Ултразвуковата обработка превъзхожда другите методи за екстракция по бързина

Бързият процес на ултразвукова екстракция и произтичащото от него спестяване на време при производството на екстракти са едно от многото предимства на ултразвуковата екстракция на биоактивни съединения от растения. Ултразвуковата екстракция е научно сравнена с алтернативни техники за екстракция като екстракция със свръхкритичен CO2, мацерация, екстракция с нагряване под обратен хладник, екстракция по Сокслет или микровълнова екстракция, а резултатите от изследванията доказват значителното предимство на ултразвуковата обработка по отношение на бързината и добива при екстракция.

Ултразвуковата обработка като бърз процес на екстракция

Ултразвуковата екстракция на биоактивни съединения е добре известна с високите си добиви, висококачествените екстракти, краткото време за екстракция, ниската консумация на енергия и възможността за работа с разтворители с много меко действие. Всички тези фактори допринасят за изключителната обща ефективност на ултразвуковата екстракция на биоактивни съставки от растителни материали.
По-долу можете да намерите подбор от доклади за научни изследвания, в които ултразвуковата екстракция (също екстракция, подпомагана от ултразвук / UAE) е сравнена с други техники за екстракция като мацерация, екстракция по Сокслет, екстракция с нагряване под обратен хладник, екстракция със свръхкритичен CO₂ и микровълнова екстракция.

Ултразвуковата екстракция превъзхожда другите техники за екстракция с висока бързина (съкратена продължителност), по-високи добиви и по-високо качество на екстракта.

Ултразвуков апарат UP400St за бърза екстракция на растителни материали в периодичен режим

Приложение на екстракцията	Време за ултразвукова екстракция	Време за екстракция с алтернативен метод	Допълнителна информация	Източник
Екстракция на антоцианини от плодове на мирта	5 min	15 min микровълнова екстракция	ултразвуков апарат UP200S	Gonzalez et al., 2019
Екстракция на листа от болдо	5–30 min	15–90 min мацерация	ултразвуков апарат UIP1000hdT „Виждаме, че при ултразвукова обработка от 5 до 30 min добивът е еквивалентен на добива при конвенционална мацерация от 15 до 90 min: UAE изисква една трета от времето, необходимо за извличане на разтворимите вещества от листата чрез конвенционална мацерация.“	Petigny et al., 2013
Екстракция на общи феноли и флавоноиди от градински чай	11 min	30 min конвенционална екстракция с шейкър с водна баня при 60ºC	ултразвукови екстрактори UP100H, UP400S	Dent et al., 2015
Екстракция на полифеноли от маслинови листа	21 min	60min конвенционална екстракция с нагряване под обратен хладник	ултразвуков апарат UP400S	Dobrinčić et al., 2020
Екстракция на биоактивни фенолни съединения от листа на Malva sylvestris	49 min 48°C при 110W	5 h екстракция в разбъркван слой при 150 rpm	Ултразвуков апарат UP200S HPLC анализът показва, че концентрацията на биоактивни фенолни съединения се увеличава значително (p≺0,05) при оптималните за UAE условия.	Bimakr et al., 2017
Екстракция на липиди от семена на зимен пъпеш (Benincasa hispida)	∼36 min	Екстракция със свръхкритичен въглероден диоксид, комбинирана с техника на циклична промяна на налягането (SCE-PST) (∼50 min), екстракция със свръхкритичен CO₂ (∼97 min) и конвенционална екстракция по Сокслет (∼360 min)	Сравнението на екстракцията със свръхкритичен въглероден диоксид (sCO₂), екстракцията, подпомагана от ултразвук (UAE), екстракцията със свръхкритичен въглероден диоксид, комбинирана с техника на циклична промяна на налягането (SCE-PST), и екстракцията по Сокслет показва, че UAE е най-ефективната и най-бързата техника за екстракция.	Bimakr et al. (2015)

Ултразвуковата екстракция е значително по-ефективна и по-бърза от алтернативни техники за екстракция като екстракция със свръхкритичен въглероден диоксид (SCO2) и екстракция по Сокслет.

Сравнението на екстракцията със свръхкритичен въглероден диоксид (sCO₂), екстракцията, подпомагана от ултразвук (UAE), екстракцията със свръхкритичен въглероден диоксид, комбинирана с техника на циклична промяна на налягането (SCE-PST), и екстракцията по Сокслет показва, че UAE е най-ефективната и най-бързата техника за екстракция.

Предимствата на ултразвуковата екстракция на растителни материали

Висока ефективност на екстракцията
Превъзходни добиви при екстракция
Бърз процес
Ниски температури
Подходяща за извличане на термолабилни съединения
Съвместима с всеки разтворител
Ниска консумация на енергия
Екологична техника за екстракция
Лесна и безопасна работа
Ниски инвестиционни и експлоатационни разходи
Работа 24/7 при тежки експлоатационни условия

Високопроизводителни ултразвукови екстрактори за експресно изолиране на съединения

Най-съвременното ултразвуково оборудване на Hielscher позволява бърза екстракция на висококачествени биомолекули от растения. Пълният контрол върху параметрите на процеса, като амплитуда, температура, налягане и вложена енергия, позволява най-ефективните и най-щадящите условия на екстракция, при които се получават неповредени екстракти с висока биоактивност. Параметрите на ултразвуковата екстракция, като размер на частиците на суровината, вид на разтворителя, съотношение между твърдия материал и разтворителя и време за екстракция, могат да бъдат оптимизирани за най-висока ефективност и най-добри общи резултати. Тъй като ултразвуковата екстракция е нетермичен метод за екстракция, термичното разграждане на биоактивните съставки може да бъде избегнато, което води до превъзходно качество на екстракта.
Като цяло предимства като висок добив, кратко време за екстракция, ниска температура на екстракция и намалени потребности от разтворител правят ултразвуковата обработка предпочитания метод за екстракция.

Ултразвуковата екстракция на растителни суровини осигурява по-високи добиви. Хомогенизаторът Hielscher UIP2000hdT с мощност 2000 вата е достатъчно мощен за лесна екстракция на партиди от 10 литра до 120 литра.

Сравнението на ултразвуковата и микровълновата екстракция показва, че извличането на антоцианини от плодове на мирта е по-ефективно при използване на ултразвукова обработка.

Ултразвуковата обработка превъзхожда микровълновата екстракция при извличането на антоцианини от плодове на мирта. Ултразвуковата обработка е три пъти по-бърза от микровълновата екстракция.

Ултразвуковата екстракция на общи феноли и флавоноиди от градински чай е значително по-бърза от конвенционалната екстракция с шейкър с водна баня

Сравнението на ултразвуковата екстракция с конвенционалната екстракция с шейкър с водна баня показва значително намалено време за екстракция на общи феноли и флавоноиди от градински чай при използване на ултразвукова екстракция. Ултразвуковата екстракция изисква само една трета от времето за екстракция с шейкър с водна баня.

Ултразвукова екстракция: утвърдена в лабораторията и промишлеността

Ултразвуковата екстракция се прилага широко за извличане на всякакъв вид биоактивни съединения от растителни материали, гъби, водорасли, бактерии и клетки на бозайници. Ултразвуковата екстракция се е утвърдила като прост, икономически изгоден и високоефективен метод, който превъзхожда другите традиционни техники за екстракция с по-високи добиви и по-кратка продължителност на обработката.
Благодарение на леснодостъпните лабораторни, настолни и изцяло промишлени ултразвукови системи, днес ултразвуковата екстракция е добре утвърдена и надеждна технология. Ултразвуковите екстрактори на Hielscher са инсталирани по целия свят в промишлени производствени съоръжения за производство на биоактивни съединения с хранително и фармацевтично качество.
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати:

Обем на партидата	Дебит	Препоръчителни устройства
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
n.a.	10 до 100L/min	UIP16000
n.a.	по-голям	група от UIP16000

Свържете се с нас! / Попитайте ни!

Ултразвукови хомогенизатори с високо срязване се използват за лабораторна, настолна, пилотна и промишлена обработка.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори за смесване, диспергиране, емулгиране и екстракция в лабораторен, пилотен и промишлен мащаб.

Свързани теми

Литература / Източници

Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
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.
Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.

Полезни факти

Принцип на действие на ултразвуковата екстракция

Ултразвуковата екстракция е широко използван метод за изолиране и отделяне на биоактивни компоненти от растителни материали. Тъй като ултразвуковата обработка е съвместима с всякакъв вид разтворител, процесът на ултразвукова екстракция може да бъде оптимално проектиран с оглед на биоактивните съединения (т.е. целевите съединения), тяхната полярност, разтворимост, чувствителност към топлина и други фактори. Чрез адаптиране на процеса на ултразвукова обработка конкретно към определено съединение или различни съединения може да бъде избрана най-идеалната конфигурация, за да се получи екстракт с изключително високо качество.
Ултразвуковите вълни, предавани в течност или суспензия, създават интензивни вибрации и акустична кавитация. Акустичната кавитация, известна също като ултразвукова кавитация, се характеризира с локално възникващи изключително големи разлики в налягането, сили на срязване и течни струи. Тези сили разрушават клетъчните стени, разрушават растителните клетки и засилват масообмена между вътрешността на клетките и разтворителя. По този начин биоактивните съставки се освобождават ефективно в околния разтворител, откъдето целевите молекули могат лесно да бъдат изолирани и пречистени (напр. чрез ротационно изпаряване, парна дестилация или HPLC).

Ултразвуковите апарати за разрушаване на клетките се използват за екстракция от растителни източници (напр. растения, водорасли, гъби)

Ултразвукова екстракция от растителни клетки: микроскопският напречен срез (TS) показва механизма на действие при ултразвуковата екстракция от клетки (увеличение 2000x)
[източник: Vilkhu et al. 2011]

Високопроизводителна ултразвукова техника! Продуктовата гама на Hielscher обхваща целия спектър от компактния лабораторен ултразвуков апарат през настолни устройства до изцяло промишлени ултразвукови системи.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори от лабораторен до промишлен размер.