Khai thác Turbo của quế với siêu âm

Chiết xuất quế truyền thống tốn thời gian và tương đối kém hiệu quả. Chiết xuất siêu âm là một kỹ thuật tăng cường quy trình đơn giản nhưng hiệu quả cao, giúp giảm thời gian chiết xuất xuống còn vài giờ và đồng thời tăng sản lượng tinh dầu quế.

Cải thiện chiết xuất quế bằng siêu âm

Việc chiết xuất tinh dầu quế truyền thống đạt được bằng cách chưng cất hơi nước vỏ và lá quế. Chưng cất hơi nước truyền thống rất chậm và tốn thời gian. Năng suất mục tiêu của dầu quế càng cao thì quá trình chưng cất hơi nước càng lâu, có nghĩa là quá trình chưng cất bằng hơi nước của một ấm lá quế có thể mất đến 12 giờ, trong khi quá trình chưng cất bằng hơi nước của vỏ quế có thể mất hơn 24 giờ. Chiết xuất siêu âm phá vỡ cấu trúc tế bào của vỏ quế và rời đi để dầu quế được giải phóng nhanh chóng và hoàn toàn. Chiết xuất siêu âm đẩy nhanh quá trình chưng cất hơi nước đáng kể, rút ngắn thời gian xử lý từ cả ngày xuống còn vài giờ đồng thời tăng năng suất tinh dầu quế.
Chiết xuất siêu âm giải phóng toàn bộ các hợp chất quế thơm, bao gồm cinnamaldehyde, linalool, eugenol và axit cinnamic. Cung cấp chiết xuất toàn phổ các hợp chất tinh dầu chất lượng cao là lý do cho chất lượng vượt trội của dầu quế chiết xuất siêu âm. Đặc biệt là cinnamaldehyde, hợp chất hữu cơ chính mang lại cho quế hương vị và mùi hương đặc trưng. Vì siêu âm là một phương pháp xử lý không nhiệt, các hợp chất tinh dầu được ngăn chặn khỏi sự xuống cấp nhiệt. Do đó, chiết xuất siêu âm tạo ra các loại tinh dầu thơm nồng nàn đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cao nhất.
Chiết xuất siêu âm có thể được áp dụng cho vỏ và lá quế. Dầu lá quế có mùi thơm mạnh hơn khi so sánh với dầu vỏ cây. Lá quế chứa một lượng lớn eugenol.

Tại sao chiết xuất siêu âm vượt trội chưng cất hơi nước

Để sản xuất tinh dầu từ quế thông qua chưng cất hơi nước, trước tiên tinh dầu phải được giải phóng từ chất nền thực vật (tức là tế bào thực vật trong lá hoặc vỏ quế). Trong chưng cất hơi nước, nguyên liệu cây quế được đun sôi trong ấm đun nước đến 24 giờ. Chỉ riêng nhiệt là tương đối không hiệu quả trong việc phá vỡ cấu trúc tế bào và giải phóng tinh dầu bị mắc kẹt. Nói chung, đun sôi không giải phóng hoàn toàn tinh dầu bị mắc kẹt và một lượng lớn dầu còn sót lại bị lãng phí, vì chúng không được chiết xuất. Sau quá trình chiết nhiệt, quá trình chưng cất hơi nước sẽ diễn ra. Do đó, hỗn hợp của hai chất lỏng không thể trộn lẫn (tức là tinh dầu và nước) được đun sôi. Hỗn hợp bắt đầu sôi khi áp suất hơi kết hợp của chúng bằng 760 mm Hg. Do đó, nhiệt độ sôi của hỗn hợp nước và tinh dầu sẽ thấp hơn nhiệt độ sôi của một trong hai thành phần riêng biệt. Quá trình chưng cất thủy lực truyền thống có những nhược điểm lớn: Quá trình đun sôi và hấp lâu rất tốn thời gian và năng lượng.
Chiết xuất siêu âm hoạt động bằng cách xâm thực âm thanh. Sự xâm thực âm thanh xảy ra, khi sóng siêu âm công suất được ghép lại thành chất lỏng (ví dụ: huyền phù bao gồm vật liệu thực vật trong dung môi hoặc nước). Sóng siêu âm truyền qua chất lỏng gây ra các chu kỳ áp suất cao / áp suất thấp xen kẽ. Trong các chu kỳ áp suất thấp, các bong bóng chân không nhỏ (được gọi là bong bóng xâm thực) được tạo ra, phát triển qua nhiều chu kỳ áp suất. Ở một kích thước nhất định, khi các bong bóng không thể hấp thụ nhiều năng lượng hơn, chúng sẽ nổ mạnh trong chu kỳ áp suất cao. Sự nổ bong bóng được đặc trưng bởi các lực xâm thực mạnh, bao gồm nhiễu loạn vi mô và dòng chất lỏng với vận tốc lên đến 100m / s. Những hiệu ứng cắt lỗ này còn được gọi là hiệu ứng siêu âm. Chiết xuất siêu âm các phân tử hoạt tính sinh học chủ yếu do hiệu ứng siêu âm: sự khuấy động và nhiễu loạn phá vỡ tế bào và thúc đẩy truyền khối lượng. Điều này có nghĩa là các phân tử hoạt tính sinh học như tinh dầu, polyphenol, tecpen và cannabinoid được giải phóng từ ma trận tế bào thực vật vào dung môi.
Ưu điểm của chiết xuất siêu âm so với phương pháp đun sôi và chưng cất hơi nước truyền thống là chiết xuất tinh dầu và hợp chất hữu cơ khác tương đối cao hơn trong thời gian ngắn hơn đáng kể. Năng suất chiết xuất cao hơn giúp tránh lãng phí nguyên liệu thô và làm cho việc khai thác sinh lợi hơn. Tiết kiệm thời gian và năng lượng đạt được bằng cách chiết xuất siêu âm là đáng kể. Là phương pháp không nhiệt, chiết xuất siêu âm ngăn chặn các hợp chất nhạy cảm với nhiệt khỏi sự xuống cấp do nhiệt.
Nhiệt độ ôn hòa và thời gian xử lý ngắn là những ưu điểm chính của chiết xuất siêu âm vì sự phân hủy nhiệt của các chiết xuất tự nhiên được ngăn chặn. Điều này làm cho chiết xuất siêu âm hiệu quả cao và do đó, siêu âm cho tinh dầu có chất lượng vượt trội.

Nghiên cứu điển hình về chiết xuất quế siêu âm

Nghiên cứu và công nghiệp đã áp dụng chiết xuất siêu âm để sản xuất tinh dầu chất lượng cao từ nhiều loại thực vật bao gồm lá quế và vỏ cây.

Siêu âm thủy chưng cất quế

Chen et al. (2020) đã điều tra quá trình chưng cất thủy lực được thúc đẩy bằng siêu âm và kết luận rằng quá trình siêu âm đã cải thiện đáng kể quá trình chưng cất. Chưng cất hơi nước siêu âm mang lại năng suất dầu quế cao hơn trong thời gian chiết xuất giảm đáng kể. Sử dụng phân tích GC-MS, họ cho thấy quá trình chưng cất thủy lực hỗ trợ siêu âm cung cấp tinh dầu có giá trị hơn với hàm lượng cao của hợp chất chính trans-cinnamaldehyde so với chưng cất thủy lực truyền thống. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) đã xác nhận hiệu quả của quá trình siêu âm để chiết xuất dầu quế. Ngoài ra, phân tích mức tiêu thụ điện và phát thải CO2 cho thấy quy trình chưng cất thủy lực hỗ trợ siêu âm là cách tiếp cận kinh tế và thân thiện với môi trường hơn. Do đó, Chen và cộng sự tóm tắt rằng chưng cất thủy lực hỗ trợ siêu âm là một công nghệ hiệu quả và xanh để chiết xuất tinh dầu quế, có thể cải thiện số lượng và chất lượng của dầu quế.

