Ultrazvočna hidrodistilacija eteričnih olj
- Konvencionalno pridobivanje eteričnih olj je drago in zamudno.
- Ultrazvočni ekstrakcija daje višje donose in vrhunsko kakovost ekstrakta.
- Ultrazvočni se lahko izvede kot topilom ali vodni osnovi metodo ekstrakcije. Alternativno lahko ultrazvoka kombinirati s tradicionalnimi Odvajanje za izboljšanje učinkovitosti in kakovosti.
Hydrodistillation iz rastlinskih izvlečkov
Hidrodistilacija je različica parne destilacije. Za ekstrakcijo hidrodistilacije se rastlinski material nekaj časa namoči v vodi, po kateri se zmes segreje in hlapni materiali odnesejo v pari, kondenzirani in ločeni. Gre za pogost postopek ekstrakcije za ločevanje fitokemičnih spojin od rastlinskega materiala. Parna destilacija je pogosta tehnika za izolacijo eteričnih olj, npr. za parfumerijo.
Ker se veliko organskih spojin običajno razgradi pri visokih vzdržnih temperaturah, se industrija pospešuje pri uporabi alternativnih blagih načinov predelave, ki dajejo boljše rezultate ekstrakcije (vrhunska kakovost, višji donosi). Ultrazvočna hidrodistilacija je blaga, a zelo učinkovita tehnika ekstrakcije, ki se uporablja za proizvodnjo visokokakovostnih eteričnih olj.
Ultrazvočno ekstrakcijo in ultrazvočno hidrodistilacijo bistveno izboljša proizvodnjo eteričnega olja.
Izzivi konvencionalne proizvodnje eteričnega olja
Težave tradicionalnih tehnik ekstrakcije, kot so laži parno destilacijo v velikih količinah rastlinskega materiala, ki so potrebne za pridobivanje eteričnih olj na komercialni ravni. Za 1 kg (2 1/4 lb) sivke eteričnega olja so pribl. 200kg (440lb), sveže sivke cvetja, potrebnih za 1kg rose nafte so med 2,5 in 5 metričnih ton cvetni listi vrtnice, ki so potrebni, in za 1kg eteričnim oljem limone surovina je sestavljen iz cca. 3.000 limone. Zato eterična olja so zelo draga. Za vrtnice absolutna cena je okoli 20.000 € (21,000US $) na liter.
Da bi pridobili prednosti glede dobičkonosnosti in konkurenčnosti, morajo proizvajalci eteričnih olj izvajati učinkovitejše in učinkovitejše metode ekstrakcije. Ugodne tehnike ultrazvočnega ekstrakcije se ponašajo s tradicionalnimi metodami ekstrakcije z blagimi pogoji ekstrakcije, visokimi donosi in vrhunsko kakovostjo ekstrakta. Sonication se lahko izvede kot ekstrakcija na osnovi vehikla ali brez topila. Alternativno lahko ultrazvočno ekstrakcijo tipa sonde kombiniramo s skupnimi ekstrakcijnimi sistemi, npr. soxhlet ekstrakcija, ekstrakcija Clevengerja, nadkritična CO2, ohmična hidrodistilacija itd. (Sono-soxhlet, Sono-Clevenger, Sono-scCO2, ultrazvočna ohmična hidrodistilacija).
Prednosti ultrazvočne ekstrakcije in hidrodistilacije
Ultrazvočno podprto ekstrakcijo in hidrodistilacijo je danes uveljavljena tehnika za proizvodnjo visokokakovostnih eteričnih olj. Kot netermalna tehnika ekstrakcije se sonication izogiba toplotni razgraditvi toplotno občutljivih spojin. Hkrati se znatno poveča učinkovitost ekstrakcije in donosi eteričnega olja. Poiščite prednosti ultrazvočne proizvodnje eteričnega olja spodaj:
- Visoka učinkovitost ekstrakcije: Ekstrakcija z ultrasonikatorjem tipa sonde izolira eterična olja učinkovitejše od tradicionalnih metod ekstrakcije, kot je destilacija pare ali ekstrakcija topila. To je zato, ker zvočni valovi povzročajo kavitacijo v tekočini, ki pomaga razčleniti celične stene rastlinskega materiala in sprostiti več eteričnega olja.
- Krajši čas ekstrakcije: Ultrazvočno ekstrakcijo lahko ekstrahiranje eteričnih olj v veliko krajšem času kot tradicionalne metode ekstrakcije. To je zato, ker lahko intenzivni zvočni valovi, ki jih ustvarja ultrazvočna sonda, globlje prodrejo v rastlinski material, motijo rastlinsko celico z vrhunsko učinkovitostjo in zato hitreje in učinkoviteje izvlečejo eterično olje.
- Izboljšana kakovost eteričnega olja: Ker ultrazvočno ekstrakcijo je netermalno zdravljenje, lahko proizvaja eterična olja z višjo kakovostjo kot tradicionalne metode ekstrakcije. To je zato, ker ultrazvočni valovi lahko ekstrahirajo eterično olje, ne da bi omejevala občutljive aromatične spojine, ki dajejo olju njegovo dišavo in terapevtske lastnosti.
- Energetsko učinkoviti: Ultrazvočna ekstrakcija je energetsko učinkovita metoda ekstrakcije v primerjavi s tradicionalnimi metodami, kot je destilacija pare, ki zahteva veliko energije za proizvodnjo pare.
- Okolju prijazno: Ultrasonication je čista in okolju prijazna tehnika ekstrakcije, saj ne zahteva uporabe topil ali kemikalij, ki so lahko škodljive za okolje.
Te prednosti spremenijo ultrazvočno ekstrakcijo eteričnega olja v zelo učinkovito in ekonomično tehniko, ki ponuja številne prednosti pred tradicionalnimi metodami ekstrakcije.
Ultrazvočno ekstrakcijo zahteva le zelo kratek čas, ki ustvarja najboljše donose ekstrakcije. Primerjava nadkritičnega ogljikovega dioksida (sCO2), ekstrakcije z ultrazvočno pomočjo (UAE), ekstrakcije nadkritičnega ogljikovega dioksida v kombinaciji s tehniko zamaha tlaka (SCE-PST) in ekstrakcijo Soxhlet kaže, da je UAE najučinkovitejša in najučinkovitejša tehnika ekstrakcije.
Delovno načelo ekstrakcije ultrazvočnega eteričnega olja
Dokazano je, da ultrazvočna ekstrakcija daje večje donose ekstrakcije in zmanjša porabo energije. Delovni princip ultrazvočnega ekstrakcije je implozija mehurčkov, ki nastane z ultrazvočno kavitacijo. Ultrazvočna / akustična kavitacija ustvarja tekoča mikro-letala, ki uničujejo žleze, ki vsebujejo lipid v rastlinskem tkivu. S tem se izboljša masni prenos med celico in topilom in izpusti eterično olje. Velika prednost današnjih sodobnih ultrazvočnih ekstraktorjev je natančna kontrola nad parametri delovanja (npr. ultrazvočna intenzivnost, temperatura, čas zdravljenja, tlak, čas zadrževanja itd.). Večji donos eteričnih olj, pa tudi nižja toplotna razgradnja, visoka kakovost in dober aroma in okus profil so znanstveno dokazani (Al Porto et 2009,.. Asfaw et al 2005).
Medtem ko druge sodobne tehnike ekstrakcije ponujajo le omejeno zmogljivost za razsežnost industrijske proizvodnje, je že dokazano, da je potenca za povečevanje ultrazvočne ekstrakcije na industrijsko raven. Na primer, donos ekstrakcije eteričnih olj iz japonskih citrusov se je v primerjavi s tradicionalnimi metodami ekstrakcije povečal za 44 %. (Mason et al. 2011).
Clevenger z Ultrasonicator UP200Ht
(©Pingret et al., 2014)
Ultrazvočno ekstrakcijo in hidrodistilacijo
Ultrasonic Predhodna obdelava za pridobivanje eteričnih olj
Za ultrazvočno ekstrakcijo eteričnega olja iz rastlinskega materiala (npr Lavandin, žajbelj, citrusov itd), lahko sistem ultrazvoka sonda tipa, kot je UIP2000hdT se uporabi za ekstrakcijo na namizni, pilota in obsegom proizvodnje. Sistem ekstrakcijo lahko vzpostavimo kot serije ali inline sistema.
Za ultrazvočno ekstrakcijo serije priporočamo posodo z okoliško hladno vodo. Vodna kopel omogoča preprečevanje neželenega povečanja temperature in posledične razgradnje. Za ekstrakcijo etanolnega olja lavandina se cvetove sivke ekstrahirajo z npr. 2L destilirane vode za čas ekstrakcije 30 minut. Ultrazvočna amplituda je nastavljena na 60%. Po ultrazvočnem predobdelavi se cvet lavande odstrani in konvencionalna parna destilacija se izvede, da se ekstrakt eteričnega olja.
Za nastavitev ekstrakcijske rolerji, ultrazvočni procesor ist opremljena z sonotrode in pretoka celic. Za hlajenje namen je reaktor z celica opremljena s hladilnim plaščem. Pri ultrazvočnem predobdelavo se macerirajo rastlinski material črpa skozi reakcijsko komoro, kjer prehaja neposredno skozi kavitacijski cono. Nadaljnja prednost ultrazvočno ekstrakcijo inline je možnost tlaka v reakcijsko komoro povečati učinek ekstrakcije.
Ultrazvočni predobdelava pred hydrodistillation poveča dobitek ekstrahiranih eteričnih olj in izboljša pretok zraka – kaže v splošnem bolj učinkovitem postopku.
Prednosti ultrazvočne ekstrakcije in hidrodistilacije
- hitro & učinkovito črpanje
- Atermični, blag postopek
- Visoka kakovost ekstrakti
- visoki donosi
- Polna aroma spekter
- Manj surovina
- Zelena Pridobivanje
Sono-Clevenger z ultrazvočno sondo UP200S: Ultrazvočno intenzivna nastavitev hidrodistilacije za visoko učinkovito izolacijo eteričnega olja.
(©Rasouli et al. 2021)
Študija primera: Ultrazvočna hidrodistilacija eteričnega olja iz Satureja khuzistanica
Rasouli et al. (2021) je raziskoval učinkovitost ekstrakcije eteričnih olj iz rastlinske rastline Satureja khuzistanica Jamzad v primerjavi s tradicionalno hidrodistilacijo in ultrazvočno intenzivnim Clevengerjem (Sono-Clevenger). Primerjali so tako tehnike ekstrakcije, hidrodistilacijo in ultrazvočno Clevenger, glede časa izoliranja, donosa in kakovosti pridobljenih eteričnih olj. Rezultati kažejo, da so pridobljena eterična olja kemijski profil in biološke lastnosti primerljive visoke kakovosti, ultrazvočna metoda ekstrakcije povečuje učinkovitost izoliranja eteričnega olja za do 40%. Skeniranje elektronskih mikrografov (SEM) slik obdelanih Listov Satureja razkriva učinkovitejšo motnjo rastlinskih celičnih sten z ultrasonikacijo. Zato so opazili povečanje ekstrakcije eteričnega olja za približno 40 % v primerjavi s konvencionalno metodologijo hidrodistilacije.
Ta študija poudarja rezultate številnih drugih poročil, v katerih je ultrazvočna predoddela pred hidrodistilacijo raziskana in pokazala, da ultrasonikacija tipa sonde povečuje kakovost in količino eteričnega olja, hkrati pa zmanjšuje čas ekstrakcije in porabo energije v primerjavi s konvencionalnimi tehnikami.
Primerjava donosa ekstrakcije kot funkcije časa za hidrodistilacijo in metoda sono-clevenger: Ultrazvočno ekstrakcijo eteričnega olja z Sono-Clevenger daje višje donose eteričnega olja v krajšem času ekstrakcije.
(©Rasouli et al. 2021)
SEM listja Satureja: (A) po hidrodistrilaciji 4 ure in (B) po zdravljenju sono-clevenger 60 min. Krajše zdravljenje Sono-Clevenger daje boljšo motnjo celic in s tem večje donose eteričnega olja.
(©Rasouli et al. 2021)
Ultrazvočni ekstraktorji za hidrodistilacijo eteričnega olja
Hielscher električni ultrazvočni ekstraktorji so na voljo za klop-top, pilotnih obratov in industrijskih obratov. Naši ultrazvočni procesorji so natančno pod nadzorom in lahko dostavijo zelo visoke amplitude (do 200μm za industrijske ultrazvočne, višje amplitude na zahtevo) ustvariti intenzivno akustično polje. Vse naše ultrazvočne naprave, od laboratorija do industrijskih sistemov, so zgrajene za delovanje 24/7 pod težkimi pogoji.
Hielscher ultrazvočni ekstraktorji se lahko testirajo na bench-top lestvici za teste izvedljivosti in optimizacijo procesov. Potem je mogoče vse rezultate procesa lineano meriti na polno industrijsko proizvodnjo. Naše dolge izkušnje z ultrazvočno obdelavo nam omogočajo svetovanje in pomoč našim strankam od prvih testov in optimizacije procesov do izvajanja zelo učinkovite industrijske operacije.
Obiščite naš tehnični laboratorij in procesni center za raziskovanje zmogljivosti Hielscher ultrazvočnih sistemov!
Naši robustni ultrazvočni sistemi se lahko uporabljajo za se serije in inline sonication. Za proizvodnjo eteričnega olja lahko sinergistično kombinacijo dosežemo z namestitvijo ultrazvočne sonde v konvencionalno nastavitev hidrodistilacije. Tudi naknadno opremljanje obstoječih proizvodnih linij je mogoče enostavno opraviti.
V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:
| serija Volume | Pretok | Priporočena naprave | 1 do 500ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
|---|---|---|
| 10 do 2000 ml | 20 do 400ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 00,1 do 20L | 00,2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L / min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| ni podatkov | 10 do 100L / min | UIP16000 |
| ni podatkov | večja | gruča UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!
Ultrasonicator UP200Ht z ekstraktorja.
(©Djenni, et al., 2012)
Literatura/reference
- 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.
Dejstva je treba vedeti
Uspešno Izvleček s Ultrazvočna
Naslednje rastlinskega materiala in rastlinskega tkiva so dokazali, da ultrazvočna ekstrakcija dosega boljše rezultate ekstrakcijo. Ultrazvočni ekstrakcija daje višje donose, visokokakovostnih izvlečkov z celotne spojine / profilu aroma in polnega okusa spektra.
Zelišča & listi: spearmint, meta, Stevia, konoplje, Hmelj, bazilika, timijan, poper, origano, žajbelj, koromač, peteršilj, evkaliptus, oljka, zeleni čaj, Črni čaj, BoldoTobak, poprova meta, majarona, itd
Cvetje (Attars): Rose, sivke, ylang-ylang, jasmin, pačuli, tuberoze, mimoze, itd
Sadje: oranžna, agrumi, limone, maline, paradižnik, jabolka, borovnice, borovnice, mandarine, grozdje, oljka, Žižola, itd
začimbe: žafran, Koriander, ingver, Lovor, muškatni orešček, cimet, kurkuma, vanilija, nageljnove žbice, muškatni orešček, macis itd
Les & lubje: agarwood, hrast, sandalovina, cedrovina, bor, cimet lubja, itd
V rastlinski ekstrakti vsebujejo celoten spekter aktivnih spojin in fitokemikalije, da je eterično olje vsebuje lipide, terpene in terpenoidi, fenoli, alkaloidi, flavonoide carbonylic spojine, antioksidanti, vitamini, pigmenti, encime ipd
Primeri ekstrahiranih molekul: monoterpenov in monoterpeneoids, seskviterpenov, limonen, karvon, a-pinen, limonen, 1,8-cineol, cis-ocimene, trans-ocimene, 3-oktanona, beta-karoten, α-pinen, kafra, kamfena , β-pinen, mircena, paracimeni, limonen, γ-terpinene, linalool, myrtenol, mirtenal, karvon.
Eterična olja kažejo antioksidant in antimikrobne učinke, ki jih omogoča poleg njihovega vonja in okusa ugodno sestavina za hrano in medicinskih izdelkov, preveč.
Eterična olja, npr iz sivke, poprove mete in evkaliptusa, se večinoma proizvaja z destilacijo z vodno paro. Surovi rastlinski material, kot je rože, listje, les, lubje, korenine, semena in lupine ekstrahiramo z destilacijo vode, medtem ko jo namočili in kuhamo z vodo v napravi za destilacijo.
hidrodistilacija
Za hydrodistillation dve obliki sta diferencialni: destilacija vode in destilacija z vodno paro.
Za izolacijo eteričnih olj z destilacijo vode, se rastlinski material damo v vodo, da se kuhana. Za destilacijo z vodno paro, ki je para vbrizgana v / skozi rastlinskega materiala. Zaradi vpliva vročo vodo in paro, je eterično olje sprošča iz lipidov žlez v rastlinsko tkivo. Izhlapevanje vode para nosi olje iz rastlinskega materiala. Nato se para kondenzira v kondenzatorju s posrednim hlajenjem z vodo. Iz kondenzatorja je destiliran izvleček (eterično olje) teče v ločevalnik, kjer se olje loči samodejno destilata vode.
ekstrakcijsko topilo
Zaradi učinkovitosti, najbolj eterična olja, npr za parfumov in dišav industriji, so izdelani z ekstrakcijo s topilom, z uporabo hlapna topila, npr heksan, di-metilen-klorid ali petroleter. Glavne prednosti ekstrakcijo nad destilacijo je, da se enakomerno temperaturo (pribl. 50 ° C) se lahko vzdržuje med postopkom. Ker višjih temperaturah povzroči razgradnjo eteričnih olj spojin so olja ekstrahirane s topilom označen z višjo popolnosti njihove hlapnih spojin in bolj naravnega vonja.
superkritični CO2 je izkazala za odlično organsko topilo, tudi zato je še ena alternativna metoda za ekstrakcijo aromatičnih olj iz rastlin.
Pridobivanje Topila
Tradicionalna organska topila za ekstrakcijo vključujejo benzen, toluen, heksan, dimetil eter, petrol etra, di-metilen-klorid, etil acetat, aceton ali etanol.
Etanol se uporablja za pridobivanje dišeče spojine iz suhih rastlinskih snovi, kot tudi od nečistih olj ali betonov, ki so bili proizvedeni najprej z ekstrakcijo organskega topila, izražanja ali enfluerage. Etanol izvlečki iz suhih snovi so znane kot tinkture. Tinkture se ne sme mešati z etanolom opere, ki se izvaja za čiščenje olja in betonov, da dobimo čista.
Pri uporabi vode kot ekstrakcijsko tekočino, se postopek imenuje ekstrakcijsko topilo brez.
Esencialna olja
Eterična olja so proizvedeni z ekstrakcijo rastlinskega materiala. Kot lahko uporabimo surovine različne vrste rastlinskih delov, npr cvetje (npr vrtnica, jasmin, nagelj, nageljnove žbice, mimoza, rožmarin, sivka), listje (npr meta, Ocimum spp., limonske trave, jamrosa), listi in stebla (npr geranije, pačulija, petitgrain, Verbena, cimet), lubje ( na primer cimet, lovorike, Canella), les (npr cedra, sandalovina, bor), korenine (npr angelika, sassafras, vetiver, Saussurea, baldrijana), semena (npr komarček, koriander, kumina, koper, muškatni orešček), sadje (bergamotka, pomaranča, limona, brin), korenike (npr ingver, calamus, kurkume, orris) in dlesni ali oljnih smol exudations (npr balzam Peru, Myroxylon balsamum, storax, mira, benzoin).
Beton in Absolute
Beton je izraz za poltrdne maso, ki je pridobljen z ekstrakcijo svežega rastlinskega materiala. Svež rastlinski material v glavnem ekstrahiramo z uporabo nepolarne topil, kot so benzen, toluen, heksan, petroleter. Po postopku ekstrakcije, topilo uparimo, da dobimo poltrdno ostanek eteričnih olj, voskov, smol in drugih lipofilnih (hidrofobne) fitokemikalije. To je tako imenovani beton.
Za pridobitev absolutni iz betona, mora biti beton obdelamo z močnim alkoholom, v katerem lahko raztopimo nekatere sestavine.
Ultrasonic Proizvodnja Nanoemulsions
Zanimanje za uporabo nanoemulsions kot dostavni sistemi za lipofilne živilske sestavine, kot nosilna snov za aktivnih spojin v farmacevtskih in kozmetičnih izdelkih znatno narašča zaradi njihove visoke optične jasnosti, dobre fizikalne stabilnosti in sposobnosti za povečanje biološke uporabnosti. Ultrazvočni emulgiranje pripravlja stabilno mikro in nano-emulzije, ki zagotavljajo najboljše rezultate v končnem izdelku.
Kliknite tukaj, če želite izvedeti več o ultrazvočno emulzij!
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev iz laboratorij do industrijske velikosti.