (Mason et al. 2011),
Ultrazvukové Predreže pre ťažbu éterických olejov
Pre ultrazvukové extrakciu éterický olej z rastlinného materiálu (napr. Lavandin, šalvia, citrusové atď), sonda-typ ultrazvukom systém, ako je UIP2000hdT môže byť použitý pre extrakciu na lavičke-top, pilot a výrobnej stupnice. Extrakčný systém je možné nastaviť ako dávkový alebo inline systém.
Pre ultrazvukové dávkové extrakcie, kontajner s okolitou studenou vodou kúpeľ sa odporúča. Vodný kúpeľ umožňuje vyhnúť sa nepožadovanému nárastu teploty a výslednej degradácii. Pre Lavandin éterický olej extrakcie, levanduľa kvety sú extrahované s napr 2L destilovanej vody na dobu extrakcie 30 min. Ultrazvukový amplitúda je nastavená na 60%. Po ultrazvukové predpretie, levanduľa kvetina je odstránená, a konvenčné parné destilácie sa vykonáva extrahovať éterický olej.
Pre inline extrakcie nastavenie, Ultrazvukový procesor ist vybavený sonotrode a prietoková bunka. Pre chladenie účel, tok bunky reaktora je vybavený chladiacou bundu. Pre ultrazvukové pre-ošetrenie, macerovaný rastlinný materiál je čerpaná prostredníctvom reakčnej komory, kde prechádza priamo cez cavitational zóne. Ďalšou výhodou ultrazvukovej inline extrakcie je možnosť tlakovania reakčnej komory na zvýšenie extrakčného efektu.
Ultrazvuková predbežná úprava pred hydrodestiláciou zvyšuje výťažnosť extrahovaných éterických olejov a zlepšuje rýchlosť extrakcie – Výsledkom je celkovo efektívnejší postup.
Výhody ultrazvukovej extrakcie a hydrodestilácie
- Rýchle & efektívna ťažba
- Netepelný, mierny proces
- Vysokokvalitné výťažky
- Vysoký výnos
- Plný aróma spektrum
- Menej surovín
- Zelená ťažba
Sono-Clevenger s ultrazvukovou sondou UP200S: Ultrazvukovo zosilnená hydrodestilačná zostava pre vysoko účinnú izoláciu esenciálneho oleja.
(©Rasouli et al. 2021)
Prípadová štúdia: Ultrazvuková hydrodestilácia esenciálneho oleja zo Satureja khuzistanica
Rasouli et al. (2021) skúmali účinnosť extrakcie éterických olejov z bylinnej rastliny Satureja khuzistanica Jamzad porovnaním tradičnej hydrodestilácie a ultrazvukom zosilneného Clevenger (Sono-Clevenger). Porovnali obe extrakčné techniky, hydrodestiláciu a ultrazvukový Clevenger, pokiaľ ide o čas izolácie, výťažok a kvalitu získaných éterických olejov. Výsledky ukazujú, že zatiaľ čo chemický profil získaných éterických olejov a biologické vlastnosti sú porovnateľne vysokej kvality, ultrazvuková metóda extrakcie zvyšuje účinnosť izolácie esenciálneho oleja až o 40%. Skenovací elektrónový mikrograf (SEM) snímky ošetrených listov Satureja odhaľujú efektívnejšie narušenie bunkových stien rastlín ultrazvukom. V dôsledku toho sa pozorovalo zvýšenie extrakcie esenciálnych olejov približne o 40% v porovnaní s konvenčnou metodikou hydrodestilácie.
Táto štúdia zdôrazňuje výsledky mnohých ďalších správ, v ktorých ultrazvuková predúprava pred hydrodestiláciou bola skúmaná a ukázala, že ultrazvukom typu sondy zvyšuje kvalitu aj množstvo esenciálneho oleja pri súčasnom znížení času extrakcie a spotreby energie v porovnaní s konvenčnými technikami.
Porovnanie výťažku extrakcie ako funkcie času pre hydrodestiláciu a metódu sono-clevenger: Ultrazvuková extrakcia esenciálneho oleja so Sono-Clevenger poskytuje vyššie výnosy esenciálneho oleja v kratšom čase extrakcie.
(©Rasouli et al. 2021)
SEM listov Satureja: (A) po hydrodestilácii počas 4 hodín a (B) po ošetrení sono-clevengerom počas 60 min. Kratšia liečba Sono-Clevenger poskytuje lepšie narušenie buniek a tým vyššie výnosy esenciálneho oleja.
(©Rasouli et al. 2021)
Ultrazvukové extraktory pre hydrodestiláciu esenciálneho oleja
Hielscher výkonové ultrazvukové extraktory sú k dispozícii pre bench-top, pilotné závody a priemyselné zariadenia. Naše ultrazvukové procesory sú presne kontrolovateľné a môžu dodávať veľmi vysoké amplitúdy (až 200 μm pre priemyselné ultrazvukom, vyššie amplitúdy na požiadanie) generovať intenzívne akustické pole. Všetky naše ultrazvukové zariadenia, od laboratórií až po priemyselné systémy, sú postavené pre prevádzku 24/7 v ťažkých podmienkach.
Hielscher ultrazvukové extraktory môžu byť testované v bench-top stupnica pre testy uskutočniteľnosti a optimalizáciu procesu. Potom môžu byť všetky výsledky procesov lineárne škálované na plnú priemyselnú výrobu. Naše dlhoročné skúsenosti s ultrazvukovým spracovaním nám umožňujú konzultovať a pomáhať našim klientom od prvých testov a optimalizácie procesov až po implementáciu vysoko efektívnej priemyselnej operácie.
Navštívte naše technické laboratórium a procesné centrum preskúmať možnosti ultrazvukových systémov Hielscher!
Naše robustné ultrazvukové systémy môžu byť použité pre dávkovú a inline ultrazvukom. Pre výrobu esenciálnych olejov je možné dosiahnuť synergickú kombináciu inštaláciou ultrazvukovej sondy v konvenčnej hydrodestilačnej zostave. Modernizácia existujúcich výrobných liniek sa dá ľahko vykonať.
Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:
| Objem šarže | prietok | Odporúčané Devices | 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
|---|---|---|
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 02 až 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 až 150 l | 3 až 15 l/min | UIP6000hdT |
| neuv | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| neuv | väčšia | strapec UIP16000 |
Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!
Ultrasonicator UP200Ht s extraktor Soxhlet.
(©Djenni a kol., 2012)
Literatúra/referencie
- 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.
Fakty stojí za to vedieť
Úspešne extrahované ultrazvukom
Nasledujúce rastlinné materiály a rastlinné tkanivá sú preukázané, že Ultrazvukový extrakcie dosahuje lepšie výsledky extrakcie. Ultrazvukový extrakcia dáva vyššie výnosy, vysoko kvalitné výťažky s kompletnou zlúčenina/aróma profil a plné chuti spektra.
byliny & listy: Spearmint, mäta, Stevia, Konope, chmeľ, bazalka, tymián, korenie, oregano, šalvia, fenikel, petržlen, eukalyptu, olivový, zelený čaj, čierny čaj, boldo, tabak, mäta pieporná, majoránka, atď.
Kvety (Attars): ruže, levanduľa, ylang-ylang, jazmín, pačuli, tuberose, Mimosa, atď.
Ovocie: oranžová, citrusové, citrón, malinový, paradajka, jablko, čučoriedka, bilberries, mandarínka, Hrozna, olivový, jujube, atď.
Korenie: šafranKoriander Zázvor, vavrínový, muškátový oriešok, škorica, kurkuma, vanilka, klinček, Muškát, Mace atď.
Drevo & kôra: Agarwood, dub, santalové drevo, cédrové drevo, borovica, škorica kôry, atď.
Botanické výťažky obsahujú celé spektrum účinných zlúčenín a fytochemikálií tak, že esenciálny olej obsahuje lipidy, terpéty a terpenoidy, fenoly, alkaloidy, flavonoidy, karbonylické zlúčeniny, antioxidanty, vitamíny, pigmenty, enzýmy, Atď.
Príklady extrahovaných molekúl: monoterpény a monoterpeneoidy, sesquiterpenes, Limonene, carvone, a-pinene, Limonene, 1, 8-cineol, CIS-ocimene, trans-ocimene, 3-octanone, beta-karotén, α-pinén, gáfor, camphene, β-pinene, myrcene, para-cymene, Limonén, γ-terpinén, linalool, myrtenol, myrtenal, karvón.
Esenciálne oleje vykazujú antioxidačné a antimikrobiálne účinky, čo z nich robí okrem svojej vône a chuti prospešná zložka pre potraviny a lekárske výrobky, taky.
Esenciálne oleje, napríklad z levanduľa, mäty piepornej a eukalyptu, sú väčšinou vyrábané destiláciou parou. Surové rastlinné materiály, ako sú kvety, lístie, drevo, kôra, korene, semená a šupky sú extrahované destiláciou vody, zatiaľ čo namočené a varené s vodou v destilačnom aparáte.
hydrodestilace
V prípade hydrodestilácie sú diferencované dve formy: destilácia vody a Destilácia parou.
Pre izoláciu éterických olejov destiláciou vody, rastlinný materiál je umiestnený vo vode, aby sa varí. Na destiláciu parou sa do rastlinného materiálu vstrekuje para. Vzhľadom na vplyv teplej vody a pary sa éterický olej uvoľňuje z lipidov v rastlinnom tkanive. Odparovanie vody para nesie olej z rastlinného materiálu. Potom sa para kondenzuje v kondenzátore nepriamym chladením vodou. Z kondenzátora sa destilovaný extrakt (esenciálny olej) vlieva do separátora, kde sa olej automaticky oddeľuje od destilátovej vody.
extrakcia rozpúšťadla
Z dôvodu účinnosti sa väčšina esenciálnych olejov, napríklad pre parfumy a vonný priemysel, vyrába extrakciou rozpúšťadla, s použitím prchavých rozpúšťadiel, napríklad hexánu, di-metylénchloridu alebo ropného éteru. Hlavnými výhodami extrakcie rozpúšťadla nad destiláciou je to, že počas procesu možno udržiavať jednotnú teplotu (cca 50 ° c). Keďže vyššie teploty vedú k degradácii esenciálnych olejových zlúčenín, oleje extrahované rozpúšťadlom sa vyznačujú vyššou KOMPLETNOSŤOU ich prchavých zlúčenín a prirodzenejšia vôňa.
Superkritický CO2 je preukázané, že je vynikajúce organické rozpúšťadlo, príliš, a preto je ďalšou alternatívou pre ťažbu aromatických olejov z rastlinných látok.
Extrakčné rozpúšťadlá
Tradičné organické rozpúšťadlá na extrakciu zahŕňajú benzén, toluén, hexán, dimetyléter, ropný éteru, di-metyléniumchlorid, etylacetát, acetón alebo etanol.
Etanol sa používa na extrakciu voňavých zlúčenín zo suchých rastlinných materiálov, ako aj z neschopných olejov alebo betónov, ktoré boli vyrobené najprv extrakciou organického rozpúšťadla, výrazom alebo enfluerage. Etanol výťažky zo suchých materiálov sú známe ako tinktúry. Tinktúry sa nesmú zamieňať s etanolom umýva, ktoré sa vykonávajú na čistenie olejov a betónov na získanie absolútnych.
Keď sa voda používa ako extrakcia tekutiny, proces sa nazýva rozpúšťadlom-bez extrakcie.
Esenciálne oleje
Esenciálne oleje sú vyrábané extrakciou z rastlinného materiálu. Ako surovina je možné použiť rôzne druhy rastlinných dielov, napríklad kvety (napr. ruže, jazmín, Karafiát, klinček, Miminka, rozmarín, Lavander), listy (napr. mäta, Ocimum SPP., citrónovou trávou, jamrosa), listy a stonky (napr. pelargónie, Patchouli, petitgrain, Verbena, Škorica), kôra (napr. škorica, Cassia, Canella), drevo (napr. céder, Sandal, borovica), korene (napr. Angelica, Sassafras, vetiver, Saussurea, valeriány), semená (napr. fenikel, koriander, rasca, kôpor, muškátový oriešok), ovocie (bergamot, oranžová, citrón, jalovice), napríklad zázvor, Calamus, Curcuma, orris) a ďasná alebo živíc exsudations (napr. balzam z Peru, Myroxylon balsamum, storax, Myrrh, benzoin).
Betón a absolútna
Betón je termín pre polotuhú hmotu, ktorá sa získava extrakciou rozpúšťadlom čerstvého rastlinného materiálu. Čerstvý rastlinný materiál je väčšinou extrahovaný pomocou nonpolar rozpúšťadlá ako benzén, toluén, hexán, ropný éteru. Po extrakcii sa rozpúšťadlo odparí tak, aby sa získali polotuhé zvyšky éterických olejov, voskov, živíc a iných lipofilných (hydrofóbnych) fytochemikálií. To je takzvaný betón.
Ak chcete získať absolútnu od betónu, betón musí byť ošetrené silným alkoholom, v ktorom môžu byť rozpustené určité zložky.
Ultrazvukový výroba Nanoemulzií
Záujem o používanie nanoemulzií ako nosičov pre lipofilné potravinové prísady ako nosič účinných zlúčenín v farmaceutických výrobkoch a kozmetike sa výrazne zvyšuje vďaka vysokej optickej jasnosti, dobrej fyzickej stabilite a schopnosti zvýšiť biologickú dostupnosť. Ultrazvukové emulgácia pripravuje stabilné mikro-a nano-emulzie, ktoré zaručujú najlepšie výsledky v konečnom produkte.
Kliknite tu sa dozviete viac o ultrazvukové emulsification!
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizers z laboratórium na priemyselnej veľkosti.