Turbo ekstrakcija cimeta z ultrazvokom

Tradicionalna ekstrakcija cimeta je zamudna in razmeroma neučinkovita. Ultrazvočna ekstrakcija je preprosta, a zelo učinkovita tehnika intenziviranja procesa, ki skrajša čas ekstrakcije na nekaj ur in hkrati poveča donos eteričnega olja cimeta.

Izboljšana ekstrakcija cimeta z ultrazvokom

Tradicionalna ekstrakcija cimetovega eteričnega olja se doseže z destilacijo cimetovega lubja in listov z vodno paro. Tradicionalna destilacija z vodno paro je zelo počasna in zamudna. Višji kot je ciljni donos cimetovega olja, daljša je destilacija z vodno paro, kar pomeni, da lahko parna destilacija kotlička cimetovih listov traja do 12 ur, medtem ko lahko parna destilacija cimetovega lubja traja več kot 24 ur. Ultrazvočna ekstrakcija razbije celične strukture cimetovega lubja in zapusti navzgor, tako da se cimetovo olje hitro in popolnoma sprosti. Ultrazvočna ekstrakcija znatno pospeši destilacijo s paro, skrajša čas obdelave s celega dneva na nekaj ur, hkrati pa poveča donos cimetovega eteričnega olja.
Ultrazvočna ekstrakcija sprošča celoten spekter aromatičnih cimetovih spojin, vključno s cinamaldehidom, linalolom, evgenolom in cimetno kislino. Dajanje izvlečka visokokakovostnih spojin eteričnih olj s polnim spektrom je razlog za vrhunsko kakovost ultrazvočno ekstrahiranih cimetovih olj. Zlasti cinamaldehid, glavna organska spojina, daje cimetu njegov značilni okus in vonj. Ker je ultrazvočna obdelava netoplotna obdelava, se spojinam eteričnega olja prepreči toplotna razgradnja. Zato ultrazvočna ekstrakcija proizvaja aromatično intenzivna eterična olja, ki izpolnjujejo najvišje standarde kakovosti.
Ultrazvočna ekstrakcija se lahko uporablja za lubje in liste cimeta. Olje listov cimeta ima močnejši vonj v primerjavi z oljem lubja. Listi cimeta vsebujejo velike količine evgenola.

Zakaj ultrazvočna ekstrakcija odlikuje parno destilacijo

Za proizvodnjo eteričnih olj iz cimeta z destilacijo z vodno paro se morajo eterična olja najprej sprostiti iz rastlinskega matriksa (tj. rastlinskih celic v listih ali lubju cimeta). Pri destilaciji s paro se rastlinski material cimeta kuha do 24 ur v kotličkih. Sama toplota je relativno neučinkovita pri razbijanju celičnih struktur in sproščanju ujetih eteričnih olj. Na splošno vrelišče ne sprosti ujetih eteričnih olj v celoti in večje količine ostankov olj se zavržejo, ker niso bila ekstrahirana. Po postopku toplotne ekstrakcije bo potekala destilacija s paro. Zato zavremo mešanico dveh tekočin, ki se ne mešata (tj. eteričnega olja in vode). Zmes začne vreti, ko je njihov skupni parni tlak enak 760 mm Hg. Vrelišče mešanice vode in eteričnega olja je tako nižje od vrelišča obeh komponent posebej. Tradicionalna hidrodestilacija ima velike pomanjkljivosti: dolg postopek vrenja in kuhanja v pari je zelo dolgotrajen in energetsko zahteven.
Ultrazvočna ekstrakcija deluje z akustično kavitacijo. Akustična kavitacija se pojavi, ko se močni ultrazvočni valovi združijo v tekočino (npr. suspenzija, sestavljena iz botaničnega materiala v topilu ali vodi). Ultrazvočni valovi potujejo skozi tekočino in povzročajo izmenične cikle visokega tlaka / nizkega tlaka. Med nizkotlačnimi cikli nastajajo drobni vakuumski mehurčki (tako imenovani kavitacijski mehurčki), ki rastejo v več tlačnih ciklih. Pri določeni velikosti, ko mehurčki ne morejo absorbirati več energije, med visokotlačnim ciklom silovito implodirajo. Za implozijo mehurčkov so značilne intenzivne kavitacijske sile, vključno z mikroturbulencami in tekočimi tokovi s hitrostjo do 100 m / s. Ti kavitacijski strižni učinki so znani tudi kot sonomehanski učinki. Ultrazvočno ekstrakcijo bioaktivnih molekul povzročajo predvsem sonomanski učinki: vznemirjanje in turbulence motijo celice in spodbujajo prenos mase. To pomeni, da se bioaktivne molekule, kot so eterična olja, polifenoli, terpeni in kanabinoidi, sproščajo iz rastlinskega celičnega matriksa v topilo.
Prednost ultrazvočne ekstrakcije pred tradicionalno metodo vrenja in parne destilacije je sorazmerno večja ekstrakcija eteričnih olj in drugih organskih spojin v bistveno krajšem času. Višji donos ekstrakcije preprečuje zapravljanje surovin in naredi ekstrakcijo bolj donosno. Prihranki časa in energije, doseženi z ultrazvočno ekstrakcijo, so precejšnji. Kot netoplotna metoda ultrazvočna ekstrakcija preprečuje toplotno občutljive spojine pred toplotno povzročeno razgradnjo.
Blage temperature in kratek čas obdelave so glavne prednosti ultrazvočne ekstrakcije, saj je preprečena toplotna razgradnja naravnih izvlečkov. Zaradi tega je ultrazvočna ekstrakcija zelo učinkovita, zato ultrazvočna razbijanje daje eterična olja vrhunske kakovosti.

Študije primerov ultrazvočne ekstrakcije cimeta

Raziskave in industrija so že sprejele ultrazvočno ekstrakcijo za proizvodnjo visokokakovostnih eteričnih olj iz številnih rastlin, vključno s cimetovimi listi in lubjem.

Ultrazvočna hidrodestilacija cimeta

Chen et al. (2020) so raziskali ultrazvočno pospešeno hidrodestilacijo in ugotovili, da je ultrazvočno razglašenje bistveno izboljšalo proces destilacije. Ultrazvočna destilacija s paro je zagotovila višje donose cimetovega olja v drastično skrajšanem času ekstrakcije. Z analizo GC-MS so pokazali, da ultrazvočno podprta hidrodestilacija zagotavlja bolj dragoceno eterično olje z visoko vsebnostjo glavne spojine trans-cinamaldehida v primerjavi s tradicionalno hidrodestilacijo. Vrstična elektronska mikrografija (SEM) je potrdila učinkovitost ultrazvočne razbijanje za ekstrakcijo cimetovega olja. Poleg tega analiza porabe električne energije in emisij CO2 kaže, da je postopek ultrazvočne hidrodestilacije bolj ekonomičen in okolju prijazen pristop. Zato Chen et al. povzemajo, da je ultrazvočno podprta hidrodestilacija učinkovita in zelena tehnologija za ekstrakcijo eteričnega olja cimeta, ki lahko izboljša količino in kakovost cimetovih olj.

Ultrazvočna ekstrakcija cimeta z uporabo globokih evtektičnih topil

Ultrazvočna ekstrakcija z uporabo globokih evtektičnih topil se je izkazala za vrhunsko tehniko za pridobivanje visokih donosov trans-cinamaldehida in kumarina iz cimetovega lubja.
Metoda v optimalnih pogojih je dala višjo vsebnost trans-cinamaldehida in kumarina kot tiste, pridobljene s konvencionalnimi metodami (refluks, Soxhlet in maceracija) z uporabo organskih topil (96% etanola). Ugotovljeno je bilo, da so optimalni pogoji za ultrazvočno ekstrakcijo z uporabo naravnih globokih evtektičnih topil holin klorid-citronska kislina (ChCl-CA) s 40% dodatkom vode in 30-minutnim časom ekstrakcije za ekstrakcijo trans-cinamaldehida (9,24 ± 0,01 mg / g) in kumarina (11,6 ± 0,11 mg / g) iz cimetovega lubja (C. burmannii Blume). Za raziskovanje farmakološke aktivnosti transcinamaldehida in kumarina iz cimetovega lubja je treba opraviti nadaljnje raziskave. (prim. Aryati et al. 2020)

Površinska slika cimetovega lubja z uporabo vrstične elektronske mikroskopije s povečavo 1000x; posušen prašek (a); po ekstrakciji maceracije (b); po ekstrakciji refluksa (c); po Soxhletovi ekstrakciji (d); po ekstrakciji z uporabo NADES-ZAE ChCl-CA (e).
študija in slika Aryati et al. 2020

Visoko zmogljivi ultrazvočni ekstraktorji

Ultrazvočna ekstrakcija je zanesljiva tehnologija predelave, ki olajša in pospeši proizvodnjo visokokakovostnih eteričnih olj. Portfelj Hielscher Ultrasonics zajema celoten razpon od kompaktnih laboratorijskih ultrazvočnih aparatov do industrijskih sistemov za ekstrakcijo. Tako vam lahko pri Hielscherju ponudimo najprimernejši ultrazvočni aparat za vašo predvideno procesno zmogljivost. Naše dolgoletno izkušeno osebje vam bo pomagalo od preskusov izvedljivosti in optimizacije procesa do namestitve vašega ultrazvočnega sistema na končni proizvodni ravni.
Majhen odtis naših ultrazvočnih ekstraktorjev in njihova vsestranskost pri možnostih namestitve jih prilegajo tudi v objekte za obdelavo majhnih prostorov. Ultrazvočni procesorji so nameščeni po vsem svetu v proizvodnih obratih za hrano, farmacijo in prehranska dopolnila.

Hielscher Ultrasonics – Prefinjena oprema za ekstrakcijo

Portfelj izdelkov Hielscher Ultrasonics zajema celoten nabor visoko zmogljivih ultrazvočnih ekstraktorjev od majhnih do velikih. Dodatni dodatki omogočajo enostavno sestavljanje najprimernejše konfiguracije ultrazvočne naprave za vaš postopek ekstrakcije. Optimalna ultrazvočna nastavitev je odvisna od predvidene zmogljivosti, prostornine, surovine, šaržnega ali inline procesa in časovnice.

Paketno in v vrstici

Hielscher ultrazvočni aparati se lahko uporabljajo za serijsko in neprekinjeno pretočno obdelavo. Ultrazvočna serijska obdelava je idealna za testiranje procesov, optimizacijo in majhno do srednje veliko raven proizvodnje. Za proizvodnjo velikih količin rastlinskih snovi (npr. listov cimeta in lubja) je lahko bolj koristna inline predelava. Medtem ko šaržiranje zahteva le zelo preprosto nastavitev, je bolj časovno in delovno intenzivno. Neprekinjen postopek ekstrakcije v liniji zahteva prefinjeno nastavitev – sestavljen iz črpalke, cevi ali cevi in rezervoarjev -, vendar je učinkovitejši, hitrejši in zahteva bistveno manj dela. Hielscher Ultrasonics ima najprimernejšo nastavitev ekstrakcije za vaš volumen ekstrakcije in cilje procesa.

Ultrazvočni ekstraktorji za vsako zmogljivost izdelka

Paleta izdelkov Hielscher Ultrasonics zajema celoten spekter ultrazvočnih procesorjev od kompaktnih laboratorijskih ultrazvočnih naprav preko namiznih in pilotnih sistemov do popolnoma industrijskih ultrazvočnih procesorjev z zmogljivostjo obdelave tovornjakov na uro. Celotna paleta izdelkov nam omogoča, da vam ponudimo najprimernejši ultrazvočni ekstraktor za vaše surovine, procesne zmogljivosti in proizvodne cilje.
Ultrazvočni namizni sistemi so idealni za preskuse izvedljivosti in optimizacijo procesov. Linearno povečanje na podlagi uveljavljenih procesnih parametrov omogoča zelo enostavno povečanje predelovalnih zmogljivosti od manjših serij do popolnoma komercialne proizvodnje. Povečanje obsega se lahko izvede z namestitvijo močnejše ultrazvočne ekstraktorske enote ali vzporedno združevanjem več ultrazvočnih aparatov. S UIP16000 Hielscher ponuja najmočnejši ultrazvočni ekstraktor po vsem svetu.

Natančno nadzorovane amplitude za optimalne rezultate

Vsi Hielscher ultrazvočni aparati so natančno nadzorovani in s tem zanesljivi delovni konji v proizvodnji. Amplituda je eden ključnih procesnih parametrov, ki vplivajo na učinkovitost in učinkovitost ultrazvočne ekstrakcije eteričnih olj iz cimeta.
Vsi Hielscher ultrazvočni’ Procesorji omogočajo natančno nastavitev amplitude. Sonotrode in pospeševalni rogovi so dodatki, ki omogočajo spreminjanje amplitude v še širšem obsegu. Hielscherjevi industrijski ultrazvočni procesorji lahko zagotovijo zelo visoke amplitude in zagotovijo zahtevano ultrazvočno intenzivnost za zahtevne aplikacije. Amplitude do 200 μm se lahko enostavno neprekinjeno izvajajo v 24/7 delovanju.
Natančne nastavitve amplitude in stalno spremljanje parametrov ultrazvočnega procesa s pametno programsko opremo vam omogočajo, da svoje liste cimeta in lubje obdelate z najučinkovitejšimi ultrazvočnimi pogoji. Optimalna ultrazvočna razbijanje za najboljše rezultate ekstrakcije!
Robustnost Hielscherjeve ultrazvočne opreme omogoča 24/7 delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih. Zaradi tega je Hielscherjeva ultrazvočna oprema zanesljivo delovno orodje, ki izpolnjuje vaše zahteve za ekstrakcijo.

Enostavno testiranje brez tveganja

Ultrazvočni procesi so lahko popolnoma linearno skalirani. To pomeni, da lahko vsak rezultat, ki ste ga dosegli z laboratorijskim ali namiznim ultrazvočnim aparatom, prilagodite na popolnoma enak izhod z uporabo popolnoma enakih procesnih parametrov. Zaradi tega je ultrazvok idealen za testiranje izvedljivosti brez tveganja, optimizacijo procesov in kasnejšo uvedbo v komercialno proizvodnjo. Kontaktirajte nas, če želite izvedeti, kako lahko ultrazvočno razbijanje poveča proizvodnjo ekstrakta cimeta.

Najvišja kakovost – Zasnovano in izdelano v Nemčiji

Kot družinsko in družinsko podjetje Hielscher daje prednost najvišjim standardom kakovosti za svoje ultrazvočne procesorje. Vsi ultrazvočni aparati so zasnovani, izdelani in temeljito preizkušeni na našem sedežu v Teltowu blizu Berlina v Nemčiji. Robustnost in zanesljivost Hielscherjeve ultrazvočne opreme je delovni konj v vaši proizvodnji. 24/7 delovanje pri polni obremenitvi in v zahtevnih okoljih je naravna značilnost Hielscherjevih visoko zmogljivih mešalnikov.

Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov: