Turbo utvinning av kanel med ultraljud

Traditionell kanelextraktion är tidskrävande och relativt ineffektiv. Ultraljud extraktion är en enkel, men ändå mycket effektiv process intensifiera teknik som minskar extraktionstiden till några timmar och ökar samtidigt utbytet av eterisk olja av kanel.

Förbättrad kanelextraktion med ultraljud

Den traditionella extraktionen av eterisk kanelolja uppnås genom ångdestillation av kanelbark och blad. Den traditionella ångdestillationen är mycket långsam och tidskrävande. Ju högre målskörd kanelolja har, desto längre tid tar ångdestillationen, vilket innebär att ångdestillationen av en kittel med kanelblad kan ta upp till 12 timmar, medan ångdestillationen av kanelbark kan ta mer än 24 timmar. Ultraljudsextraktion bryter cellstrukturerna i kanelbarken och lämnar upp så att kaneloljan frigörs snabbt och fullständigt. Ultraljudsextraktion påskyndar ångdestillationen avsevärt, vilket förkortar bearbetningstiden från en hel dag till några timmar samtidigt som utbytet av eterisk kanelolja ökar.
Ultraljudsextraktion frigör hela spektrumet av aromatiska kanelföreningar, inklusive kanelaldehyd, linalool, eugenol och kanelsyra. Att ge ett fullspektrumsextrakt av högkvalitativa eteriska oljeföreningar är anledningen till den överlägsna kvaliteten på ultraljudsextraherade kaneloljor. Speciellt kanelaldehyd, den huvudsakliga organiska föreningen, ger kanel dess signatursmak och doft. Eftersom ultraljudsbehandling är en icke-termisk behandling, förhindras de eteriska oljeföreningarna från termisk nedbrytning. Därför producerar ultraljudsextraktion aromintensiva eteriska oljor som uppfyller högsta kvalitetsstandarder.
Ultraljudsextraktion kan appliceras på kanel, bark och blad. Kanelbladsolja har en starkare doft jämfört med barkolja. Kanelblad innehåller stora mängder eugenol.

Varför ultraljudsextraktion utmärker sig ångdestillation

För att producera eteriska oljor från kanel via ångdestillation måste de eteriska oljorna först frigöras från växtmatrisen (dvs. växtceller i kanelbladen eller barken). Vid ångdestillation kokas kanelväxtmaterialet i upp till 24 timmar i vattenkokare. Enbart värme är relativt ineffektivt när det gäller att bryta ner cellstrukturerna och frigöra de eteriska oljorna som är instängda. I allmänhet frigör kokning inte de instängda eteriska oljorna helt och större mängder kvarvarande oljor går till spillo, eftersom de inte extraherades. Efter värmeextraktionsprocessen kommer ångdestillationen att äga rum. Därför kokas en blandning av två oblandbara vätskor (dvs. eterisk olja och vatten). Blandningen börjar koka när det sammanlagda ångtrycket är lika med 760 mm Hg. Kokpunkten för en blandning av vatten och eterisk olja kommer alltså att vara lägre än kokpunkten för någon av komponenterna separat. Den traditionella hydrodestillationen har stora nackdelar: Den långa koknings- och ångningsprocessen är mycket tids- och energikrävande.
Ultraljudsextraktion fungerar genom akustisk kavitation. Akustisk kavitation uppstår när kraftfulla ultraljudsvågor kopplas ihop till en vätska (t.ex. en suspension bestående av botaniskt material i ett lösningsmedel eller vatten). Ultraljudsvågorna färdas genom vätskan och orsakar omväxlande högtrycks- och lågtryckscykler. Under lågtryckscykler skapas små vakuumbubblor (så kallade kavitationsbubblor) som växer över flera tryckcykler. Vid en viss storlek, när bubblorna inte kan absorbera mer energi, imploderar de våldsamt under en högtryckscykel. Bubbelimplosionen karakteriseras av intensiva kavitationskrafter, inklusive mikroturbulens och vätskeströmmar med hastigheter på upp till 100 m/s. Dessa kavitationella skjuveffekter är också kända som sonomekaniska effekter. Ultraljud extraktion av bioaktiva molekyler orsakas huvudsakligen av sonomekaniska effekter: omrörning och turbulens stör celler och främjar massöverföring. Detta innebär att de bioaktiva molekylerna som eteriska oljor, polyfenoler, terpener och cannabinoider frigörs från växtcellmatrisen till lösningsmedlet.
Fördelen med ultraljud extraktion jämfört med den traditionella kokande och ånga destillationsmetoden är den jämförelsevis högre extraktionen av eteriska oljor och andra organiska föreningar på en betydligt kortare tid. Ju högre utvinningsutbytet undviks slöseri med råmaterial och gör utvinningen mer lukrativ. Tids- och energibesparingar som uppnås genom ultraljudsextraktion är betydande. Som icke-termisk metod förhindrar ultraljudsextraktion de termokänsliga föreningarna från värmeinducerad nedbrytning.
De milda temperaturerna och den korta bearbetningstiden är stora fördelar med ultraljudsextraktion eftersom en termisk nedbrytning av de naturliga extrakten förhindras. Detta gör ultraljud extraktion mycket effektiv och därför, ultraljudsbehandling ger eteriska oljor av överlägsen kvalitet.

Fallstudier av ultraljud kanel extraktion

Forskning och industri har redan antagit ultraljudsextraktion för produktion av högkvalitativa eteriska oljor från många växter, inklusive kanelblad och bark.

Ultraljud hydrodestillation av kanel

Chen et al. (2020) undersökte den ultraljudsfrämjade hydrodestillationen och drog slutsatsen att ultraljudsbehandling förbättrade destillationsprocessen avsevärt. Ultraljudsångdestillation gav högre utbyten av kanelolja inom drastiskt minskad extraktionstid. Med hjälp av GC-MS-analys visade de att den ultraljudsassisterade hydrodestillationen gav mer värdefull eterisk olja med ett högt innehåll av den huvudsakliga föreningen trans-kanelaldehyd jämfört med den traditionella hydrodestillationen. Svepelektronmikroskop (SEM) bekräftade effektiviteten av ultraljudsbehandling för utvinning av kanelolja. Dessutom visar analysen av elförbrukning och CO2-utsläpp att den ultraljudsassisterade hydrodestillationsprocessen är det mer ekonomiska och miljövänliga tillvägagångssättet. Därför sammanfattar Chen et al. att ultraljudsassisterad hydrodestillation är en effektiv och grön teknik för extraktion av eterisk kanelolja, vilket kan förbättra kvantiteten och kvaliteten på kaneloljor.

Ultraljud kanelextraktion med hjälp av djupa eutektiska lösningsmedel

Ultraljud extraktion med djupa eutektiska lösningsmedel har visat sig vara en överlägsen teknik för att extrahera höga utbyten av trans-kanelaldehyd och kumarin från kanelbark.
Metoden under optimala förhållanden gav högre halter av transkanelaldehyd och kumarin än de som erhölls med konventionella metoder (reflux, soxhlet och maceration) med organiska lösningsmedel (96 % etanol). De optimala förhållandena för ultraljudsextraktion med användning av naturliga djupa eutektiska lösningsmedel visade sig vara kolinklorid-citronsyra (ChCl-CA) med 40% vattentillsats och en 30-minuters extraktionstid för att extrahera trans-kanelaldehyd (9,24 ± 0,01 mg/g) och kumarin (11,6 ± 0,11 mg/g) från kanelbark (C. burmannii Blume). Ytterligare undersökningar bör göras för att undersöka den farmakologiska aktiviteten hos transkanelaldehyd och kumarin från kanelbark. (jfr Aryati et al. 2020)

Ytbilden av kanelbark med svepelektronmikroskopi 1000x förstoring; torkat pulver (a); efter maceration extraktion (b); efter extraktion av återflöde (c); efter extraktion av Soxhlet (d); efter extraktion med hjälp av NADES-UAE ChCl-CA (e).
studie och bild av Aryati et al. 2020

Högpresterande ultraljudsutsug

Ultraljudsextraktion är en pålitlig bearbetningsteknik som underlättar och påskyndar produktionen av eteriska oljor av hög kvalitet. Hielscher Ultrasonics portfölj täcker hela sortimentet från kompakta labb ultraljudsapparater till industriella extraktionssystem. Därmed kan vi på Hielscher erbjuda dig den mest lämpliga ultraljudsapparaten för din tänkta processkapacitet. Vår erfarna personal hjälper dig från genomförbarhetstester och processoptimering till installation av ditt ultraljudssystem på slutproduktionsnivå.
Det lilla fotavtrycket hos våra ultraljudsutsug samt deras mångsidighet i installationsalternativ gör att de passar även in i bearbetningsanläggningar för små utrymmen. Ultraljudsprocessorer installeras över hela världen i produktionsanläggningar för livsmedel, läkemedel och kosttillskott.

Hielscher Ultrasonics – Sofistikerad utsugningsutrustning

Hielscher Ultrasonics produktportfölj täcker hela utbudet av högpresterande ultraljudsutsug från liten till stor skala. Ytterligare tillbehör gör det enkelt att montera den mest lämpliga ultraljudsenhetskonfigurationen för din extraktionsprocess. Den optimala ultraljudsinställningen beror på den tänkta kapaciteten, volymen, råmaterialet, batch- eller inline-processen och tidslinjen.

batch och infogade

Hielscher ultraljudsapparater kan användas för batchvis och kontinuerlig genomströmningsbehandling. Ultraljudsbatchbearbetning är idealisk för processtestning, optimering och liten till medelstor produktionsnivå. För en producent av stora volymer växter (t.ex. kanelblad och bark) kan inline-bearbetning vara mer fördelaktigt. Även om batchning endast kräver en mycket enkel installation, är det mer tids- och arbetskrävande. En kontinuerlig inline-extraktionsprocess kräver sofistikerad installation – bestående av en pump, slangar eller rör och tankar -, men det är effektivare, snabbare och kräver betydligt mindre arbete. Hielscher Ultrasonics har den mest lämpliga extraktionsinställningen för din extraktionsvolym och processmål.

Ultraljudsutsug för alla produktkapaciteter

Hielscher Ultrasonics produktsortiment täcker hela spektrumet av ultraljudsprocessorer från kompakta labb ultraljudsapparater över bänk-top och pilotsystem till fullt industriella ultraljudsprocessorer med kapacitet att bearbeta lastbilslaster per timme. Det kompletta produktsortimentet gör att vi kan erbjuda dig den mest lämpliga ultraljudsutsuget för ditt råmaterial, processkapacitet och produktionsmål.
Bänksystem med ultraljud är idealiska för genomförbarhetstester och processoptimering. Linjär uppskalning baserat på etablerade processparametrar gör det mycket enkelt att öka processkapaciteten från mindre partier till fullt kommersiell produktion. Uppskalning kan göras genom att antingen installera en kraftfullare ultraljudsutsugsenhet eller klustra flera ultraljudsapparater parallellt. Med UIP16000 erbjuder Hielscher den mest kraftfulla ultraljudsutsutrustaren i världen.

Exakt kontrollerbara amplituder för optimala resultat

Alla Hielscher ultraljudsapparater är exakt kontrollerbara och därmed pålitliga arbetshästar i produktionen. Amplituden är en av de avgörande processparametrarna som påverkar effektiviteten och effektiviteten av ultraljudsextraktion av eteriska oljor från kanel.
Alla Hielscher ultraljud’ processorer möjliggör exakt inställning av amplituden. Sonotrodes och boosterhorn är tillbehör som gör det möjligt att modifiera amplituden i ett ännu bredare intervall. Hielschers industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder och leverera den ultraljudsintensitet som krävs för krävande applikationer. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift.
Exakta amplitudinställningar och permanent övervakning av ultraljudsprocessparametrarna via smart programvara ger dig möjlighet att behandla dina kanelblad och bark med de mest effektiva ultraljudsförhållandena. Optimal ultraljudsbehandling för bästa extraktionsresultat!
Robustheten hos Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör 24/7 drift vid tung belastning och i krävande miljöer. Detta gör Hielschers ultraljudsutrustning till ett pålitligt arbetsredskap som uppfyller dina extraktionskrav.

Enkel, riskfri testning

Ultraljudsprocesser kan vara helt linjärt skalade. Detta innebär att varje resultat som du har uppnått med hjälp av ett laboratorium eller bänkskiva ultraljud, kan skalas till exakt samma utdata med exakt samma processparametrar. Detta gör ultraljud idealisk för riskfri genomförbarhetstestning, processoptimering och efterföljande implementering i kommersiell tillverkning. Kontakta oss för att lära dig hur ultraljudsbehandling kan öka din produktion av kanelextrakt.

Högsta kvalitet – Designad och tillverkad i Tyskland

Som ett familjeägt och familjeägt företag prioriterar Hielscher högsta kvalitetsstandarder för sina ultraljudsprocessorer. Alla ultraljudsapparater är utformade, tillverkade och grundligt testade i vårt huvudkontor i Teltow nära Berlin, Tyskland. Robustheten och tillförlitligheten hos Hielschers ultraljudsutrustning gör den till en arbetshäst i din produktion. 24/7 drift under full belastning och i krävande miljöer är en naturlig egenskap hos Hielschers högpresterande blandare.

Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater: