Екстракция с хексан с подобрена ефективност чрез ултразвукова обработка

Ултразвуковата обработка със сонда може да подобри конвенционалната екстракция с хексан, като интензифицира процеса и го прави значително по-ефективен. Ултразвуковата екстракция подобрява масопреноса и разрушава клетките, за да освободи целевите биоактивни вещества в разтворителя, което води до по-високи добиви от екстракцията в сравнение със самостоятелното използване на конвенционални методи. Екстракцията с помощта на ултразвук е високоефективна за увеличаване на добива при извличане на масла, включително рапично масло и масло от ленено семе, като осигурява висококачествен мастнокиселинен състав и по-високо съдържание на биоактивни компоненти.

Екстракция с хексан, подобрена чрез мощен ултразвук

Ултразвуковата екстракция е метод за интензифициране на процесите, който може значително да подобри екстракцията твърдо вещество–течност и екстракцията с разтворители.

Ограничения на конвенционалната екстракция с хексан

Екстракцията с хексан е широко разпространена техника за извличане на органични съединения, особено неполярни вещества, от различни източници като растения, семена или почва. Хексанът е въглеводороден разтворител, който е високоефективен при разтварянето и извличането на липиди, масла и други неполярни съединения. Хексанът се използва широко за извличане на масла поради способността си да разтваря неполярни съединения (напр. масла), лесното последващо отделяне на маслото и тесния температурен интервал на кипене (63–69°C).
Ефективността на процесите на екстракция с хексан обаче може да варира значително в зависимост от суровината и екстракцията: добивът от екстракцията и времето за екстракция са до голяма степен взаимосвързани. Това означава, че за висок добив на екстракт е необходимо по-дълго време на престой на биомасата в разтворителя хексан. Друг ограничаващ фактор често е недостатъчното проникване на хексана в матрицата на биомасата. Твърдите клетъчни структури се омокрят с хексан предимно по повърхността, докато вътрешността на клетките влиза само частично в контакт с него. Това недостатъчно проникване води до непълен процес на екстракция, тъй като целевите вещества като липиди (т.е. мастни киселини, мазнини, масла) остават във вътрешността на клетъчната матрица.

Решението: екстракция с хексан, интензифицирана чрез ултразвук

Ултразвуковата обработка със сонда, известна също като обработка с ултразвукова сонда, е метод, който използва ултразвукови вълни с висок интензитет за създаване на мехурчета от акустична кавитация в течна среда. Тези мехурчета бързо колапсират, като генерират интензивни локализирани енергийни полета и създават микротурбулентност и големи сили на срязване в разтворителя.
Благодарение на тези условия с висока енергийна плътност, създадени чрез ултразвук, ултразвуковата обработка със сонда може да интензифицира и подобри процеса на екстракция с хексан по няколко начина:

• Подобрен масопренос: Ултразвуковата обработка подобрява масопреноса между твърдата проба и разтворителя. Микротурбулентността и бързият колапс на кавитационните мехурчета създават големи сили на срязване и локализирани промени в налягането. Това нарушава граничния слой около твърдата проба и подпомага освобождаването на целевите съединения в разтворителя, като по този начин подобрява ефективността на екстракцията.
• Ускорена екстракция: Ултразвуковата обработка ускорява кинетиката на екстракцията чрез увеличаване на контактната площ между разтворителя и твърдата проба. Кавитационните мехурчета осигуряват разбъркване и създават хомогенизирана смес, като гарантират, че разтворителят влиза в непосредствен контакт с цялата повърхност на твърдия материал, което води до по-висока скорост на екстракция.
• Разрушаване на клетъчните структури: При екстракция от растителни материали ултразвуковата обработка може да разруши клетъчни структури, като клетъчни стени и мембрани, улеснявайки освобождаването на вътреклетъчни компоненти. Това позволява по-ефективно извличане на липиди и други целеви съединения, които може да са затворени в клетките.
• Намалено време за екстракция: Чрез съчетаване на подобрения масопренос и ускорената кинетика на екстракцията ултразвуковата обработка със сонда може значително да намали времето за екстракция, необходимо за получаване на желания добив. Това може да бъде особено полезно при обработване на големи обеми проби или при приложения, при които времето е критично.

Благодарение на тези подобрени фактори на процеса ултразвуковата обработка със сонда може значително да подобри екстракцията с хексан. Ултразвуковата екстракция с хексан може да бъде оптимизирана според конкретните извличани съединения и обработвани обеми. Интензитетът на ултразвука (амплитудата), продължителността, температурата, налягането и конфигурацията на екстракционната система могат да бъдат регулирани за постигане на оптимални добиви на екстракт за по-кратък период на екстракция.

• Масло от водорасли
• Растителни масла (от соя, лен, рапица, слънчоглед, оризови трици и др.)
• Етерични масла
• Кариофилен
• Ванилов олеорезин от ванилови шушулки
• Лутеин от яйчен жълтък
• Астаксантин от водорасли
• Обезмасляване на насекоми

Екстракция по Сокслет, интензифицирана чрез ултразвук, с използване на хексан като разтворител

Екстракцията по Сокслет, интензифицирана чрез ултразвук, е процес, който съчетава традиционната екстракция по Сокслет с ултразвукови вълни за подобряване на ефективността на екстракционния процес. Екстракцията по Сокслет е процедура, която често се използва в лаборатории и за производството на по-малки обеми екстракти, като етерични масла или определени биоактивни съединения.
Хексанът е често използван разтворител за този процес, тъй като е ефективен при извличане на липиди от различни източници, включително масла от семена, масло от водорасли, както и биоактивни съединения на липидна основа. Ултразвуковата обработка разрушава клетъчните структури и подпомага екстракцията твърдо вещество–течност чрез подобрен масопренос и освобождаване на съединенията в разтворителя. Това е възможно, тъй като разтворител като хексана може да прониква по-добре в твърдия материал и да разтваря ефективно маслата (липиди, мастни киселини). Следователно процесът на екстракция се ускорява, което намалява времето, необходимо за извличане на желаните съединения. Освен това използването на ултразвук може да намали необходимото количество разтворител, което го прави по-екологичен вариант.
 

Ултразвуковата екстракция позволява използването на по-меки, нетоксични разтворители

Ултразвуковата обработка не само подобрява екстракцията с хексан, но и позволява използването на по-меки, нетоксични разтворители като етанол, воден етанол, вода или естествени дълбоко евтектични разтворители (DES, NADES). Високоефективното разрушаване на клетките и масопреносът, осигурени от ултразвуковите екстрактори със сонда, дават отлични резултати при използване на по-меки разтворители. Така ултразвуковата екстракция в комбинация с по-меки, нетоксични и по-екологични разтворители позволява получаване на висококачествени екстракти, подходящи за употреба в храни, икономия на разходи и екологичен процес на екстракция.

Високопроизводителни ултразвукови апарати за подобрена екстракция с хексан

Hielscher Ultrasonics проектира, произвежда и доставя високопроизводителни ултразвукови екстрактори, които могат лесно да бъдат интегрирани в съществуващи инсталации за екстракция с хексан или екстрактори по Сокслет. Освен доставка, монтаж и техническо обслужване Hielscher консултира и насочва клиентите си по време на изпитванията за осъществимост, оптимизирането на процесите и проектирането на инсталацията до окончателния монтаж и въвеждането в експлоатация на екстракционния процес.
Основните предимства на ултразвуковите апарати на Hielscher са пълният контрол на процеса, линейната мащабируемост и способността на всички промишлени ултразвукови процесори да осигуряват много високи амплитуди. Амплитуди до 200µm могат лесно да се поддържат непрекъснато при работа 24/7. Високите амплитуди са особено важни при екстракция от по-твърди клетъчни структури като семена и ядки.
Нашият технически персонал и нашата напълно оборудвана лаборатория за технологични процеси ще ви помогнат със знания и насоки!

Проектиране, производство и консултации – качество, произведено в Германия

Ултразвуковите апарати на Hielscher са добре известни с най-високите си стандарти за качество и дизайн. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени инсталации. Ултразвуковите апарати на Hielscher лесно се справят с тежки условия и взискателни работни среди.

Hielscher Ultrasonics е компания, сертифицирана по ISO, и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови апарати с най-съвременни технологии и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати на Hielscher съответстват на CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.

Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати: