تحسين استخلاص الموائع فوق الحرجة بالموجات فوق الصوتية عالية القدرة
يُستخدم الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية، وحده أو بالاقتران مع طرق استخلاص بديلة مثل الاستخلاص بالمذيبات أو أجهزة استخلاص CO2 فوق الحرج، بنجاح لاستخلاص الطيف الكامل من القنّبينويدات من نبات القنّب (القنّب الصناعي والماريجوانا). في الماريجوانا، يُعدّ Δ9-تتراهيدروكانابينول (Δ9-THC) المكوّن القنّبينويدي الرئيسي، وله تأثيراته النفسية المعروفة. وتوجد قنّبينويدات مهمة أخرى ذات نشاط نفسي أقل أو معدوم في كلٍّ من القنّب الصناعي والماريجوانا، وتشمل حمض الكانابيديوليك (CBDA)، والكانابيديول (CBD)، والكانابيغيرول (CBG)، والكانابيكرومين (CBC)، والكانابينول (CBN)، والكانابيسيكلول (CBL)، إلى جانب مركبات متجانسة أخرى مرتبطة بـ C19.
استخلاص CO2 فوق الحرج المحسّن بالموجات فوق الصوتية
يُعدّ الجمع بين الموجات فوق الصوتية عالية القدرة وأجهزة استخلاص الموائع فوق الحرجة (SFE) طريقة نظيفة وعالية الكفاءة لتسريع عمليات انتقال الكتلة وتحسينها. ويُعدّ انتقال الكتلة بين المادة الخام (مثل المواد النباتية كالأوراق والأزهار والبراعم وغيرها) والمذيب (مثل CO2 فوق الحرج) العامل المحدِّد أثناء عمليات الاستخلاص. وبسبب محدودية انتقال الكتلة، تنخفض كفاءة الاستخلاص. وللتعويض عن نقص الكفاءة، لا بدّ من زيادة زمن الاستخلاص أو التضحية بمردود الاستخلاص.
تُعدّ المعالجة بالموجات فوق الصوتية عالية القدرة تقنية مثبتة جيدًا لتكثيف التفاعلات البطيئة من خلال تحسين انتقال الكتلة بين طورين. وبفعل الاهتزازات الشديدة وقوى القص والاضطرابات المحرِّكة، تزيد الموجات فوق الصوتية عالية القدرة معدل تعرّض المادة الخام المراد استخلاصها للمذيب زيادةً كبيرة. ويؤدي ذلك إلى مردود استخلاص أعلى وزمن استخلاص أقصر. وتُعزّز المعالجة بالموجات فوق الصوتية كفاءة الاستخلاص لأي نوع من أجهزة استخلاص الموائع فوق الحرجة:
- من خلال زيادة المردود
- من خلال تقصير زمن الاستخلاص
- من خلال تقليل الضغط المطلوب
- من خلال تحسين القدرة الإنتاجية الإجمالية
UIP2000hdT يمكن توصيل جهاز الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية هذا بواسطة شفة بأعمدة استخلاص CO
يمكن بسهولة تعزيز انتقال الكتلة بالموجات فوق الصوتية في عمليات استخلاص CO2 فوق الحرج من خلال دمج مسبار بالموجات فوق الصوتية عالي الأداء، مثل Cascatrode، في جهاز استخلاص الموائع فوق الحرجة. ويمكن توصيل مسابير Hielscher Ultrasonics (المعروفة أيضًا باسم أبواق الموجات فوق الصوتية أو السونوترودات) باستخدام إحكام قياسي للشفة، وهي متوافقة مع وصلات swedge lock. وهذا يجعل التركيب والتشغيل بسيطين وآمنين. وبما أنّ جميع أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher معروفة بمتانتها وأدائها المستمر، فإن النظام يحتاج إلى صيانة قليلة بعد تركيبه.
تتوفر أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية والمسابير من Hielscher من أجل
- أجهزة استخلاص الموائع فوق الحرجة على نطاق صغير / مختبري
- النطاق شبه الصناعي
- النطاق الصناعي
جهاز استخلاص بالموجات فوق الصوتية مدمج في نظام CO2 فوق الحرج لتحسين انتقال الكتلة. وهذا يزيد مردود الاستخلاص ويقلّل زمن الاستخلاص ودرجة حرارته.
الشكل والدراسة: Hu et al. 2007
دراسة حالة لاستخلاص CO2 فوق الحرج المعزّز بالموجات فوق الصوتية
استخلاص الزنجبيل: درس Balachandran et al. (2006) كفاءة استخلاص CO2 فوق الحرج بمساعدة الموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز Hielscher للمعالجة بالموجات فوق الصوتية UIP500hdT. وقد درسوا تأثير الموجات فوق الصوتية في الاستخلاص فوق الحرج باستخدام الزنجبيل المجفّف بالتجميد. «يزداد مردود المركبات اللاذعة المستخلصة من الزنجبيل زيادةً كبيرة تحت تأثير الموجات فوق الصوتية، مع تحسّن يصل إلى 30% قرب نهاية فترة الاستخلاص.» (Balachandran et al. 2006)
اقرأ المزيد عن استخلاص الزنجبيل بالموجات فوق الصوتية!
صور لجسيمات الزنجبيل بالمجهر الإلكتروني الماسح بالانبعاث الميداني (FESEM). (A) تجارب دون معالجة بالموجات فوق الصوتية، (B) تجارب مع المعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام UIP500hdT .
الصورة والدراسة: Balachandran et al. 2006
- تكثيف انتقال الكتلة أثناء استخلاص الموائع فوق الحرجة (SFE)
- زيادة مردود المستخلصات
- تسريع استخلاص الموائع فوق الحرجة (SFE)
- التعامل بسهولة مع الضغوط العالية
- التعامل مع مواد خام متنوعة
- أن تُدمج في أنظمة استخلاص الموائع فوق الحرجة (SFE) القائمة
- أن تُركّب بمرونة
- أن يُتحكّم بها بدقة
- أن يُتحكّم بها عن بُعد
- أن تُشغّل بأمان
أجهزة استخلاص بالموجات فوق الصوتية عالية القدرة لاستخلاص الموائع فوق الحرجة
يمكن بسهولة دمج أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher في أي جهاز تقليدي لاستخلاص CO2 فوق الحرج لتحسين انتقال الكتلة، وبالتالي زيادة مردود الاستخلاص.
وتُعدّ مسابير الموجات فوق الصوتية من نوع CascatrodeTM مناسبةً على نحو خاص للدمج في جهاز استخلاص CO2 ، إذ توفر مسابير Cascatrode من Hielscher مساحة سطحية كبيرة تُولّد تجويفًا قويًا داخل الخزانات الكبيرة لأنظمة استخلاص CO2 ، مما يتيح معالجة أحجام كبيرة بسهولة. ويمكن للمعالجات الصناعية بالموجات فوق الصوتية المتينة والموثوقة من Hielscher Ultrasonics توفير سعات اهتزاز عالية جدًا. ويمكن بسهولة تشغيلها باستمرار بسعات اهتزاز تصل إلى 200µm في نمط تشغيل 24/7. وللحصول على سعات اهتزاز أعلى، تتوفر سونوترودات مخصّصة للموجات فوق الصوتية. ويجعل التشغيل المستمر الموثوق بسعات اهتزاز عالية، إلى جانب متانة أجهزة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية من Hielscher وقلة احتياجاتها إلى الصيانة، هذه الأجهزة معدات مثالية للدمج في أجهزة استخلاص CO2 فوق الحرج / دون الحرج المخصّصة للبحث والتطوير (R&D) والاستخدام التجاري.
- أداء عالٍ باستمرار
- تشغيل 24/7/365
- تحكّم دقيق في العملية
- المتانة
- احتياجات قليلة إلى الصيانة
- تشغيل آمن وسهل
- التحكّم عن بُعد عبر المتصفح
يعطيك الجدول أدناه فكرة عن قدرة المعالجة التقريبية لأجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 10 إلى 2000mL | 20 إلى 400mL/min | UP200St, UP400St |
| 0.1 إلى 8L | 0.2 إلى 2L/min | UIP500hdT |
| 0.1 إلى 20L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أعلى | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
تواصل معنا! / اسألنا!
الأدبيات / المراجع
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry
Volume 13, Issue 6, Sept. 2006. 471-479. - Yanxiang Gao, Bence Nagy, Xuan Liu, Béla Simándi, Qi Wang (2009): Supercritical CO2 extraction of lutein esters from marigold (Tagetes erecta L.) enhanced by ultrasound. The Journal of Supercritical Fluids. Volume 49, Issue 3, 2009. 345-350.
- E. Riera, A. Blanco, J. García, J. Benedito, A. Mulet, J. A. Gallego-Juárez, M. Blasco (2010): High-power ultrasonic system for the enhancement of mass transfer in supercritical CO2 extraction processes. Ultrasonics, 50, 2010, 306-309.
- Ai-jun Hu, Shuna Zhao, Hanhua Liang, Tai-qiu Qiu, Guohua Chen (2007): Ultrasound assisted supercritical fluid extraction of oil and coixenolide from adlay seed. Ultrasonics Sonochemistry Volume 14, Issue 2, Feb. 2007. 219-224.
موجات فوق صوتية عالية الأداء! تغطي مجموعة منتجات Hielscher الطيف الكامل، بدءًا من جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية المختبري المدمج، مرورًا بوحدات توضع على طاولة العمل، وصولًا إلى أنظمة الموجات فوق الصوتية الصناعية بالكامل.