استخلاص سوكسليت بالموجات فوق الصوتية

تُحسّن الموجات فوق الصوتية استخلاص سوكسليت التقليدي. ويؤدي استخلاص سوكسليت بمساعدة الموجات فوق الصوتية، المعروف أيضًا باسم Sono-Soxhlet، إلى مردود أعلى وأزمنة استخلاص أقصر. ويمكن دمج أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher المزودة بمسبار بسهولة في أي منظومة تقليدية لجهاز استخلاص سوكسليت.

استخلاص سوكسليت باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية

استخلاص سوكسليت هو طريقة شائعة للاستخلاص من الصلب إلى السائل، تُستخدم في مختبرات التخليق أو التحليل، وتكون مطلوبة عندما تكون ذوبانية المركب المطلوب في المذيب محدودة، بينما تكون الشائبة غير قابلة للذوبان في ذلك المذيب. وباختصار، يمكن وصف مبدأ عمل استخلاص سوكسليت بأنه ارتجاع يعتمد على المذيب.
تُدمج الموجات فوق الصوتية بنجاح في استخلاص سوكسليت لزيادة المردود وتقليل المدة. وعند اكتمال استخلاص سوكسليت، يُزال المذيب (باستخدام مبخر دوّار، على سبيل المثال).

مشكلات استخلاص سوكسليت التقليدي:

ينطوي استخلاص سوكسليت التقليدي على عيوب كبيرة بسبب طول مدة الاستخلاص والكمية الكبيرة من المذيب المستخدم. وعلاوة على ذلك، يفتقر جهاز استخلاص سوكسليت التقليدي إلى التحريك. والتحريك ضروري لتسريع عملية الاستخلاص. ولأن أجهزة استخلاص سوكسليت التقليدية تستخدم كميات كبيرة من المذيب، فإن التبخير والتركيز اللاحقين يتطلبان قدرًا كبيرًا من الطاقة. وغالبًا ما تتأثر جودة المستخلص سلبًا بسبب طول زمن مكوث المركبات المستخلصة في الدورق المسخّن لمنظومة استخلاص سوكسليت. وتتحلل المركبات المستهدفة الحساسة للحرارة، إذ تتعرض المادة طوال مدة الاستخلاص الطويلة لحرارة درجة غليان المذيب.

الحل: استخلاص سوكسليت بالموجات فوق الصوتية

تزيد الموجات فوق الصوتية القوية انتقال الكتلة بين العينة والمذيب. وبذلك، تقل كمية المذيب المطلوبة. وتُختصر مدة الاستخلاص بدرجة كبيرة، بحيث لا تتعرض المستخلصات للحرارة لفترة طويلة. وبذلك، يُتجنب التحلل الحراري غير المرغوب فيه للمستخلص، أو يُقلّل بدرجة كبيرة على الأقل.
يمكن دمج الموجات فوق الصوتية بسهولة في منظومة استخلاص سوكسليت – إما بإدخال البوق فوق الصوتي (المسبار، السونوترود) في حجرة سوكسليت، أو بمعالجة حجرة سوكسليت بالموجات فوق الصوتية بصورة غير مباشرة عبر جدار الوعاء. ويؤدي استخلاص سوكسليت بالموجات فوق الصوتية – المعروف أيضًا باسم Sono-Soxhlet – إلى مردود أعلى خلال زمن استخلاص أقصر وفي ظروف استخلاص ألطف.

منظومات Sono-Soxhlet وSono-Clevenger على النطاق الصناعي مزودة بـ جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

“تُعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية، بوصفها طريقة للاستخلاص، تقنية فعالة مقارنة بطرق الارتجاع لاستخلاص المواد العضوية الموجودة بكميات نزرة في التربة والرواسب. وقد ثبت أن تقنيات الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية تنتج كميات مماثلة أو حتى أكبر (Song et al., 2002) من الهيدروكربونات مقارنة بتقنيات الاستخلاص الأخرى […]. وتبعًا لنوع الملوثات والمصفوفة، قد تتميز المعالجة بالموجات فوق الصوتية بأزمنة استخلاص أقصر. وغالبًا ما يلزم تحسين معلمات الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية، بما في ذلك نوع المذيب أو تركيبه، وزمن الاستخلاص، وكمية العينة المحمّلة، والمحتوى المائي، للحصول على عمليات استخلاص أكثر كفاءة وقابلية للتكرار (Berset et al., 1999). وتوفر تقنيات المعالجة بالموجات فوق الصوتية عادةً طريقة منخفضة التكلفة نسبيًا، تستخدم أحجامًا صغيرة من المذيب العضوي دون الحاجة إلى أدوات زجاجية وأجهزة معقدة.”
[Oluseyi et al. 2011]

مزايا استخلاص Sono-Soxhlet

استخلاص Sono-Soxhlet هو صيغة معدّلة من تقنية استخلاص سوكسليت التقليدية، تُدمج فيها الموجات فوق الصوتية عالية الشدة لتعزيز عملية الاستخلاص. وتوفر تقنية Sono-Soxhlet عدة مزايا تدعمها الأبحاث والدراسات العلمية، وتشمل:

• زيادة كفاءة الاستخلاص: يزيد استخلاص Sono-Soxhlet كفاءة الاستخلاص من خلال تفكيك جدران الخلايا في المواد النباتية أو مصفوفات العينات الأخرى. ويُحسّن التجويف الصوتي الناتج عن الموجات فوق الصوتية الشديدة انتقال الكتلة، ويعزز نفاذ المذيب إلى العينة، مما يزيد مردود المركبات المستخلصة.
• تقليل زمن الاستخلاص: يقلل استخلاص Sono-Soxhlet زمن الاستخلاص بدرجة كبيرة مقارنة باستخلاص سوكسليت التقليدي. ولأن الموجات فوق الصوتية تُسرّع انتقال الكتلة والانتشار، فإن استخلاص المواد المراد تحليلها والمركبات النباتية لا يتطلب سوى معالجة قصيرة. وتعني مدة الاستخلاص الأقصر أيضًا قدرة أعلى على معالجة العينات.
• خفض استهلاك المذيب: يؤدي الجمع بين استخلاص سوكسليت والاستخلاص بالموجات فوق الصوتية إلى خفض استهلاك المذيب. ويسهم ذلك في توفير التكاليف وكذلك تقليل الأثر البيئي.
• تعدد التطبيقات: يتميز استخلاص Sono-Soxhlet بتعدد تطبيقاته، ويمكن استخدامه مع نطاق واسع من مصفوفات العينات، بما في ذلك المواد النباتية والمنتجات الغذائية والبوليمرات والعينات البيئية. وتجعله قابليته للتكيف أداة قيّمة في مجالات علمية مختلفة، مثل الكيمياء النباتية والكيمياء والتحليل البيئي.
• الكيمياء الخضراء: يتوافق استخلاص Sono-Soxhlet مع مبادئ الكيمياء الخضراء من خلال تقليل النفايات واستهلاك الطاقة. وتسهم كفاءته وتقليل استخدام المذيب في جعل عمليات الاستخلاص أكثر مراعاة للبيئة.

تسهم هذه الجوانب المفيدة لاستخلاص Sono-Soxhlet في تحسين كفاءة العملية، وكفاءة استخدام الوقت والطاقة، وكذلك مراعاة البيئة. وتتمثل المزايا الرئيسية لاستخلاص Sono-Soxhlet في زيادة كفاءة الاستخلاص، وتقليل زمن المعالجة، وخفض استهلاك المذيب، وتعدد التطبيقات، والإسهام في الكيمياء الخضراء.
استفد من استخلاص سوكسليت المحسّن بالموجات فوق الصوتية، وتواصل معنا الآن للحصول على مزيد من المعلومات!

المؤلفات / المراجع

• Djenni, Zoubida; Pingret, Daniella; Mason, Timothy J.; Chemat, Farid (2012): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Analytical Methods. 2012.
• Luque-García, J.L.; Luque de Castro, M.D. (2004): Ultrasound-assisted Soxhlet extraction: an expeditive approach for solid sample treatment. Application to the extraction of total fat from oleaginous seeds. Journal of Chromatography A 1034, 2004. 237–242.
• Léa Vernès, Maryline Vian, Farid Chemat (2020): Chapter 12 – Ultrasound and Microwave as Green Tools for Solid-Liquid Extraction. Editor(s): Colin F. Poole, In Handbooks in Separation Science, Liquid-Phase Extraction, Elsevier, 2020. 355-374.
• Sueli Rodrigues, Fabiano A.N. Fernandes (2017): Chapter 14 – Extraction Processes Assisted by Ultrasound, In: Editor(s): Daniela Bermudez-Aguirre: Ultrasound: Advances for Food Processing and Preservation. Academic Press, 2017. 351-368.
• Oluseyi, T.; Olayinka, K.; Alo, B.; Smith, R. M. (2011): Comparison of extraction and clean-up techniques for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated soil samples. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
• Pngret, Danielle; Chemat, Farid; Cravotto, Giancarlo (2012): Ultrasound Combined with Conventional and Innovative Techniques for Extraction of Natural Products. Oral Communication – 13th Meeting of the European Society of Sonochemistry July 01–05, 2012, Lviv – Ukraine. 2012.
• Wang, L.; Weller, C. L. (2006): Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science & Technology 17, 2006. 300–312.

حقائق جديرة بالمعرفة

تُستخدم المجانسات بالموجات فوق الصوتية بنجاح لأغراض الاستخلاص في المختبرات والإنتاج الصناعي، مثل الصناعات الدوائية والغذائية، وكذلك في الأبحاث والتحليلات البيولوجية. وتتيح المجموعة الواسعة من أجهزة الموجات فوق الصوتية من Hielscher تركيب منظومة مثلى للعملية – تلبي متطلبات العملية لتحقيق جودة عالية وإنتاجية مرتفعة.