Турбоекстракція кориці за допомогою ультразвуку

Традиційна екстракція кориці займає багато часу і відносно неефективна. Ультразвукова екстракція – це проста, але високоефективна техніка інтенсифікації процесу, яка скорочує час екстракції до декількох годин і одночасно збільшує вихід ефірної олії кориці.

Покращена екстракція кориці за допомогою ультразвуку

Традиційна екстракція ефірної олії кориці досягається шляхом парової дистиляції кори і листя кориці. Традиційна дистиляція з водяною парою дуже повільна і займає багато часу. Чим вищий цільовий вихід олії кориці, тим довша перегонка з парою, а це означає, що парова дистиляція чайника з листям кориці може зайняти до 12 годин, тоді як парова дистиляція кори кориці може зайняти більше 24 годин. Ультразвукова екстракція розриває клітинні структури кори кориці та листя вгору, завдяки чому олія кориці вивільняється швидко та повністю. Ультразвукова екстракція значно прискорює дистиляцію з пари, скорочуючи час обробки з повного дня до кількох годин, одночасно збільшуючи вихід ефірної олії кориці.
Ультразвукова екстракція вивільняє повний спектр ароматичних сполук кориці, включаючи коричний альдегід, ліналоол, евгенол і коричну кислоту. Отримання повного спектру екстракту високоякісних ефірних олійних сполук є причиною чудової якості ультразвуково екстрагованих олій кориці. Особливо коричний альдегід, основна органічна сполука, надає кориці її фірмовий смак і аромат. Оскільки ультразвук не є термічною обробкою, сполуки ефірних олій запобігають термічному розкладанню. Таким чином, ультразвукова екстракція виробляє ароматичні ефірні олії, що відповідають найвищим стандартам якості.
Ультразвукова екстракція може бути застосована до кори і листя кориці. Олія листя кориці має сильніший аромат порівняно з олією кори. Листя кориці містять велику кількість евгенолу.

Чому ультразвукова екстракція перевершує парову дистиляцію

Щоб отримати ефірні олії з кориці за допомогою парової дистиляції, ефірні олії спочатку повинні вивільнитися з рослинного матриксу (тобто рослинних клітин у листі або корі кориці). При паровій дистиляції рослинну сировину кориці кип'ятять до 24 годин в чайниках. Одне лише тепло відносно неефективно руйнує клітинні структури та вивільняє ефірні олії, що потрапили в пастку. Як правило, кип'ятіння не вивільняє захоплені ефірні олії повністю, і більша кількість залишкових олій витрачається даремно, оскільки вони не були екстраговані. Після процесу відбору тепла буде відбуватися перегонка з парою. Тому кип'ятять суміш двох рідин, що не змішуються (тобто ефірного масла і води). Суміш починають кипіти, коли їх сумарний тиск пари дорівнює 760 мм рт. Таким чином, температура кипіння суміші води та ефірної олії буде нижчою, ніж температура кипіння будь-якого компонента окремо. Традиційна гідродистиляція має серйозні недоліки: тривалий процес кип'ятіння та обробки парою дуже трудомісткий та енерговитратний.
Ультразвукова екстракція працює за рахунок акустичної кавітації. Акустична кавітація виникає, коли енергетичні ультразвукові хвилі з'єднуються в рідину (наприклад, суспензію, що складається з рослинного матеріалу в розчиннику або воді). Ультразвукові хвилі проходять через рідину, викликаючи чергування циклів високого / низького тиску. Під час циклів низького тиску утворюються дрібні вакуумні бульбашки (так звані кавітаційні бульбашки), які ростуть протягом декількох циклів тиску. При певному розмірі, коли бульбашки не можуть поглинути більше енергії, вони сильно вибухають під час циклу високого тиску. Вибух бульбашки характеризується інтенсивними кавітаційними силами, включаючи мікротурбулентності та потоки рідини зі швидкістю до 100 м/с. Ці ефекти кавітаційного зсуву також відомі як сономеханічні ефекти. Ультразвукова екстракція біологічно активних молекул в основному викликана сономеханічними впливами: збудження і турбулентності руйнують клітини і сприяють перенесенню маси. Це означає, що біологічно активні молекули, такі як ефірні олії, поліфеноли, терпени та канабіноїди, вивільняються з матриксу рослинних клітин у розчинник.
Перевагою ультразвукової екстракції перед традиційним методом кип'ятіння і парової дистиляції є порівняно більш висока екстракція ефірних масел та інших органічних сполук за значно коротший час. Більш високі виходи екстракції дозволяють уникнути втрати сировини і роблять видобуток більш прибутковим. Економія часу та енергії, досягнута за допомогою ультразвукової екстракції, є значною. Як нетермічний метод, ультразвукова екстракція запобігає термочутливим сполукам від термічної деградації.
Помірні температури та короткий час обробки є основними перевагами ультразвукової екстракції, оскільки запобігає термічному розкладанню природних екстрактів. Це робить ультразвукову екстракцію високоефективною, і тому ультразвукове дослідження дає ефірні олії найвищої якості.

Приклади ультразвукової екстракції кориці

Дослідження та промисловість вже застосували ультразвукову екстракцію для виробництва високоякісних ефірних олій з багатьох рослинних компонентів, включаючи листя та кору кориці.

Ультразвукова гідродистиляція кориці

Chen et al. (2020) досліджували гідродистиляцію, що просувається ультразвуком, і дійшли висновку, що ультразвук значно покращує процес дистиляції. Ультразвукова парова дистиляція забезпечила більш високі виходи коричного масла при різко скороченому часі екстракції. Використовуючи аналіз GC-MS, вони показали, що гідродистиляція за допомогою ультразвуку забезпечує більш цінну ефірну олію з високим вмістом основної сполуки транс-коричного альдегіду в порівнянні з традиційною гідродистиляцією. Скануюча електронна мікрофотографія (СЕМ) підтвердила ефективність ультразвукового апарату для екстракції корицевої олії. Крім того, аналіз споживання електроенергії та викидів CO2 показує, що процес гідродистиляції за допомогою ультразвуку є більш економічним та екологічним підходом. Таким чином, Chen et al. резюмують, що гідродистиляція за допомогою ультразвуку є ефективною та екологічною технологією для екстракції ефірної олії кориці, яка може покращити кількість і якість олій кориці.

Ультразвукова екстракція кориці з використанням глибоких евтектичних розчинників

Було показано, що ультразвукова екстракція з використанням глибоких евтектичних розчинників є чудовою технікою для вилучення високих виходів транс-коричного альдегіду та кумарину з кори кори.
Метод в оптимальних умовах давав більш високий вміст транс-коричного альдегіду і кумарину, ніж ті, що були отримані звичайними методами (рефлюкс, сокслет і мацерація) з використанням органічних розчинників (96% етанолу). Оптимальними умовами для ультразвукової екстракції з використанням природних глибоких евтектичних розчинників були хлорид холіну-лимонна кислота (ChCl-CA) з додаванням 40% води і 30-хвилинним часом екстракції для екстракції транс-коричного альдегіду (9,24 ± 0,01 мг/г) і кумарину (11,6 ± 0,11 мг/г) з кори кориці (C. burmannii Blume). Подальші дослідження повинні бути проведені для вивчення фармакологічної активності транс-коричного альдегіду та кумарину з кори кориці. (пор. Аріаті та ін. 2020)

Зображення поверхні кори кориці за допомогою скануючої електронної мікроскопії з 1000-кратним збільшенням; сухий порошок (а); після мацераційної екстракції (В); після екстракції рефлюксу (с); після екстракції Сокслета (d); після екстракції за допомогою NADES-ОАЕ ChCl-CA (e).
дослідження та картина Аріаті та ін., 2020

Високоефективні ультразвукові екстрактори

Ультразвукова екстракція – це надійна технологія обробки, яка полегшує та прискорює виробництво високоякісних ефірних олій. Портфоліо Hielscher Ultrasonics охоплює повний спектр від компактних лабораторних ультразвукових приладів до промислових екстракційних систем. Таким чином, ми в Hielscher можемо запропонувати вам найбільш підходящий ультразвуковий апарат для вашої передбачуваної потужності процесу. Наш досвідчений персонал допоможе вам від техніко-економічних випробувань та оптимізації процесу до встановлення вашої ультразвукової системи на кінцевому рівні виробництва.
Невелика площа наших ультразвукових екстракторів, а також універсальність у варіантах встановлення дозволяють їм вписатися навіть у невеликі об'єкти обробки. Ультразвукові процесори встановлюються по всьому світу на підприємствах з виробництва харчових продуктів, фармацевтики та харчових добавок.

Hielscher Ultrasonics – Складне екстракційне обладнання

Портфель продукції Hielscher Ultrasonics охоплює повний спектр високопродуктивних ультразвукових екстракторів від малих до великих масштабів. Додаткові аксесуари дозволяють легко зібрати найбільш підходящу конфігурацію ультразвукового пристрою для вашого процесу екстракції. Оптимальна ультразвукова установка залежить від передбачуваної потужності, обсягу, сировини, партії або вбудованого процесу та термінів.

Пакетні та вбудовані

Ультразвукові апарати Hielscher можуть використовуватися для періодичної та безперервної проточної обробки. Ультразвукова пакетна обробка ідеально підходить для тестування процесів, оптимізації та рівня виробництва малого та середнього розміру. Для виробництва великих обсягів рослинних компонентів (наприклад, листя та кори кориці) внутрішня обробка може бути більш вигідною. Хоча дозування вимагає лише дуже простого налаштування, воно займає більше часу та праці. Безперервний процес вбудованого вилучення вимагає складного налаштування – складається з насоса, шлангів або труб і баків -, але він більш ефективний, швидкий і вимагає значно менших трудовитрат. Hielscher Ultrasonics має найбільш підходящу установку екстракції для вашого обсягу екстракції та цілей процесу.

Ультразвукові екстрактори для будь-якої ємності продукту

Асортимент продукції Hielscher Ultrasonics охоплює повний спектр ультразвукових процесорів, від компактних лабораторних ультразвукових пристроїв для настільних і пілотних систем до повністю промислових ультразвукових процесорів з продуктивністю обробки вантажівок на годину. Повний асортимент продукції дозволяє нам запропонувати вам найбільш підходящий ультразвуковий екстрактор для вашої сировини, технологічних потужностей і виробничих цілей.
Ультразвукові настільні системи ідеально підходять для техніко-економічних випробувань та оптимізації процесів. Лінійне масштабування на основі встановлених параметрів процесу дозволяє дуже легко збільшувати потужності з переробки від невеликих партій до повністю комерційного виробництва. Масштабування може бути виконане шляхом встановлення більш потужного ультразвукового екстракторного блоку або паралельного скупчення кількох ультразвукових апаратів. Завдяки UIP16000 компанія Hielscher пропонує найпотужніший ультразвуковий екстрактор у всьому світі.

Точно контрольовані амплітуди для оптимальних результатів

Всі ультразвукові апарати Hielscher точно управляються і тим самим надійні робочі коні на виробництві. Амплітуда є одним з найважливіших параметрів процесу, які впливають на ефективність і результативність ультразвукової екстракції ефірних масел з кориці.
Всі ультразвуки Hielscher’ Процесори дозволяють точно налаштовувати амплітуду. Сонотроди і бустерні ріжки - це аксесуари, що дозволяють змінювати амплітуду в ще більш широкому діапазоні. Промислові ультразвукові процесори Hielscher можуть забезпечувати дуже високі амплітуди та забезпечувати необхідну ультразвукову інтенсивність для вимогливих застосувань. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно працювати в режимі 24/7.
Точні налаштування амплітуди та постійний моніторинг параметрів ультразвукового процесу за допомогою інтелектуального програмного забезпечення дають вам можливість обробляти листя та кору кориці в найефективніших ультразвукових умовах. Оптимальна ультразвукова діагностика для найкращих результатів екстракції!
Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє працювати 24/7 у важких умовах і в складних умовах. Це робить ультразвукове обладнання Hielscher надійним робочим інструментом, який відповідає вашим вимогам до екстракції.

Легке тестування без ризиків

Ультразвукові процеси можуть бути повністю лінійно масштабовані. Це означає, що кожен результат, якого ви досягли за допомогою лабораторного або настільного ультразвукового апарату, може бути масштабований до абсолютно однакового результату за допомогою тих самих параметрів процесу. Це робить ультразвук ідеальним для безризикового техніко-економічного обґрунтування, оптимізації процесу та подальшого впровадження в комерційне виробництво. Зв'яжіться з нами, щоб дізнатися, як ультразвук може збільшити виробництво екстракту кориці.

Найвища якість – Розроблено та виготовлено в Німеччині

Як сімейний бізнес, Hielscher надає пріоритет найвищим стандартам якості для своїх ультразвукових процесорів. Всі ультразвукові апарати розроблені, виготовлені та ретельно протестовані в нашій штаб-квартирі в Тельтові поблизу Берліна, Німеччина. Міцність і надійність ультразвукового обладнання Hielscher роблять його робочою конячкою на вашому виробництві. Робота 24/7 при повному навантаженні та в складних умовах є природною характеристикою високопродуктивних міксерів Hielscher.

Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів: