Ultrasonik Yöntemle Tarçının Turbo Ekstraksiyonu

Geleneksel tarçın ekstraksiyonu zaman alıcıdır ve nispeten verimsizdir. Ultrasonik ekstraksiyon, ekstraksiyon süresini birkaç saate indiren ve aynı zamanda tarçın uçucu yağı verimini artıran, basit ancak son derece verimli bir proses yoğunlaştırma tekniğidir.

Ultrasonik Yöntemle İyileştirilmiş Tarçın Ekstraksiyonu

Tarçın uçucu yağının geleneksel ekstraksiyonu, tarçın kabuğunun ve yapraklarının buhar distilasyonuyla gerçekleştirilir. Geleneksel buhar distilasyonu çok yavaştır ve zaman alıcıdır. Hedeflenen tarçın yağı verimi ne kadar yüksekse buhar distilasyonu da o kadar uzun sürer; dolayısıyla bir kazan tarçın yaprağının buhar distilasyonu 12 saate kadar sürebilirken tarçın kabuğunun buhar distilasyonu 24 saatten fazla sürebilir. Ultrasonik ekstraksiyon, tarçın kabuğunun ve yapraklarının hücre yapılarını parçalayarak tarçın yağının hızla ve tamamen serbest kalmasını sağlar. Ultrasonik ekstraksiyon, buhar distilasyonunu önemli ölçüde hızlandırarak işlem süresini tam bir günden birkaç saate indirirken tarçın uçucu yağı verimini artırır.
Ultrasonik ekstraksiyon, sinnamaldehit, linalool, öjenol ve sinnamik asit dahil olmak üzere aromatik tarçın bileşiklerinin tüm spektrumunu serbest bırakır. Yüksek kaliteli uçucu yağ bileşiklerini tam spektrumlarıyla içeren bir ekstrakt elde edilmesi, ultrasonik yöntemle ekstrakte edilen tarçın yağlarının üstün kalitesinin nedenidir. Özellikle ana organik bileşik olan sinnamaldehit, tarçına kendine özgü aromasını ve kokusunu verir. Sonikasyon termal olmayan bir işlem olduğundan uçucu yağ bileşiklerinin termal bozunması önlenir. Bu nedenle ultrasonik ekstraksiyon, en yüksek kalite standartlarını karşılayan, yoğun aromalı uçucu yağlar üretir.
Ultrasonik ekstraksiyon tarçın kabuğuna ve yapraklarına uygulanabilir. Tarçın yaprağı yağı, kabuk yağına kıyasla daha güçlü bir kokuya sahiptir. Tarçın yaprakları yüksek miktarda öjenol içerir.

Ultrasonik Ekstraksiyon Neden Buhar Distilasyonundan Üstündür?

Tarçından buhar distilasyonu yoluyla uçucu yağ üretmek için uçucu yağların önce bitki matrisinden (yani tarçın yapraklarındaki veya kabuğundaki bitki hücrelerinden) serbest bırakılması gerekir. Buhar distilasyonunda tarçın bitki materyali kazanlarda 24 saate kadar kaynatılır. Tek başına ısı, hücre yapılarını parçalamada ve hapsolmuş uçucu yağları serbest bırakmada nispeten verimsizdir. Genellikle kaynatma, hapsolmuş uçucu yağları tamamen serbest bırakmaz ve ekstrakte edilmedikleri için daha büyük miktarlarda artık yağ ziyan olur. Isıyla ekstraksiyon işleminden sonra buhar distilasyonu gerçekleştirilir. Bunun için birbiriyle karışmayan iki sıvının (yani uçucu yağ ve suyun) karışımı kaynatılır. Karışım, bileşenlerin toplam buhar basıncı 760 mm Hg değerine eşit olduğunda kaynamaya başlar. Dolayısıyla su ve uçucu yağ karışımının kaynama noktası, her bir bileşenin ayrı ayrı kaynama noktasından daha düşük olur. Geleneksel hidrodistilasyonun önemli dezavantajları vardır: Uzun kaynatma ve buharlama işlemi çok fazla zaman ve enerji tüketir.
Ultrasonik ekstraksiyon akustik kavitasyon yoluyla çalışır. Akustik kavitasyon, yüksek güçlü ultrason dalgaları bir sıvıya (örneğin bir çözücü veya su içindeki bitkisel materyalden oluşan bir süspansiyona) aktarıldığında oluşur. Ultrasonik dalgalar sıvı içinde ilerleyerek birbirini izleyen yüksek basınç / düşük basınç döngülerine neden olur. Düşük basınç döngüleri sırasında çok küçük vakum kabarcıkları (kavitasyon kabarcıkları olarak adlandırılır) oluşur ve birkaç basınç döngüsü boyunca büyür. Kabarcıklar belirli bir büyüklüğe ulaşıp daha fazla enerji soğuramadıklarında, yüksek basınç döngüsü sırasında şiddetle içe doğru çöker. Kabarcıkların içe doğru çökmesi, mikro türbülanslar ve hızları 100m/s değerine kadar ulaşan sıvı akımları dahil olmak üzere yoğun kavitasyon kuvvetleriyle karakterize edilir. Bu kavitasyon kaynaklı kesme etkileri, sonomekanik etkiler olarak da bilinir. Biyoaktif moleküllerin ultrasonik ekstraksiyonu esas olarak sonomekanik etkilerden kaynaklanır: Çalkalama ve türbülanslar hücreleri parçalar ve kütle transferini destekler. Bu, uçucu yağlar, polifenoller, terpenler ve kannabinoidler gibi biyoaktif moleküllerin bitki hücresi matrisinden çözücüye serbest bırakılması anlamına gelir.
Ultrasonik ekstraksiyonun geleneksel kaynatma ve buhar distilasyonu yöntemine göre avantajı, önemli ölçüde daha kısa sürede nispeten daha fazla uçucu yağ ve diğer organik bileşiklerin ekstrakte edilmesidir. Daha yüksek ekstraksiyon verimleri, hammaddenin ziyan olmasını önler ve ekstraksiyonu daha kârlı hale getirir. Ultrasonik ekstraksiyonla elde edilen zaman ve enerji tasarrufu kayda değerdir. Termal olmayan bir yöntem olarak ultrasonik ekstraksiyon, ısıya duyarlı bileşiklerin ısı kaynaklı bozunmasını önler.
Doğal ekstraktların termal ayrışması önlendiğinden, ılımlı sıcaklıklar ve kısa işlem süresi ultrasonik ekstraksiyonun başlıca avantajlarıdır. Bu, ultrasonik ekstraksiyonu son derece verimli kılar ve dolayısıyla sonikasyon üstün kaliteli uçucu yağlar verir.

Ultrasonik Tarçın Ekstraksiyonuna İlişkin Vaka Çalışmaları

Araştırma ve sanayi, tarçın yaprakları ve kabuğu dahil birçok bitkisel materyalden yüksek kaliteli uçucu yağların üretimi için ultrasonik ekstraksiyonu hâlihazırda benimsemiştir.

Tarçının Ultrasonik Hidrodistilasyonu

Chen ve ark. (2020), ultrasonik yöntemle desteklenen hidrodistilasyonu araştırmış ve sonikasyonun distilasyon işlemini önemli ölçüde iyileştirdiği sonucuna varmıştır. Ultrasonik buhar distilasyonu, büyük ölçüde kısaltılmış ekstraksiyon süresinde daha yüksek tarçın yağı verimleri sağlamıştır. GC-MS analizi kullanarak ultrason destekli hidrodistilasyonun, geleneksel hidrodistilasyona kıyasla ana bileşik olan trans-sinnamaldehit içeriği yüksek, daha değerli bir uçucu yağ sağladığını göstermişlerdir. Taramalı elektron mikrografı (SEM), tarçın yağı ekstraksiyonunda sonikasyonun verimliliğini doğrulamıştır. Ayrıca elektrik tüketimi ve CO2 emisyonu analizi, ultrason destekli hidrodistilasyon işleminin daha ekonomik ve çevre dostu bir yaklaşım olduğunu göstermektedir. Bu nedenle Chen ve ark., ultrason destekli hidrodistilasyonun tarçın uçucu yağı ekstraksiyonu için tarçın yağlarının miktarını ve kalitesini artırabilen, verimli ve çevreci bir teknoloji olduğu sonucunu özetlemektedir.

Derin Ötektik Çözücüler Kullanılarak Ultrasonik Tarçın Ekstraksiyonu

Derin ötektik çözücüler kullanılarak yapılan ultrasonik ekstraksiyonun, tarçın kabuğundan yüksek verimle trans-sinnamaldehit ve kumarin ekstrakte etmek için üstün bir teknik olduğu gösterilmiştir.
Optimum koşullarda uygulanan yöntem, organik çözücüler (%96 etanol) kullanılan geleneksel yöntemlerle (reflüks, Soxhlet ve maserasyon) elde edilenlere kıyasla daha yüksek trans-sinnamaldehit ve kumarin içeriği vermiştir. Tarçın kabuğundan (C. burmannii Blume) trans-sinnamaldehit (9,24 ± 0,01 mg/g) ve kumarin (11,6 ± 0,11 mg/g) ekstrakte etmek üzere doğal derin ötektik çözücüler kullanılarak yapılan ultrasonik ekstraksiyon için optimum koşulların, %40 su ilaveli kolin klorür-sitrik asit (ChCl-CA) ve 30 dakikalık ekstraksiyon süresi olduğu belirlenmiştir. Tarçın kabuğundan elde edilen trans-sinnamaldehit ve kumarinin farmakolojik aktivitesini araştırmak için daha fazla inceleme yapılmalıdır. (bkz. Aryati ve ark. 2020)

Tarçın kabuğunun taramalı elektron mikroskopisi kullanılarak 1000x büyütmeyle elde edilen yüzey görüntüsü; kurutulmuş toz (a); maserasyon ekstraksiyonu sonrası (b); reflüks ekstraksiyonu sonrası (c); Soxhlet ekstraksiyonu sonrası (d); NADES-UAE ChCl-CA kullanılarak yapılan ekstraksiyon sonrası (e).
çalışma ve görsel: Aryati ve ark. 2020

Yüksek Performanslı Ultrasonik Ekstraktörler

Ultrasonik ekstraksiyon, yüksek kaliteli uçucu yağların üretimini kolaylaştıran ve hızlandıran güvenilir bir işleme teknolojisidir. Hielscher Ultrasonics portföyü, kompakt laboratuvar sonikatörlerinden endüstriyel ekstraksiyon sistemlerine kadar tüm ürün yelpazesini kapsar. Böylece Hielscher olarak size öngördüğünüz proses kapasitesine en uygun sonikatörü sunabiliriz. Uzun yıllara dayanan deneyime sahip personelimiz, fizibilite testleri ve proses optimizasyonundan ultrasonik sisteminizin nihai üretim ölçeğinde kurulumuna kadar size yardımcı olacaktır.
Ultrasonik ekstraktörlerimizin az yer kaplaması ve kurulum seçeneklerinin çok yönlülüğü, onların alanı küçük işleme tesislerine bile sığmasını sağlar. Ultrasonik işlemciler dünya genelinde gıda, ilaç ve besin takviyesi üretim tesislerine kurulmaktadır.

Hielscher Ultrasonics – Gelişmiş Ekstraksiyon Ekipmanları

Hielscher Ultrasonics ürün portföyü, küçük ölçekten büyük ölçeğe kadar yüksek performanslı ultrasonik ekstraktörlerin tüm yelpazesini kapsar. Ek aksesuarlar, ekstraksiyon işleminiz için en uygun ultrasonik cihaz konfigürasyonunun kolayca kurulmasını sağlar. Optimum ultrasonik düzenek; öngörülen kapasiteye, hacme, hammaddeye, kesikli veya hat içi prosese ve zaman çizelgesine bağlıdır.

Kesikli ve Hat İçi İşleme

Hielscher sonikatörleri, kesikli işleme ve sürekli akışlı işleme için kullanılabilir. Ultrasonik kesikli işleme; proses testleri, optimizasyon ve küçük ila orta ölçekli üretim için idealdir. Büyük hacimlerde bitkisel materyalin (örneğin tarçın yaprakları ve kabuğu) üretimi için hat içi işleme daha avantajlı olabilir. Kesikli işleme yalnızca çok basit bir düzenek gerektirse de daha fazla zaman ve iş gücü gerektirir. Sürekli hat içi ekstraksiyon işlemi, gelişmiş bir düzenek – bir pompa, hortumlar veya borular ve tanklardan oluşan – gerektirir; ancak daha verimlidir, daha hızlıdır ve önemli ölçüde daha az iş gücü gerektirir. Hielscher Ultrasonics, ekstraksiyon hacminiz ve proses hedefleriniz için en uygun ekstraksiyon düzeneğine sahiptir.

Her Üretim Kapasitesi İçin Ultrasonik Ekstraktörler

Hielscher Ultrasonics ürün yelpazesi, kompakt laboratuvar sonikatörlerinden tezgâh üstü ve pilot sistemlere, saatte kamyonlar dolusu materyal işleme kapasitesine sahip tamamen endüstriyel ultrasonik işlemcilere kadar ultrasonik işlemcilerin tüm spektrumunu kapsar. Bu eksiksiz ürün yelpazesi, hammaddeniz, proses kapasiteniz ve üretim hedefleriniz için en uygun ultrasonik ekstraktörü sunmamızı sağlar.
Ultrasonik tezgâh üstü sistemler, fizibilite testleri ve proses optimizasyonu için idealdir. Belirlenmiş proses parametrelerine dayalı doğrusal ölçek büyütme, işleme kapasitelerini küçük partilerden tamamen ticari üretime artırmayı çok kolaylaştırır. Ölçek büyütme, daha güçlü bir ultrasonik ekstraktör ünitesi kurularak veya birkaç sonikatör paralel olarak bir küme halinde birleştirilerek yapılabilir. Hielscher, UIP16000 ile dünyanın en güçlü ultrasonik ekstraktörünü sunar.

Optimum Sonuçlar İçin Hassas Biçimde Kontrol Edilebilen Genlikler

Tüm Hielscher sonikatörleri hassas biçimde kontrol edilebilir ve bu nedenle üretimde güvenilir, yoğun çalışmaya uygun cihazlardır. Genlik, tarçından uçucu yağların ultrasonik ekstraksiyonunun verimliliğini ve etkinliğini etkileyen kritik proses parametrelerinden biridir.
Tüm Hielscher Ultrasonics işlemcileri, genliğin hassas biçimde ayarlanmasına olanak tanır. Sonotrotlar ve genlik yükseltici hornlar, genliğin daha da geniş bir aralıkta değiştirilmesine olanak tanıyan aksesuarlardır. Hielscher endüstriyel ultrasonik işlemcileri çok yüksek genlikler sağlayabilir ve zorlu uygulamalar için gerekli ultrasonik yoğunluğu sunabilir. 200µm değerine kadar olan genliklerde 24/7 çalışmada kolayca kesintisiz işlem yapılabilir.
Hassas genlik ayarları ve ultrasonik proses parametrelerinin akıllı yazılım aracılığıyla sürekli izlenmesi, tarçın yapraklarınızı ve kabuğunuzu en etkili ultrasonik koşullarda işleme olanağı verir. En iyi ekstraksiyon sonuçları için optimum sonikasyon!
Hielscher ultrasonik ekipmanlarının sağlamlığı, ağır çalışma koşullarında ve zorlu ortamlarda 24/7 çalışmaya olanak tanır. Bu, Hielscher ultrasonik ekipmanlarını ekstraksiyon gereksinimlerinizi karşılayan güvenilir bir çalışma aracı haline getirir.

Kolay, Risksiz Test

Ultrasonik proseslerin ölçeği tamamen doğrusal olarak büyütülebilir. Bu, bir laboratuvar veya tezgâh üstü sonikatör kullanarak elde ettiğiniz her sonucun, tamamen aynı proses parametreleri kullanılarak tam olarak aynı çıktıyı verecek şekilde ölçeklendirilebileceği anlamına gelir. Bu, ultrasonik işlemi risksiz fizibilite testleri, proses optimizasyonu ve ardından ticari üretime uygulanması için ideal kılar. Sonikasyonun tarçın ekstraktı üretiminizi nasıl artırabileceğini öğrenmek için bizimle iletişime geçin.

En Yüksek Kalite – Almanya’da Tasarlanmış ve Üretilmiştir

Aile mülkiyetinde olan ve aile tarafından yönetilen bir işletme olarak Hielscher, ultrasonik işlemcileri için en yüksek kalite standartlarına öncelik verir. Tüm sonikatörler, Almanya’da Berlin yakınlarındaki Teltow’da bulunan merkezimizde tasarlanır, üretilir ve kapsamlı biçimde test edilir. Hielscher ultrasonik ekipmanlarının sağlamlığı ve güvenilirliği, onları üretiminizde yoğun çalışmaya uygun cihazlar haline getirir. Tam yük altında ve zorlu ortamlarda 24/7 çalışma, Hielscher yüksek performanslı karıştırıcılarının doğal bir özelliğidir.

Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında fikir verir: