Глицеринът като разтворител за ултразвукова екстракция
Глицеринът, наричан също глицерол, може да се използва в чист вид (100%) или като смес от глицерин и вода или етанол за екстракция от растителни материали. Научете за предимствата на използването на глицерин като екстракционен разтворител при процеси на ултразвукова обработка.
Екстракция от растителни материали в глицерин чрез ултразвукова обработка
Екстракцията от растителни материали е основен процес в аналитичната химия, биохимията и изследването на природни продукти, насочен към изолирането на определени компоненти от сложни смеси. Традиционните методи за екстракция, като мацерация или екстракция по Сокслет, често изискват продължително време за обработка и използване на органични разтворители, които може да представляват риск за околната среда и здравето. През последното десетилетие ултразвуковата екстракция замени традиционните техники за екстракция, като мацерация, екстракция по Сокслет и екстракция с разтворители, тъй като ултразвуковата обработка е по-ефективна, по-бърза, по-резултатна и по-щадяща за околната среда. Освен тези предимства на ултразвуковата екстракция, тази техника позволява използването на разтворител по избор. Ултразвуковите екстрактори могат да работят дори с чист растителен глицерин като разтворител.
Ултразвуков хомогенизатор UP400St за екстракция от билки с използване на глицерин като разтворител.
Как работят ултразвуковите апарати със сонда за екстракция?
Ултразвуковите апарати, използвани за екстракция от растителни материали, използват мощността на интензивния ултразвук. Чрез ултразвуковата сонда ултразвук с висока интензивност се предава в разтворителя, където възникват множество кавитационни мехурчета. Бързото образуване и колапсът на микроскопични кавитационни мехурчета генерират сили на срязване и интензивно разбъркване, локализирани високи температури и налягания. Тези сономеханични сили ефективно разрушават клетъчните стени и улесняват освобождаването на вътреклетъчни съединения. Тази техника за екстракция, интензифицирана с ултразвук, предлага няколко предимства, включително съкратено време за екстракция, повишен добив и възможност за обработка на термолабилни вещества без значително разграждане.
Растителният глицерин като екстракционен разтворител
Растителният глицерин, безцветна, вискозна течност без мирис, получавана от растителни масла, е широко признат заради свойствата си на разтворител. Той е нетоксичен, биоразградим и осигурява отлична разтворимост на широк спектър от органични съединения. Като разтворител растителният глицерин предлага няколко предимства пред традиционните органични разтворители:
- Безопасност и въздействие върху околната среда: Глицеринът е нетоксичен и безвреден за околната среда, което го прави предпочитан избор за приложения в зелената химия.
- Качество за хранителни и фармацевтични приложения: Растителният глицерин се предлага с качество за хранителни и фармацевтични приложения. Тъй като не съдържа алкохол, годен е за консумация и има сладък вкус, глицеринът е ценен разтворител за екстракти, предназначени за храни и фармацевтични продукти. В козметиката глицеринът е ценен разтворител поради омекотяващите си свойства.
- Разтворимост: Той може да разтваря както хидрофилни, така и хидрофобни вещества, като разширява обхвата на съединенията, които могат да бъдат извлечени.
- Стабилност: Глицеринът е химически стабилен, което помага да се запази целостта на чувствителните съединения по време на екстракцията.
Ултразвуков апарат UIP1000hdT за екстракция от растителни материали.
Протокол: Ултразвукова екстракция от листа на билки в глицерин
В този протокол ви запознаваме със стъпките на ултразвуковата екстракция на биоактивни съединения от листа на билки в чист глицерин. Можете да гледате допълващото видео по-горе, за да получите визуална представа за процеса на ултразвукова екстракция.
Необходими са ви:
- пресни или сушени билки
- 100% растителен глицерин
- ултразвуков апарат със сонда, напр. UP400St със сонотрод S24d22L2D
- стъклена лабораторна чаша
- бутилка от тъмно стъкло за съхранение
Инструкции стъпка по стъпка
- Нарежете листата на билките на малки парчета (прибл. 5x5mm).
- Поставете листата на билките в стъклената лабораторна чаша.
- Добавете глицерина. Може да оставите билките да се накиснат за няколко минути.
- Поставете сондата на ултразвуковия апарат в чашата. Центрирайте сондата в средата на чашата и се уверете, че сонотродът не докосва стените на съда.
- Задайте амплитудата на 100% и започнете ултразвуковата обработка.
- Следете температурата с температурния сензор, който се доставя с UP400St.
- Когато температурата се повиши над стойността, която не желаете да превишавате, можете да спрете временно ултразвуковия апарат, за да оставите глицериновата суспензия да се охлади. Можете да зададете температурна граница в менюто на UP400St. Освен това можете да поставите стъклената лабораторна чаша в ледена баня.
- Обработвайте с ултразвук до обща вложена енергия от прибл. 200–250 Ws/g. (Можете да зададете целевата вложена енергия в менюто на UP400St и на всички цифрови ултразвукови апарати Hielscher.)
- След ултразвуковата обработка отстранете изчерпания растителен материал от глицерина чрез филтриране. Можете да използвате цедка, филтърна хартия или марля. За да улесните филтрирането на вискозния глицерин, използвайте вакуумно филтриране.
Отстраняване на проблеми и съвети:
Колкото по-студен е глицеринът, толкова по-висок е неговият вискозитет. Силно вискозните течности изискват по-мощен ултразвуков апарат. Ултразвуковият апарат UP400St с мощност 400 вата се справя уверено със 100% глицерин при стайна температура. Ако използвате ултразвуков апарат с по-ниска мощност, може да използвате смес от глицерин и вода (напр. 50:50 %v/v).
За студен глицерин промишлен ултразвуков апарат, като ултразвуковия процесор UIP1000hdT с мощност 1000 вата, е идеален за обработка на силно вискозни разтворители.
Протокол: Екстракция на фитохимични съединения от корен на тинтява
Практическо приложение на смесите от глицерин и вода при ултразвукова екстракция от растителни материали е демонстрирано чрез изолирането на фитохимични съединения, като амарогентин, от корен на тинтява в 50% глицерин с използване на ултразвуковия апарат Hielscher UP200Ht. Коренът на тинтявата съдържа горчиви вкусови съединения, които представляват интерес за хранително-вкусовата промишленост и производството на напитки, както и за традиционната медицина.
Амарогентинът има стойност на горчивина 58 000 000 и се среща в концентрация 0,15% в корена на тинтявата. Горчивината на тинтявата се характеризира с чист вкус. Поради високата си активност горчивите съединения от корена на тинтявата се ценят като силен вкусов компонент.
Инструкции стъпка по стъпка за ултразвукова екстракция от корен на тинтява с използване на глицерин като разтворител
Използването на смес от глицерин и вода в комбинация с високопроизводителния ултразвуков апарат UP200Ht води до висок добив на извлечени фитохимични съединения. Меките условия, осигурявани от глицерина, гарантират, че чувствителните съединения остават стабилни през целия процес.
Глицеринът и неговите смеси с вода или етанол предоставят универсални възможности за избор на разтворител при ултразвукова екстракция от растителни материали. Въпреки предизвикателствата, породени от високия вискозитет на глицерина, усъвършенстваното оборудване за ултразвукова обработка, като Hielscher UP200Ht, може ефективно да работи с тези разтворители, като осигурява ефективна екстракция на ценни фитохимични съединения. Възможността да се адаптира съставът на разтворителя и да се използва мощността на ултразвуковите вълни превръща екстракцията с помощта на ултразвук в мощна техника за изолиране на биоактивни съединения от растителни материали.
Екстракция в глицерин с помощта на ултразвук
Комбинирането на ултразвукови апарати със сонда с растителен глицерин като разтворител представлява мощен подход за екстракция. Механичните ефекти на ултразвуковата обработка усилват масопреноса, като подобряват ефективността на глицерина при разтварянето на целевите съединения. Тази комбинация е особено ефективна за извличане на биоактивни съединения от растителни материали, като полифеноли, алкалоиди и етерични масла.
Приложения на ултразвуковата екстракция от растителни материали в глицерин
Тази техника за екстракция има обещаващи приложения в различни области:
- Фармацевтика: Изолиране на активни фармацевтични съставки от лечебни растения.
- Хранително-вкусова промишленост: Екстракция на естествени ароматни и вкусови вещества, оцветители и антиоксиданти.
- Козметика: Производство на биоактивни съединения за продукти за грижа за кожата и красота.
- Дълбоки евтектични разтворители Поради ниската си цена, високата си достъпност, нетоксичността, незапалимостта и нелетливостта си, глицеролът и дълбоките евтектични разтворители на основата на глицерол са идеални за ултразвукова екстракция на полифеноли, като предлагат решение с висока степен на устойчивост.
- висока ефективност
- най-съвременна технология
- надеждност и здравина
- регулируем, прецизен контрол на процеса
- партидна обработка и обработка в линия
- за всякакъв обем
- интелигентен софтуер
- интелигентни функции (напр. възможност за програмиране, регистриране на данни, дистанционно управление)
- лесна и безопасна работа
- минимална поддръжка
- CIP (почистване на място)
Проектиране, производство и консултации – качество, произведено в Германия
Ултразвуковите апарати Hielscher са добре известни с най-високите си стандарти за качество и проектиране. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени съоръжения. Ултразвуковите апарати Hielscher лесно се справят с тежки условия и взискателни среди.
Hielscher Ultrasonics е компания, сертифицирана по ISO, и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови апарати, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати Hielscher съответстват на изискванията за CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 0,5 до 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 до 150L | 3 до 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | по-висок | група от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Ултразвуков апарат MSR-4 с 4x 4kW ултразвукови сонди (обща ултразвукова мощност 16kW) за промишлена екстракция на биоактивни съединения.
Литература / Източници
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
Полезни факти за глицерина
Какво е глицерин? Глицеринът, наричан също глицерол, е тривалентен алкохол с висока разтворимост във вода и хигроскопичност. Това го прави универсален разтворител за различни приложения. Вискозитетът на растителния глицерин е приблизително 1400 сантипоаза при 20ºC. Глицеринът е нетоксичен, биоразградим и може да се рециклира. Той се произвежда от възобновяеми източници, което го прави екологосъобразен разтворител. Тъй като глицеринът е евтин и широко достъпен, той се използва широко в различни отрасли. Незапалимостта и нелетливостта на глицерина го правят безопасен при работа и съхранение.
Глицеринът е разтворим във вода, етанол и метанол, което разширява приложимостта му като разтворител в различни химични процеси.
За какви приложения се използва глицеринът като разтворител?
Глицеринът се цени заради разнообразните си приложения както в хранително-вкусовата, така и в козметичната промишленост. Използването на глицерин като разтворител е едно от основните му приложения, тъй като той предлага химични свойства и голяма универсалност като разтворител.
В козметиката и медицината: В козметиката и медицината глицеринът обикновено се използва като омекотяващо средство в кремове и гелови формулировки. Той действа като разтворител за много трудноразтворими вещества, като повишава тяхната бионаличност. Ефективността на глицерина в тези приложения произтича от химичната му природа на тривалентен алкохол, която му придава висока разтворимост във вода и хигроскопичност.
В храните и напитките: Глицеринът изпълнява множество роли в хранително-вкусовата промишленост и производството на напитки. Той действа като влагозадържащо средство, разтворител и подсладител, като допринася за запазването на храните. Използва се също като пълнител в промишлено приготвени храни с ниско съдържание на мазнини, като бисквити, и като сгъстител в ликьори.
Свойства на полиол: Глицеринът, полиол (захарен алкохол), е признат като нетоксичен, биоразградим и подлежащ на рециклиране. Произвежда се от възобновяеми източници и функционира като полярен протонен разтворител поради структурата си на тривалентен алкохол. Това го прави силно хидрофилен и разтворим във вода, етанол и метанол.
Съразтворител за водна екстракция: Глицеринът е ефективен съразтворител за процеси на водна екстракция, особено известен с ефективността си при получаване на полифенолни екстракти.
Каква е ролята на глицерина при ултразвуковата екстракция?
Глицеринът, наричан също глицерол, е безцветна, вискозна течност без мирис, която се използва широко като разтворител при екстракция от растителни материали. Уникалните му свойства го правят особено подходящ за извличане на чувствителни фитохимични съединения, които може да се разградят при по-сурови условия. Тази способност на глицерина да запазва целостта на биоактивните съединения, в съчетание с неговата нетоксичност и биоразградимост, го прави привлекателен разтворител за фармацевтичната, козметичната и хранително-вкусовата промишленост. Въпреки че чистият глицерин често се използва като екстракционен разтворител, той се смесва също с вода или етанол в различни съотношения.
Смеси от глицерин и вода: Смесването на глицерин с вода намалява вискозитета на разтвора, като повишава ефективността на кавитацията в него по време на ултразвуковата екстракция. Типична смес може да се състои от 50% глицерин и 50% вода, като балансира вискозитета и ефективността на разтворителя. Тази комбинация е особено ефективна за извличане на съединения като горчиви вещества от корен на тинтява, както е демонстрирано при процеси на ултразвукова обработка.
Смеси от глицерин и етанол: Добавянето на етанол към глицерин създава смес от разтворители с по-нисък вискозитет и подобрени разтварящи свойства. Етанолът, който е добър разтворител за много фитохимични съединения, подпомага по-ефективната екстракция на съединения, докато глицериновият компонент осигурява стабилността и биосъвместимостта на крайния екстракт.
Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори с размери от лабораторни до промишлени.