Chiết xuất quế siêu âm sử dụng dung môi eutectic sâu

Chiết xuất siêu âm sử dụng dung môi eutectic sâu đã được chứng minh là một kỹ thuật vượt trội để chiết xuất năng suất cao của trans-cinnamaldehyde và coumarin từ vỏ quế.
Phương pháp trong điều kiện tối ưu cho hàm lượng trans-cinnamaldehyd và coumarin cao hơn so với phương pháp thu được từ các phương pháp thông thường (trào ngược, soxhlet và maceration) sử dụng dung môi hữu cơ (96% ethanol). Các điều kiện tối ưu để khai thác siêu âm bằng dung môi eutectic sâu tự nhiên đã được tìm thấy là choline clorua-axit citric (ChCl-CA) với 40% nước bổ sung và thời gian chiết xuất 30 phút để chiết xuất trans-cinnamaldehyde (9,24 ± 0,01 mg / g) và coumarin (11,6 ± 0,11 mg / g) từ vỏ quế (C. burmannii Blume). Cần nghiên cứu thêm để khám phá hoạt động dược lý của trans-cinnamaldehyd và coumarin từ vỏ quế. (xem Aryati và cộng sự 2020)

Hình ảnh bề mặt vỏ quế sử dụng kính hiển vi điện tử quét độ phóng đại 1000x; bột khô (a); sau khi chiết xuất ngâm (b); sau khi chiết xuất trào ngược (c); sau khi chiết xuất Soxhlet (d); sau khi chiết xuất bằng NADES-UAE ChCl-CA (e).
nghiên cứu và hình ảnh của Aryati et al. 2020

Máy chiết siêu âm hiệu suất cao

Chiết xuất siêu âm là một công nghệ xử lý đáng tin cậy, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình sản xuất tinh dầu chất lượng cao. Danh mục siêu âm Hielscher bao gồm đầy đủ các phạm vi từ máy siêu âm phòng thí nghiệm nhỏ gọn đến hệ thống chiết xuất công nghiệp. Qua đó, chúng tôi tại Hielscher có thể cung cấp cho bạn máy siêu âm phù hợp nhất cho năng lực quy trình dự kiến của bạn. Đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm lâu năm của chúng tôi sẽ hỗ trợ bạn từ các thử nghiệm khả thi và tối ưu hóa quy trình đến việc lắp đặt hệ thống siêu âm của bạn ở cấp độ sản xuất cuối cùng.
Dấu chân nhỏ của máy chiết siêu âm của chúng tôi cũng như tính linh hoạt của chúng trong các tùy chọn lắp đặt khiến chúng phù hợp ngay cả với các cơ sở xử lý không gian nhỏ. Bộ xử lý siêu âm được lắp đặt trên toàn thế giới trong các cơ sở sản xuất thực phẩm, dược phẩm và bổ sung dinh dưỡng.

Hielscher Siêu âm – Thiết bị khai thác tinh vi

Danh mục sản phẩm Hielscher Ultrasonics bao gồm đầy đủ các loại máy vắt siêu âm hiệu suất cao từ quy mô nhỏ đến lớn. Các phụ kiện bổ sung cho phép dễ dàng lắp ráp cấu hình thiết bị siêu âm phù hợp nhất cho quá trình chiết xuất của bạn. Thiết lập siêu âm tối ưu phụ thuộc vào công suất, khối lượng, nguyên liệu thô, quy trình hàng loạt hoặc nội tuyến và thời gian dự kiến.

Hàng loạt và nội tuyến

Máy siêu âm Hielscher có thể được sử dụng để xử lý hàng loạt và liên tục. Xử lý hàng loạt siêu âm là lý tưởng để kiểm tra quy trình, tối ưu hóa và mức sản xuất quy mô vừa và nhỏ. Đối với việc sản xuất khối lượng lớn thực vật (ví dụ: lá quế và vỏ cây), chế biến nội tuyến có thể thuận lợi hơn. Mặc dù việc phân lô chỉ yêu cầu một thiết lập rất đơn giản, nhưng nó tốn nhiều thời gian và công sức hơn. Quy trình chiết xuất nội tuyến liên tục đòi hỏi thiết lập phức tạp – bao gồm một máy bơm, ống mềm hoặc đường ống và bể chứa -, nhưng nó hiệu quả hơn, nhanh hơn và đòi hỏi ít lao động hơn đáng kể. Hielscher Ultrasonics có thiết lập chiết phù hợp nhất cho khối lượng chiết xuất và mục tiêu quy trình của bạn.

Máy vắt siêu âm cho mọi công suất sản phẩm

Phạm vi sản phẩm Hielscher Ultrasonics bao gồm toàn bộ phổ của bộ vi xử lý siêu âm từ ultrasonicators phòng thí nghiệm nhỏ gọn trên băng ghế dự bị và hệ thống thí điểm để bộ vi xử lý siêu âm hoàn toàn công nghiệp với khả năng xử lý tải trọng xe tải mỗi giờ. Phạm vi sản phẩm đầy đủ cho phép chúng tôi cung cấp cho bạn máy vắt siêu âm phù hợp nhất cho nguyên liệu thô, năng lực xử lý và mục tiêu sản xuất của bạn.
Hệ thống để bàn siêu âm là lý tưởng cho các thử nghiệm khả thi và tối ưu hóa quá trình. Mở rộng quy mô tuyến tính dựa trên các thông số quy trình đã thiết lập giúp dễ dàng tăng công suất xử lý từ các lô nhỏ hơn sang sản xuất thương mại hoàn toàn. Up-scaling có thể được thực hiện bằng cách cài đặt một đơn vị vắt siêu âm mạnh mẽ hơn hoặc cụm một số ultrasonicators song song. Với UIP16000, Hielscher cung cấp máy vắt siêu âm mạnh nhất trên toàn thế giới.

Biên độ có thể kiểm soát chính xác cho kết quả tối ưu

Tất cả các máy siêu âm Hielscher đều có thể điều khiển chính xác và do đó ngựa làm việc đáng tin cậy trong sản xuất. Biên độ là một trong những thông số quy trình quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả và hiệu quả của việc chiết xuất tinh dầu siêu âm từ quế.
Tất cả Hielscher Ultrasonics’ Bộ xử lý cho phép cài đặt chính xác biên độ. Sonotrodes và sừng tăng cường là những phụ kiện cho phép sửa đổi biên độ trong phạm vi rộng hơn nữa. Bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp của Hielscher có thể cung cấp biên độ rất cao và cung cấp cường độ siêu âm cần thiết cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7.
Cài đặt biên độ chính xác và giám sát vĩnh viễn các thông số quy trình siêu âm thông qua phần mềm thông minh cho phép bạn có khả năng xử lý lá quế và vỏ cây của mình với các điều kiện siêu âm hiệu quả nhất. Siêu âm tối ưu cho kết quả chiết xuất tốt nhất!
Sự mạnh mẽ của thiết bị siêu âm của Hielscher cho phép hoạt động 24/7 ở nhiệm vụ nặng nề và trong môi trường đòi hỏi khắt khe. Điều này làm cho thiết bị siêu âm của Hielscher trở thành một công cụ làm việc đáng tin cậy đáp ứng các yêu cầu khai thác của bạn.

Thử nghiệm dễ dàng, không rủi ro

Các quy trình siêu âm có thể được chia tỷ lệ hoàn toàn tuyến tính. Điều này có nghĩa là mọi kết quả mà bạn đạt được bằng cách sử dụng máy siêu âm phòng thí nghiệm hoặc máy siêu âm để bàn, có thể được mở rộng thành cùng một đầu ra bằng cách sử dụng các thông số quy trình giống hệt nhau. Điều này làm cho siêu âm lý tưởng để kiểm tra tính khả thi không có rủi ro, tối ưu hóa quy trình và triển khai tiếp theo vào sản xuất thương mại. Liên hệ với chúng tôi để tìm hiểu cách siêu âm có thể làm tăng sản xuất chiết xuất quế của bạn.

Chất lượng cao nhất – Được thiết kế và sản xuất tại Đức

Là một doanh nghiệp gia đình và do gia đình điều hành, Hielscher ưu tiên các tiêu chuẩn chất lượng cao nhất cho bộ vi xử lý siêu âm của mình. Tất cả các ultrasonicators được thiết kế, sản xuất và kiểm tra kỹ lưỡng tại trụ sở chính của chúng tôi ở Teltow gần Berlin, Đức. Mạnh mẽ và độ tin cậy của thiết bị siêu âm của Hielscher làm cho nó trở thành một con ngựa làm việc trong sản xuất của bạn. Hoạt động 24/7 dưới tải đầy đủ và trong môi trường đòi hỏi khắt khe là một đặc tính tự nhiên của máy trộn hiệu suất cao của Hielscher.

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi: