Най-ефективният метод за извличане на растителни продукти
Търсите ли мощна и надеждна инсталация за екстракция за производство на висококачествени ботанически екстракти? Тук можете да намерите сравнение на често срещани техники за екстракция, включително ултразвукова екстракция, свръхкритична екстракция на CO2, екстракция на етанол, мацерация и техните предимства, както и недостатъци.
Ботаническа екстракция с помощта на ултразвук срещу алтернативни техники
Извличането на растения може да се извърши чрез различни техники. Въпреки това, ефективността, добивът и качеството на екстракта се влияят силно от използвания метод и протокол за екстракция. Мацерацията, свръхкритичната екстракция на CO2, перколацията и екстракцията на Soxhlet са често срещани методи за екстракция, които често не дават достатъчно резултати от екстракцията.
Ултразвуковата екстракция е сложна техника за изолиране, която превъзхожда традиционните методи на екстракция в няколко точки.
Ултразвуковата екстракция с помощта на ултразвукова сонда е високоефикасен метод за извличане на съединения от растения и други материали. В сравнение с други методи като мацерация, екстракция на CO2, филтриране и микровълнова екстракция, ултразвуковата екстракция тип сонда се отличава поради няколко предимства:
- По-бързо извличане: Ултразвуковата екстракция от тип сонда може да извлече съединения много по-бързо от мацерацията и перколацията. Това е така, защото ултразвуковите вълни създават кавитационни мехурчета в разтворителя, които създават микрошокове, които помагат за разграждането на клетъчните стени и освобождаването на съединенията по-бързо.
- По-висок добив: Ултразвуковата екстракция тип сонда може да извлече по-висок добив на съединения от мацерацията, екстракцията на CO2 и перколацията. Това е така, защото ултразвуковите вълни помагат за освобождаването на повече от целевите съединения от материала, който се извлича.
- По-ефективен: Ултразвуковата екстракция тип сонда е по-ефективна от мацерацията, CO2 екстракцията, перколацията и екстракторите Soxhlet, тъй като изисква по-малко разтворител за извличане на същото количество съединения. Това е така, защото ултразвуковите вълни спомагат за увеличаване на разтворимостта на целевите съединения в разтворителя.
- Гъвкавост: Ултразвуковата екстракция от тип сонда може да се използва за извличане на широк спектър от съединения от различни материали, включително хидрофилни и хидрофобни съединения. Това означава, че ултразвукът е отличен и за производството на екстракти с пълен спектър.
- Ниска цена: Ултразвуковата екстракция тип сонда обикновено е по-евтина от извличането на CO2, перколацията, мацерацията и екстракцията на Soxhlet, тъй като не изисква оборудване под високо налягане или трудоемък труд.
- Екологични: Ултразвуковите сонди позволяват екологично чиста екстракция, тъй като изисква по-малко разтворител и енергия в сравнение с други методи и произвежда по-малко отпадъци. Въпреки че ултразвукът е съвместим с всякакви разтворители, поради високата ефективност на ултразвукораздвижителите, токсичните разтворители могат да бъдат избегнати. Етанолът, водният етанол и водата са отлични разтворители за ултразвукова ботаническа екстракция.
В сравнение с традиционните техники за ботаническа екстракция, ултразвуковата екстракция със сонда предлага значителни предимства, което обяснява широкото използване на ултразвукова екстракция за множество биоактивни съединения от растения.
Извличане на висококачествени екстракти от растителни продукти
За висококачествените ботанически екстракти не само от суровината (растителния материал) е от съществено значение, но и прилаганата техника на екстракция е от решаващо значение. Растителните екстракти са чувствителни към температурата, което означава, че се разграждат от топлината. Ето защо е от решаващо значение да изберете метод без термична екстракция.
Изборът на екстракционен разтворител е друг важен фактор, който влияе върху качеството на екстракта. Разтворители като хексан, метанол, бутан и други агресивни химикали могат да замърсят екстракта. Въпреки че разтворителите се отстраняват след екстракцията, в крайния екстракт могат да се намерят следи от токсични разтворители. Водата, алкохолът, етанолът, глицеринът или растителните масла са безопасни, нетоксични разтворители и одобрени от FDA за консумация.
Hielscher Ultrasonics се гордее, че е партньор на Eden Ecosystem, пазарен пионер за иновативни техники за екстракция и висококачествени натурални екстракти от аромати и аромати.
Eden Ecosystem е специализирана в производството на растителни екстракти за аромати, ароматизанти, козметика и хранителни добавки.
Тъй като Eden Ecosystem прилага само техники за мека екстракция като ултразвук и екологични, нетоксични разтворители, получените екстракти са едновременно напълно нови и по-богати.
След като е натрупала изключителен опит в приложенията за ботаническа екстракция, Eden Ecosystem предлага и консултантски услуги за трети страни, потребители и производители.
Посетете уебсайта на Eden Ecosystem, за да научите повече за техните продукти и услуги!
ултразвукова екстракция | Мацерация | Извличане на CO2 | Сокслет | Просмукване | |
---|---|---|---|---|---|
разтворител | съвместим с почти всеки разтворител | вода, водни и неводни разтворители | СЪВМЕСТНО2 | вода, водни и неводни разтворители | органични разтворители |
температура | нетермична екстракция, прецизен контрол на температурата |
Околната среда | под топлина | температура на околната среда, от време на време се прилага топлина |
над критичното температура от 31°C |
налягане | както атмосферни, така и възможно е повишено налягане |
атмосферен | атмосферен | атмосферен | много високо налягане (над критичното налягане от 74 бара) |
Време за обработка | Бърз | много бавно | бавен | много бавно | Умерен |
Количество разтворител | ниско високо твърдо натоварване на растителен материал в разтворителя, особено когато проточна клетка Използва се настройка |
голям | Умерен | голям | големи количества от свръхкритичен CO2 |
Полярност на естествения екстракт | зависим от разтворител; за извличане на неполярни и полярни съединения, двустепенна екстракция препоръчва се използването на два разтворителя |
Зависим от разтворител | Зависим от разтворител | Зависим от разтворител | в зависимост от налягането (при по-високо налягане по-полярно) |
Гъвкавост / мащабируемост | за партидно и вградено извличане, Линейна мащабируемост |
само екстракция на партиди, ограничена мащабируемост |
само екстракция на партиди, ограничена мащабируемост |
само екстракция на партиди, ограничена мащабируемост |
само екстракция на партиди, ограничена линейна мащабируемост, много скъпо |
- високи добиви
- Превъзходно качество
- Екстракти с пълен спектър
- бърз процес
- Съвместим с всеки разтворител
- лесен и безопасен за работа
- Линейна мащабируемост
- екологично чист
- Бърза възвръщаемост на инвестициите
Протокол стъпка по стъпка за ботаническа екстракция с помощта на ултразвукова сонда
Как се извличат биоактивни съединения от растения с помощта на ултразвук тип сонда? По-долу можете да намерите стъпка по стъпка инструкция за извличане на фитохимикали и биоактивни съединения от растителен материал като листа, венчелистчета, плодно тяло, стъбла, корени или коренища!
- Първо, растителният материал се смила или нарязва на малки парченца, за да се увеличи повърхността за извличане.
- След това растителният материал се смесва с разтворител (като етанол или вода), за да се извлекат полифенолите.
- След това се използва ултразвук тип сонда, за да подпомогне процеса на екстракция чрез прилагане на високоинтензивни, нискочестотни ултразвукови вълни с приблизително 20kHz към сместа. Това причинява акустична кавитация и бърза вибрация на разтворителя, което насърчава разпадането и разрушаването на растителните клетки и освобождаването на биоактивни вещества като полифеноли, флавоноиди и витамини.
- След това сместа се филтрира, за да се отдели твърдият растителен материал от течността, съдържаща извлечените биоактивни съединения.
- След това течността се изпарява или подлага на допълнителна обработка, за да се отстрани разтворителят и да се концентрират биоактивните молекули.
- Крайният продукт е богат на биоактивни вещества екстракт, който може да се използва в различни приложения като хранителни добавки, функционални храни и козметика.
Забележка: Това е преглед на процеса и специфичните условия (разтворител, съотношение растителен материал към разтворител, време на екстракция, ултразвукова мощност и т.н.) могат да варират в зависимост от растителния източник и желаното съдържание на биоактивно вещество.
Как работи ултразвуковата екстракция?
Ултразвуковата екстракция се основава на принципа на работа на ултразвуковата акустична кавитация и е чисто механична обработка. Подобно на смесителя с високо срязване, ултразвуковият уред създава само механични сили на срязване в технологичната среда. Самата ултразвукова екстракция е нетермична техника за екстракция без химикали.
Какво е акустична кавитация? – Акустична или ултразвукова кавитация възниква, когато високомощни, нискочестотни ултразвукови вълни са свързани в каша, състояща се от растителен материал в течност (разтворител). Ултразвуковите вълни с висока мощност се свързват чрез ултразвуков процесор тип сонда в ботаническата суспензия. Високоенергийните ултразвукови вълни преминават през течността, създавайки редуващи се цикли на високо / ниско налягане, което води до явлението акустична кавитация. Акустичната или ултразвуковата кавитация води локално до екстремни условия като много високи разлики в налягането и високи сили на срязване. Когато кавитационните мехурчета имплодират върху повърхността на твърди вещества (като частици, растителни клетки, тъкани и т.н.), микроструите и междучастният сблъсък генерират ефекти като разграждане на частиците, сонопорация (перфорация на клетъчните стени и клетъчни мембрани) и клетъчно разрушаване. Освен това, имплозията на кавитационни мехурчета в течна среда създава турбуленции и разбъркване, което насърчава преноса на маса между вътрешността на клетката и околния разтворител. Ултразвуковото облъчване е високоефективен начин за подобряване на процесите на пренос на маса, тъй като ултразвукът води до кавитация и свързаните с нея механизми като микродвижение от течни струи, компресия и декомпресия в материала с последващо разрушаване на клетъчните стени.
В зависимост от суровината, процесът на ултразвукова екстракция може да изисква висока интензивност, например за разрушаване на твърди растителни клетки или материал с голямо количество целулоза. Ултразвуковите апарати тип сонда могат да генерират много високи амплитуди, което е необходимо за генериране на въздействаща кавитация. Hielscher Ultrasonic произвежда високоефективни ултразвукови екстрактори, които могат лесно да създават амплитуди от 200 μm при непрекъсната работа 24/7. За още по-високи амплитуди Hielscher предлага определени високоамплитудни сонотроди (сонди).
Ултразвукови реактори под налягане и проточни клетки се използват за засилване на кавитацията. С увеличаване на налягането кавитационните и кавитационните сили на срязване стават по-разрушителни и по този начин подобряват ефектите на ултразвукова екстракция.
Извличане на фитохимикали и биоактивни съединения със соникация
Ултразвуковата екстракция се използва за освобождаване и изолиране на голямо разнообразие от биоактивни съединения (т.нар. фитохимикали) от растителни продукти.
Списъкът по-долу ви дава малък преглед на ултразвуково извлечените фитохимикали:
- CBD и други канабиноиди от канабис и коноп
- терпени
- джинджифил
- розмарин
- Капсаицин от люти чушки
- Кофеин от кафе на зърна
- Астаксантин от водорасли
- Алицин от чесън
- Катехини (EGEC) от чай
- Елагитанини от нар
- Аюрведични билкови екстракти
- Никотин от тютюн
- етерични масла
- Фитохимикали от коприва
- Пектини от кори от цитрусови плодове
- Полифеноли от кора от манго
- Тараксацин и Тараксастерол от глухарче
Разтворители за ултразвукова екстракция
Ултразвуковата екстракция е съвместима с почти всеки разтворител. Най-често етанолът, водата, сместа от етанол и вода, глицерин и растителни масла се използват за извличане на биоактивни съединения от растителни продукти, тъй като тези разтворители се считат за безопасни за консумация и са лесни за използване.
Прочетете повече за разтворителите, използвани за ултразвукова екстракция!
Предимствата на ултразвуковата екстракция на етанол
Етанолът е един от най-често използваните разтворители с ултразвукова екстракция поради своята безопасност (одобрена от FDA за консумация), своята ефикасност и широк спектър на платежоспособност. Ултразвуковата екстракция на етанол засенчва други разтворители и други технологии за екстракция с рентабилност, линейна мащабируемост, простота и безопасност.
Превъзходната ефикасност на етанола като разтворител е свързана с неговия химичен състав на въглеводородна опашка и една хидроксилна група. Този химичен състав позволява на етанола да се разтвори и извлече много широк спектър от вещества, от полифеноли, флавоноиди, терпени, канабиноиди и липиди (масла).
Например, ултразвуковата екстракция на канабиноиди с етанол не изисква зазимяване (депарафинизация), стъпка, необходима при други методи за екстракция като екстракция на CO2 за отстраняване на восъците.
Екстракцията на етанол проявява различни ефекти в зависимост от температурата на етанола. Нагрятият етанол често се използва за производство на екстракти с пълен спектър, които се ценят заради техния антуражен ефект. От друга страна, леденостуденият етанол се използва за предпочитане за производство на билкови или канабисови дестилати. Екстракцията в леденостуден етанол не изисква последваща филтрация. Тъй като ултразвуковата екстракция е нетермична обработка, тя може да се използва с топъл/топъл или охладен/ледено студен етанол. Ултразвуковите реактори с кожух помагат да се поддържа желаната температура на обработка по време на обработката. Цифровото управление и интелигентният софтуер на ултразвуковия апарат следи температурата на обработка чрез щепселни температурни сензори и може да бъде програмиран да спира или спира екстракцията, когато температурата на средата излезе от определен диапазон.
Купете най-ефективното оборудване за ултразвукова екстракция!
Високопроизводителните системи за извличане на Hielscher Ultrasonics се предлагат във всякакъв мащаб от малък лабораторен размер, среден пилотен мащаб до напълно промишлено производство от няколко тона на час. В зависимост от производителността, ултразвуковите екстрактори Hielscher могат да се използват в партиден или непрекъснат вграден режим. Изборът на разтворител зависи от вас, тъй като ултразвуковите апарати Hielscher могат да се използват в комбинация с всеки разтворител. Всички устройства за ултразвукова екстракция са лесни и безопасни за работа. В съответствие с вашата суровина, технологичен капацитет и изходна цел, Hielscher ви предлага най-подходящия ултразвуков уред.
Процесите на ултразвукова екстракция се влияят от суровината, разтворителя и производителността. Предлагат се различни аксесоари като сонотроди (сонди) с различни размери и форми, бустерни клаксони, проточни клетки с различни обеми и геометрии, щепселни сензори за температура и налягане и много други джаджи за сглобяване на идеалната ултразвукова настройка за вашия процес на екстракция.
Контролът на процеса е от решаващо значение за получаване на възпроизводим резултат. Следователно всички цифрови модели са оборудвани с интелигентен софтуер, който ви позволява да регулирате, наблюдавате и преразглеждате параметрите на извличане. Благодарение на прецизния контрол върху амплитудата, времето за ултразвук и работните цикли могат да бъдат постигнати оптимални резултати от процеса, като превъзходен добив и най-високо качество на екстракта. Автоматичното записване на данни за процеса на ултразвук е основата за стандартизация на процеса и възпроизводимост/повторяемост, които са необходими за добрите производствени практики (GMP).
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:
Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
---|---|---|
1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | UP100H |
10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | UP200Ht, UP400St |
0.1 до 20L | 0.2 до 4 л/мин | UIP2000hdT |
10 до 100L | 2 до 10 л/мин | UIP4000hdT |
15 до 150L | 3 до 15 л/мин | UIP6000hdT |
Н.А. | 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
Н.А. | Голям | Клъстер от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Случайни факти, които си струва да знаете
Какво представляват ботаническите екстракти?
Растителните продукти като листа, венчелистчета, цветя, стъбла, корени и кора съдържат мощни биоактивни съединения (фитохимикали), които се използват в храни и напитки, хранителни добавки, терапевтични и фармацевтични продукти, както и в козметични продукти. Видни примери за растителни екстракти са антиоксиданти, витамини (напр. витамин А, С, Е, К; витамини от група В), протеини (напр. коноп, соя), полифеноли, флавоноиди, терпени, канабиноиди (напр. CBD, CBG, THC), олигозахариди и липиди (напр. омега-3 от ленено семе или конопено семе).
Антиоксидантите действат като мощен защитен механизъм, който предпазва клетките на тялото от увреждане от стареене, стрес, възпаление и болести. Изследванията също така показват, че антиоксидантите могат да допринесат като подобрител на имунната система и да проявяват противоракови свойства. Освен това антиоксидантите предотвратяват окисляването на продуктите и по този начин удължават тяхната стабилност и срок на годност. Затова антиоксидантите се добавят към много храни и напитки, хранителни добавки, терапевтични и козметични продукти. Много известни примери за антиоксиданти са витамин Е (α-токоферол), витамин С (аскорбинова киселина), бета-каротин и глутатион.
Антиоксидантите и други биоактивни съединения могат да бъдат извлечени от естествени материали като растителни продукти или водорасли или изкуствено синтезирани. Биоактивните съединения, които се извличат от естествен източник, показват по-висока бионаличност, биодостъпност и по този начин повишена ефикасност. Затова във висококачествените добавки се използват естествено извлечени фитохимикали.
Как действа CO2 като разтворител?
CO2, нагрят до над 90 градуса по Фаренхайт и налягане от 1000 паунда на квадратен инч, се счита за свръхкритичен. Свръхкритичният CO2 ще действа като разтворител, който разтваря маслата.
Какво представлява зазимяването на екстрактите от канабис?
За да се зазими суровият екстракт, суровият екстракт от канабис се смесва с етанол. След това разтворът се поставя във фризер, за да се охлади. Студът позволява разделянето на съединенията по разлики в техните точки на топене и утаяване. В процеса на охлаждане мазнините и восъците с по-високи точки на топене ще се утаят и след това могат да бъдат отстранени чрез филтриране, центрофугиране, декантиране или други процеси на разделяне. Накрая етанолът трябва да бъде отстранен от разтвора. Това се постига чрез кипене. Етанолът кипи при атмосферно налягане 78,5°C. В крайна сметка се получава чист течен екстракт от масло от канабис.
Хранителните ползи от антиоксидантите
Антиоксидантите действат като мощен защитен механизъм, който предпазва клетките на тялото от увреждане от стареене, стрес, възпаление и болести. Изследванията също така показват, че антиоксидантите могат да допринесат като подобрител на имунната система и да проявяват противоракови свойства.
Антиоксидантите са молекули, които улавят свободните радикали. Свободните радикали и други реактивни кислородни видове (ROS) се получават или от редовни, основни метаболитни процеси в човешкото тяло, или от външни източници като излагане на рентгенови лъчи, озон, пушене на цигари, замърсители на въздуха и токсични химикали. Свободните радикали се произвеждат в много химични верижни реакции в организма в резултат на аеробния метаболизъм. Образуването и излагането на свободни радикали е част от много метаболитни процеси и не може да бъде избегнато. Здравото тяло може да се справи с нормалното образуване на свободни радикали, изчиства ги и ги превръща в безвредни молекули. Въпреки това, при стресови събития или при вредни условия на околната среда, тежестта на свободните радикали се повишава и допринася за възпаление и стареене. Доброто, здравословно хранене осигурява антиоксиданти, които обезоръжават окислителните свободни радикали.
Има две категории антиоксиданти, които могат да бъдат разграничени, антиоксидантните ензими (напр. супероксид дисмутази, каталаза, глутатион пероксидаза) и антиоксидантните хранителни вещества, които включват витамини, минерали и различни фитохимикали. Няколко класа антиоксидантни хранителни вещества са изброени по-долу:
- витамин Е (α-токоферол), витамин С (аскорбинова киселина), бета-каротин
- глутатион, убихинол и пикочна киселина
- селен
- флавоноиди (полифенолни пигменти)
Витамин С, пикочната киселина, билирубинът, албуминът и тиолите са хидрофилни, унищожаващи радикалите антиоксиданти, докато витамин Е и убихинол са липофилни антиоксиданти.
Стойност на ORAC на различни храни
Силата на антиоксидантите в храната се измерва като стойност на ORAC (капацитет за абсорбция на кислородни радикали). Според USDA следните храни имат най-високи стойности на ORAC и по този начин най-добрата антиоксидантна сила:
-
- Сини сливи: 5770
- Стафиди: 2830
- Боровинки: 2400
- Къпини: 2036
- Зеле: 1770 г.
- Ягоди: 1540
- Спанак: 1260
- Малини: 1220
- Брюкселско зеле: 980
- Сливи: 949
- Кълнове от люцерна: 930
- Цветя от броколи: 890
- Цвекло: 840
- Портокали: 750
- Червено грозде: 739
- Червена чушка: 710
- Череши: 670
- Киви: 602
- Грейпфрут: 483
- Лук: 450
Литература / Препратки
- 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.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.