Verbesserte Extraktionsmethode für ätherisches Lavendelöl mithilfe von Ultraschalltechnologie

Verbesserte Extraktionsmethode für ätherisches Lavendelöl mithilfe von Ultraschalltechnologie

Es wird ein Verfahren zur verbesserten Extraktion von ätherischem Lavendelöl offenbart, das eine ultraschallverstärkte Wasserdampfdestillation mit Salzlake zur Extraktion von ätherischem Lavendelöl umfasst. Lavendel-Rohmaterial (20–100 Mesh) wird in einer 0,1–4 %igen anorganischen Salzlösung eingeweicht und in ein Extraktionsgerät gegeben. Nach der Ultraschallverstärkung für 0,2–1,5 Stunden wird eine Wasserdampfdestillation durchgeführt und das auf Raumtemperatur abgekühlte Öl-Wasser-Gemisch getrennt, um das ätherische Öl zu erhalten. Mit dieser Methode wird eine Extraktionsrate des ätherischen Lavendelöls erreicht, die mehr als doppelt so hoch ist wie bei der herkömmlichen Wasserdampfdestillation, und die Destillationszeit wird erheblich verkürzt. Das mit dieser Erfindung aus Lavendelblüten oder -stielen und -blättern gewonnene ätherische Öl kann in Kosmetika, Lebensmittelzusatzstoffen, Sterilisations- und Konservierungsanwendungen verwendet werden.

Lavendel ist ein mehrjähriger Halbstrauch, der häufig in der Pharma-, Kosmetik- und Lebensmittelindustrie verwendet wird. Sie wird häufig an der Mittelmeerküste sowie im Nordwesten und Südwesten Chinas angebaut, insbesondere in der Region Ili in Xinjiang. Das aus seinen Blütenstielen gewonnene ätherische Öl hat ein duftendes und reichhaltiges Aroma und ist damit ein wichtiger natürlicher Duftstoff mit insektenabweisender, desodorierender, antibakterieller, beruhigender, hypnotischer und stressabbauender Wirkung. Zu den Methoden zur Extraktion ätherischer Öle gehören traditionelles Pressen, Wasserdampfdestillation und Extraktion mit organischen Lösungsmitteln sowie spätere Methoden wie ultraschallunterstützte Lösungsmittelextraktion und überkritische CO2-Extraktion. Diese Methoden weisen jedoch typischerweise Einschränkungen auf, wie z. B. niedrige Extraktionsraten, erhebliche Verluste an Wirkstoffen oder hohe Produktionskosten. Beispielsweise führt das Pressen zu geringen Extraktionsraten ätherischer Öle und ist während der Verarbeitung anfällig für eine Kontamination mit festen Rohstoffen. Während die Extraktion mit organischen Lösungsmitteln und die entwickelte ultraschallunterstützte Lösungsmittelextraktion die Extraktion ätherischer Öle maximieren können, leiden sie unter Rückständen organischer Lösungsmittel und wirken sich negativ auf die Qualität ätherischer Öle aus. Die überkritische CO2-Extraktion liefert hochwertige ätherische Öle, erfordert jedoch fortschrittliche Technologie und erhebliche Investitionen in die Ausrüstung. Im Vergleich zu anderen Methoden ist die Wasserdampfdestillation einfach, leicht durchzuführen und kostengünstig und stellt hochwertige ätherische Öle her, was sie zur am häufigsten verwendeten Methode macht. Aufgrund der langen Betriebsdauer kann die Wasserdampfdestillation jedoch leicht zu einer thermischen Zersetzung oder Hydrolyse hitzeempfindlicher und leicht hydrolysierbarer Verbindungen im ätherischen Öl führen, was zum Verlust aktiver Inhaltsstoffe führt.

Bestehende Verfahren zur Extraktion ätherischer Lavendelöle, einschließlich derer, die Ultraschall verwenden, haben Nachteile wie hohe Produktionskosten, erhebliche Verluste an Wirkstoffen, umständliche Prozesse und verbleibende organische Lösungsmittel. Um diese Probleme anzugehen, wird eine sichere, einfache und wirksame Methode vorgeschlagen.

Diese Methode nutzt die Kavitation und die mechanischen Effekte von Ultraschall, um die molekulare Diffusionsgeschwindigkeit zu erhöhen, das Eindringen von Wasser in Pflanzenzellen und -gewebe zu beschleunigen und so die Extraktion ätherischer Öle zu erleichtern.

Die Methode wird durch die folgenden Schritte erreicht: Lavendel-Rohmaterial, pulverisiert auf 20–100 Mesh, in ein Extraktionsgerät geben. Fügen Sie eine anorganische Salzlösung mit einem Massenanteil gelöster Stoffe von 0,1–4 % (5–30:1) hinzu. Führen Sie eine Ultraschallverstärkung für 0,2–1,5 Stunden durch. Nach der Verbesserung 0,5–2 Stunden lang dampfdestillieren. Trennen Sie das Destillat ab, um das ätherische Öl zu erhalten.

Die optimale Partikelgröße für das Lavendel-Rohmaterial beträgt 40–60 Mesh.

Das anorganische Salz ist eines oder mehrere von KCl, K₂SO₄, NaCl, Na₂SO₄, MgCl₂, MgSO₄, CaCl₂ und CaSO₄.

Der Massenanteil des gelösten Stoffes in der zugesetzten anorganischen Salzlösung beträgt vorzugsweise 0,5–2 %.

Das Flüssigkeits-zu-Feststoff-Verhältnis der anorganischen Salzlösung zum Lavendel-Rohmaterial beträgt vorzugsweise 10–20:1.

Die Ultraschallverstärkungszeit während der Operation beträgt vorzugsweise 0,25–1 h.

Vorteile und Wirkungen: Die Kavitation und die mechanischen Effekte von Ultraschall erhöhen die molekulare Diffusionsrate und beschleunigen das Eindringen von Wasser in pflanzliche Zellgewebe, was sich positiv auf die Extraktion ätherischer Öle auswirkt. Diese Erfindung löst das Problem des längeren Betriebs bei hohen Temperaturen bei der Wasserdampfdestillation, der leicht zur thermischen Zersetzung oder Hydrolyse wärmeempfindlicher Verbindungen und leicht hydrolysierbarer Komponenten im ätherischen Öl führt. Es überwindet auch das Problem der Lösungsmittelrückstände bei der Extraktion mit organischen Lösungsmitteln und die hohen Investitionskosten bei der Extraktion mit überkritischen Flüssigkeiten.

Die Extraktionsrate ist mehr als doppelt so hoch wie bei der herkömmlichen Wasserdampfdestillation.

Ätherische Öle, die aus Lavendelblüten oder Lavendelstielen und -blättern gewonnen werden, können in Kosmetika, Lebensmittelzusatzstoffen, Sterilisation und Konservierung verwendet werden.