Екстракция със свръхкритични флуиди, подобрена чрез мощен ултразвук
Ултразвуковата екстракция самостоятелно или в комбинация с алтернативни методи за екстракция, като екстракция с разтворители или екстрактори със свръхкритичен CO2 , се използва успешно за извличане на пълния спектър от канабиноиди от растението канабис (коноп и марихуана). В марихуаната основният канабиноиден компонент е Δ9-tetrahydro-cannabinol (Δ9-THC) с добре познатите му психотропни ефекти. Други важни канабиноиди с по-слаба или без психотропна активност се срещат както в конопа, така и в марихуаната и включват канабидиолова киселина (CBDA), канабидиол (CBD), канабигерол (CBG), канабихромен (CBC), канабинол (CBN) и канабициклол (CBL), наред с други свързани C19 хомолози.
Подобрена чрез ултразвук екстракция със свръхкритичен CO2
Комбинацията от ултразвук с висока мощност и екстрактори със свръхкритични флуиди (SFE) е високоефективен и чист метод за ускоряване и подобряване на процесите на масопренос. Масопреносът между суровината (напр. растителни материали като листа, цветове, пъпки и др.) и разтворителя (напр. свръхкритичен CO2) е ограничаващият фактор при процесите на екстракция. Поради ограничения масопренос ефективността на екстракцията намалява. За да се компенсира недостатъчната ефективност, трябва или да се увеличи времето за екстракция, или да се приеме по-нисък добив от екстракцията.
Ултразвуковата обработка с висока мощност е добре доказана технология за интензифициране на бавни реакции чрез подобряване на масопреноса между две фази. Чрез интензивни вибрации, сили на срязване и разбъркващи турбулентни потоци мощният ултразвук осигурява контакт на суровината за екстракция с разтворителя със значително повишена скорост. Това води до по-високи добиви от екстракцията и по-кратко време за екстракция. Ултразвуковата обработка повишава ефективността на екстракцията при всеки тип екстрактор със свръхкритични флуиди:
- чрез увеличаване на добива
- чрез съкращаване на времето за екстракция
- чрез намаляване на необходимото налягане
- чрез подобряване на общия производствен капацитет
Ултразвуковият екстрактор UIP2000hdT може да бъде свързан чрез фланец към колони за екстракция със свръхкритичен CO
Ултразвуковото подобряване на масопреноса при процесите на екстракция със свръхкритичен CO2 може лесно да се осъществи чрез вграждане на високопроизводителна ултразвукова сонда, като Cascatrode, в екстрактора със свръхкритични флуиди. Сондите на Hielscher Ultrasonics (известни също като ултразвукови рогове, сонотроди) могат да бъдат свързани чрез стандартно фланцово уплътнение и са съвместими със съединители swedge lock. Това прави монтажа и експлоатацията лесни и безопасни. Тъй като всички ултразвукови устройства на Hielscher са известни със своята здравина и постоянна производителност, веднъж инсталираната система изисква малко поддръжка.
Ултразвуковите устройства и сондите на Hielscher се предлагат за
- екстрактори със свръхкритични флуиди в малък мащаб / лабораторни екстрактори
- полупромишлен мащаб
- промишлен мащаб
Ултразвуков екстрактор, вграден в система със свръхкритичен CO2 за подобряване на масопреноса. Това увеличава добива от екстракцията и намалява времето и температурата на екстракция.
фигура и изследване: Hu et al. 2007
Примерно изследване на подобрена чрез ултразвук екстракция със свръхкритичен CO2
Екстракция на джинджифил: Balachandran et al. (2006) изследват ефективността на подпомаганата чрез ултразвук екстракция със свръхкритичен CO2, използвайки ултразвуковото устройство на Hielscher UIP500hdT. Те проучват влиянието на ултразвука върху свръхкритичната екстракция, използвайки лиофилизиран джинджифил. „Добивът на съединения с лютив вкус от джинджифил се увеличава значително под въздействието на ултразвука, с подобрения до 30% към края на периода на екстракция.“ (Balachandran et al. 2006)
Прочетете повече за ултразвуковата екстракция на джинджифил!
FESEM изображения на частици джинджифил. (A) Експерименти без ултразвукова обработка, (B) експерименти с ултразвукова обработка с използване на UIP500hdT .
Изображение и изследване: Balachandran et al. 2006
- интензифицират масопреноса по време на SFE
- увеличават добивите на екстракти
- ускоряват SFE екстракцията
- работят лесно при високи налягания
- обработват различни суровини
- бъдат вграждани допълнително в съществуващи SFE системи
- бъдат монтирани гъвкаво
- бъдат управлявани прецизно
- бъдат управлявани дистанционно
- бъдат експлоатирани безопасно
Ултразвукови екстрактори с висока мощност за екстракция със свръхкритични флуиди
Ултразвуковите устройства на Hielscher могат лесно да бъдат вградени във всеки стандартен екстрактор със свръхкритичен CO2 с цел подобряване на масопреноса и съответно увеличаване на добива от екстракцията.
Ултразвуковите сонди от типа CascatrodeTM са особено подходящи за вграждане в екстрактор с CO2 , тъй като каскатродите Cascatrode на Hielscher имат голяма повърхност, която генерира силна кавитация в големите резервоари на системите за екстракция с CO2 и така могат лесно да обработват големи обеми. Здравите и надеждни промишлени ултразвукови процесори на Hielscher Ultrasonics могат да осигуряват много високи амплитуди. Амплитуди до 200µm могат лесно да се поддържат непрекъснато при работа в режим 24/7. За още по-високи амплитуди се предлагат ултразвукови сонотроди, изработени по индивидуални изисквания. Надеждната непрекъсната работа при високи амплитуди, както и здравината и малката необходимост от поддръжка на ултразвуковите екстрактори на Hielscher, ги правят идеалното оборудване за вграждане в екстрактори със свръхкритичен / подкритичен CO2 за научноизследователска и развойна дейност и за търговски приложения.
- постоянно висока производителност
- работа в режим 24/7/365
- прецизен контрол на процеса
- здравина
- малка необходимост от поддръжка
- безопасна и лесна експлоатация
- дистанционно управление чрез браузър
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови устройства:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200St, UP400St |
| 0,1 до 8L | 0,2 до 2L/min | UIP500hdT |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | по-голям | група от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Литература / Източници
- 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.
Ултразвукова техника с висока производителност! Продуктовата гама на Hielscher обхваща целия спектър – от компактното лабораторно ултразвуково устройство през настолните устройства до изцяло промишлените ултразвукови системи.