Турбо екстракција цимета ултразвуком

Традиционална екстракција цимета је дуготрајна и релативно неефикасна. Ултразвучна екстракција је једноставна, али веома ефикасна техника интензификације процеса која скраћује време екстракције на неколико сати и истовремено повећава принос етарског уља цимета.

Побољшана екстракција цимета ултразвуком

Традиционална екстракција етарског уља цимета врши се дестилацијом коре и листова цимета воденом паром. Традиционална дестилација воденом паром је веома спора и дуготрајна. Што је циљани принос уља цимета већи, то дестилација воденом паром дуже траје, што значи да дестилација једног казана са листовима цимета воденом паром може трајати до 12 сати, док дестилација коре цимета воденом паром може трајати више од 24 сата. Ултразвучна екстракција разара ћелијске структуре коре и листова цимета тако да се уље цимета ослобађа брзо и потпуно. Ултразвучна екстракција значајно убрзава дестилацију воденом паром, скраћујући време обраде са целог дана на неколико сати, уз истовремено повећање приноса етарског уља цимета.
Ултразвучна екстракција ослобађа цео спектар ароматичних једињења цимета, укључујући цинамалдехид, линалол, еугенол и циметну киселину. Добијање екстракта са пуним спектром висококвалитетних једињења етарског уља разлог је врхунског квалитета ултразвучно екстрахованих уља цимета. Нарочито цинамалдехид, главно органско једињење, даје цимету његов препознатљив укус и мирис. Пошто је соникација нетермички третман, једињења етарског уља заштићена су од термичке разградње. Стога се ултразвучном екстракцијом добијају етарска уља интензивне ароме која испуњавају највише стандарде квалитета.
Ултразвучна екстракција може се применити на кору и листове цимета. Уље листова цимета има јачи мирис у поређењу са уљем коре. Листови цимета садрже велике количине еугенола.

Зашто ултразвучна екстракција надмашује дестилацију воденом паром

Да би се етарска уља добила из цимета дестилацијом воденом паром, најпре се морају ослободити из биљног матрикса (тј. биљних ћелија у листовима или кори цимета). При дестилацији воденом паром, биљни материјал цимета кува се у котловима до 24 сата. Сама топлота је релативно неефикасна у разарању ћелијских структура и ослобађању заробљених етарских уља. Уопштено, кувањем се заробљена етарска уља не ослобађају у потпуности, па се веће количине заосталих уља губе јер нису екстраховане. Након процеса топлотне екстракције следи дестилација воденом паром. У ту сврху кључа смеша две течности које се међусобно не мешају (тј. етарског уља и воде). Смеша почиње да кључа када збир притисака њихових пара достигне 760 mm Hg. Тачка кључања смеше воде и етарског уља стога ће бити нижа од тачке кључања сваке компоненте засебно. Традиционална хидродестилација има велике недостатке: дуготрајан процес кувања и обраде воденом паром захтева веома много времена и енергије.
Ултразвучна екстракција заснива се на акустичној кавитацији. Акустична кавитација настаје када се ултразвучни таласи велике снаге уведу у течност (нпр. суспензију која се састоји од биљног материјала у растварачу или води). Ултразвучни таласи пролазе кроз течност, изазивајући наизменичне циклусе високог / ниског притиска. Током циклуса ниског притиска настају сићушни вакуумски мехурићи (такозвани кавитациони мехурићи), који расту током више циклуса притиска. Када достигну одређену величину и више не могу да апсорбују енергију, мехурићи силовито имплодирају током циклуса високог притиска. Имплозију мехурића карактеришу интензивне кавитационе силе, укључујући микротурбуленције и млазеве течности брзине до 100m/s. Ови ефекти смицања услед кавитације познати су и као сономеханички ефекти. Ултразвучна екстракција биоактивних молекула углавном је изазвана сономеханичким ефектима: мешање и турбуленције разарају ћелије и подстичу пренос масе. То значи да се биоактивни молекули, као што су етарска уља, полифеноли, терпени и канабиноиди, ослобађају из матрикса биљних ћелија у растварач.
Предност ултразвучне екстракције у односу на традиционалну методу кувања и дестилације воденом паром јесте сразмерно већа количина екстрахованих етарских уља и других органских једињења за знатно краће време. Већи приноси екстракције спречавају расипање сировине и чине екстракцију исплативијом. Уштеде времена и енергије постигнуте ултразвучном екстракцијом су значајне. Као нетермичка метода, ултразвучна екстракција спречава разградњу термоосетљивих једињења изазвану топлотом.
Умерене температуре и кратко време обраде представљају главне предности ултразвучне екстракције јер се спречава термичко разлагање природних екстраката. То чини ултразвучну екстракцију веома ефикасном, па се соникацијом добијају етарска уља врхунског квалитета.

Студије случаја ултразвучне екстракције цимета

У истраживању и индустрији већ је усвојена ултразвучна екстракција за производњу висококвалитетних етарских уља из многих биљних сировина, укључујући листове и кору цимета.

Ултразвучна хидродестилација цимета

Chen и сар. (2020) истраживали су хидродестилацију потпомогнуту ултразвуком и закључили да је соникација значајно побољшала процес дестилације. Ултразвучна дестилација воденом паром омогућила је веће приносе уља цимета уз драстично скраћено време екстракције. Анализом GC-MS показали су да је хидродестилација потпомогнута ултразвуком дала вредније етарско уље са високим садржајем главног једињења, транс-цинамалдехида, у поређењу са традиционалном хидродестилацијом. Снимак добијен скенирајућим електронским микроскопом (SEM) потврдио је ефикасност соникације за екстракцију уља цимета. Поред тога, анализа потрошње електричне енергије и емисије CO2 показује да је процес хидродестилације потпомогнуте ултразвуком економичнији и еколошки прихватљивији приступ. Стога Chen и сар. закључују да је хидродестилација потпомогнута ултразвуком ефикасна и зелена технологија за екстракцију етарског уља цимета, која може побољшати количину и квалитет уља цимета.

Ултразвучна екстракција цимета помоћу дубоких еутектичких растварача

Показало се да је ултразвучна екстракција помоћу дубоких еутектичких растварача супериорна техника за добијање високих приноса транс-цинамалдехида и кумарина из коре цимета.
Метода је у оптималним условима дала већи садржај транс-цинамалдехида и кумарина него конвенционалне методе (екстракција под рефлуксом, Сокслетова екстракција и мацерација) уз употребу органских растварача (96% етанол). Утврђено је да оптимални услови за ултразвучну екстракцију помоћу природних дубоких еутектичких растварача подразумевају холин-хлорид–лимунску киселину (ChCl-CA) уз додатак 40% воде и време екстракције од 30 минута за екстракцију транс-цинамалдехида (9,24 ± 0,01 mg/g) и кумарина (11,6 ± 0,11 mg/g) из коре цимета (C. burmannii Blume). Потребна су даља истраживања фармаколошке активности транс-цинамалдехида и кумарина из коре цимета. (уп. Aryati и сар. 2020)

Снимак површине коре цимета добијен скенирајућом електронском микроскопијом при увећању од 1000x; осушени прах (a); након екстракције мацерацијом (b); након екстракције под рефлуксом (c); након Сокслетове екстракције (d); након екстракције помоћу NADES-UAE ChCl-CA (e).
истраживање и слика: Aryati и сар. 2020

Ултразвучни екстрактори високих перформанси

Ултразвучна екстракција је поуздана технологија обраде која олакшава и убрзава производњу висококвалитетних етарских уља. Портфолио компаније Hielscher Ultrasonics обухвата цео распон од компактних лабораторијских ултразвучних уређаја до индустријских система за екстракцију. Зато вам ми у компанији Hielscher можемо понудити најпогоднији ултразвучни уређај за ваш предвиђени капацитет обраде. Наше особље са дугогодишњим искуством пружиће вам подршку од испитивања изводљивости и оптимизације процеса до инсталације вашег ултразвучног система на коначном производном нивоу.
Мала површина коју заузимају наши ултразвучни екстрактори, као и разноврсне могућности њихове инсталације, омогућавају да се уклопе чак и у погоне за обраду са мало простора. Ултразвучни процесори инсталирани су широм света у погонима за производњу хране, фармацеутских производа и додатака исхрани.

Hielscher Ultrasonics – Напредна опрема за екстракцију

Портфолио производа компаније Hielscher Ultrasonics обухвата цео распон ултразвучних екстрактора високих перформанси за рад у малим и великим размерама. Додатни прибор омогућава једноставно склапање најпогодније конфигурације ултразвучног уређаја за ваш процес екстракције. Оптимална ултразвучна поставка зависи од предвиђеног капацитета, запремине, сировине, шаржног или проточног процеса и временског плана.

Шаржна и проточна обрада

Ултразвучни уређаји Hielscher могу се користити за шаржну и континуалну проточну обраду. Шаржна ултразвучна обрада је идеална за испитивање и оптимизацију процеса, као и за производњу малог до средњег обима. За прераду великих количина биљног материјала (нпр. листова и коре цимета), обрада у линији може бити повољнија. Иако шаржна обрада захтева само веома једноставну поставку опреме, она захтева више времена и рада. Континуални процес екстракције у линији захтева сложену поставку опреме – која се састоји од пумпе, црева или цеви и резервоара – али је ефикаснији, бржи и захтева знатно мање рада. Hielscher Ultrasonics има најприкладнију поставку опреме за екстракцију за вашу запремину екстракције и циљеве процеса.

Ултразвучни екстрактори за сваки производни капацитет

Асортиман производа Hielscher Ultrasonics обухвата читав спектар ултразвучних процесора, од компактних лабораторијских ултразвучних уређаја, преко стоних и пилот-система, до потпуно индустријских ултразвучних процесора са капацитетом обраде камионских товара на сат. Комплетан асортиман производа омогућава нам да вам понудимо најприкладнији ултразвучни екстрактор за вашу сировину, капацитет процеса и производне циљеве.
Стони ултразвучни системи су идеални за испитивања изводљивости и оптимизацију процеса. Линеарно повећање размера на основу утврђених параметара процеса омогућава веома лако повећање капацитета обраде са мањих шаржи на производњу у пуном комерцијалном обиму. Повећање размера може се постићи уградњом снажније јединице ултразвучног екстрактора или паралелним повезивањем више ултразвучних уређаја. Са уређајем UIP16000, Hielscher нуди најснажнији ултразвучни екстрактор на свету.

Прецизно подесиве амплитуде за оптималне резултате

Сви ултразвучни уређаји Hielscher омогућавају прецизно управљање и стога су поуздани ослонци у производњи. Амплитуда је један од кључних параметара процеса који утичу на ефикасност и делотворност ултразвучне екстракције етарских уља из цимета.
Сви процесори Hielscher Ultrasonics омогућавају прецизно подешавање амплитуде. Сонотроде и бустери за појачавање амплитуде представљају додатну опрему која омогућава промену амплитуде у још ширем опсегу. Индустријски ултразвучни процесори компаније Hielscher могу да остваре веома високе амплитуде и обезбеде потребан ултразвучни интензитет за захтевне примене. Амплитуде до 200µm могу се лако одржавати у континуалном раду 24/7.
Прецизно подешавање амплитуде и стално праћење параметара ултразвучног процеса помоћу паметног софтвера омогућавају вам да листове и кору цимета обрађујете у најделотворнијим ултразвучним условима. Оптимална соникација за најбоље резултате екстракције!
Робусност ултразвучне опреме компаније Hielscher омогућава рад 24/7 при великим оптерећењима и у захтевним окружењима. То чини ултразвучну опрему компаније Hielscher поузданим радним алатом који испуњава ваше захтеве за екстракцију.

Једноставно испитивање без ризика

Ултразвучни процеси могу се у потпуности линеарно скалирати. То значи да се сваки резултат који сте постигли коришћењем лабораторијског или стоног ултразвучног уређаја може пренети на веће размере уз постизање потпуно истог резултата и коришћење потпуно истих параметара процеса. То чини ултразвучну обраду идеалном за испитивање изводљивости без ризика, оптимизацију процеса и накнадно увођење у комерцијалну производњу. Контактирајте нас да бисте сазнали како соникација може повећати вашу производњу екстракта цимета.

Највиши квалитет – пројектовано и произведено у Немачкој

Као предузеће у породичном власништву којим управља породица, Hielscher даје предност највишим стандардима квалитета за своје ултразвучне процесоре. Сви ултразвучни уређаји се пројектују, производе и темељно испитују у нашем седишту у Телтову, близу Берлина, у Немачкој. Робусност и поузданост ултразвучне опреме компаније Hielscher чине је поузданим ослонцем у вашој производњи. Рад 24/7 под пуним оптерећењем и у захтевним окружењима природна је одлика миксера високих перформанси компаније Hielscher.

Табела у наставку даје преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја: