Glicerin kao rastvarač za ultrazvučnu ekstrakciju
Glicerin ili glicerol može se koristiti čist (100%) ili kao smjesa glicerina i vode ili etanola za botaničku ekstrakciju. Saznajte više o prednostima korištenja glicerina kao ekstrakcijskog rastvarača u procesima ultrazvučne obrade.
Botanička ekstrakcija u glicerinu pomoću ultrazvučne obrade
Botanička ekstrakcija je temeljni proces u analitičkoj hemiji, biohemiji i istraživanju prirodnih proizvoda, čiji je cilj izolacija određenih komponenti iz složenih smjesa. Tradicionalne metode ekstrakcije, poput maceracije ili Soxhletove ekstrakcije, često zahtijevaju duga vremena obrade i upotrebu organskih rastvarača, što može predstavljati rizik za okoliš i zdravlje. U posljednjoj deceniji ultrazvučna ekstrakcija zamijenila je tradicionalne tehnike ekstrakcije, kao što su maceracija, Soxhletova ekstrakcija i ekstrakcija rastvaračima, jer je ultrazvučna obrada efikasnija, brža, djelotvornija i ekološki prihvatljivija. Osim ovih prednosti ultrazvučne ekstrakcije, ova tehnika omogućava korištenje rastvarača po izboru. Ultrazvučni ekstraktori mogu čak obrađivati i čisti biljni glicerin kao rastvarač.
UP400ST ultrazvučni homogenizator za ekstrakciju iz bilja uz glicerin kao rastvarač.
Kako rade ultrazvučni uređaji sa sondom za ekstrakciju?
Sonikatori koji se koriste za botaničku ekstrakciju koriste snagu intenzivnog ultrazvuka. Putem ultrazvučne sonde ultrazvuk visokog intenziteta prenosi se u rastvarač, gdje nastaje mnoštvo kavitacijskih mjehurića. Brzo stvaranje i kolaps mikroskopskih kavitacijskih mjehurića generiraju smične sile i intenzivno miješanje, lokalizirane visoke temperature i pritiske. Te sonomehaničke sile efikasno razgrađuju ćelijske zidove i olakšavaju oslobađanje unutarćelijskih jedinjenja. Ova ultrazvučno intenzivirana tehnika ekstrakcije nudi nekoliko prednosti, uključujući skraćeno vrijeme ekstrakcije, povećan prinos i mogućnost obrade termolabilnih supstanci bez značajne degradacije.
Biljni glicerin kao ekstrakcijski rastvarač
Biljni glicerin, bezbojna, viskozna tečnost bez mirisa dobivena iz biljnih ulja, naširoko je poznat po svojim svojstvima rastvarača. Netoksičan je, biorazgradiv i pokazuje odličnu rastvorljivost za širok spektar organskih jedinjenja. Kao rastvarač, biljni glicerin nudi nekoliko prednosti u odnosu na tradicionalne organske rastvarače:
- Sigurnost i uticaj na okoliš: Glicerin je netoksičan i bezopasan za okoliš, zbog čega je poželjan izbor za primjene zelene hemije.
- Prehrambena i farmaceutska kvaliteta: Biljni glicerin dostupan je u prehrambenoj i farmaceutskoj kvaliteti. Budući da je bez alkohola, jestiv i slatkog okusa, glicerin je cijenjen rastvarač za ekstrakte namijenjene hrani i farmaceutskim proizvodima. Za kozmetiku je glicerin visoko cijenjen rastvarač zahvaljujući svojim emolijentnim svojstvima.
- Rastvorljivost: Može rastvoriti i hidrofilne i hidrofobne supstance, čime se proširuje opseg jedinjenja koja se mogu ekstrahirati.
- Stabilnost: Glicerin je hemijski stabilan, što pomaže u očuvanju integriteta osjetljivih jedinjenja tokom ekstrakcije.
Ultrazvučni uređaj UIP1000hdT za botaničku ekstrakciju.
Protokol: Ultrazvučna ekstrakcija iz biljnih listova u glicerin
U ovom protokolu vodimo vas kroz korake ultrazvučne ekstrakcije bioaktivnih jedinjenja iz biljnih listova u čisti glicerin. Pogledajte priloženi video iznad kako biste stekli vizualni dojam o procesu ultrazvučne ekstrakcije.
Potrebno vam je:
- svježe ili sušeno bilje
- 100% biljni glicerin
- sonikator sa sondom, npr. UP400St sa sonotrodom S24d22L2D
- staklena čaša
- tamna staklena boca za pohranu
Upute korak po korak
- Nasjeckajte biljne listove na sitne komadiće (cca 5x5mm).
- Stavite biljne listove u staklenu čašu.
- Dodajte glicerin. Bilje možete ostaviti da se nekoliko minuta natapa.
- Uronite sondu sonikatora u čašu. Centrirajte sondu na sredinu čaše i pazite da sonotroda ne dodiruje zidove posude.
- Podesite amplitudu na 100% i započnite ultrazvučnu obradu.
- Pratite temperaturu pomoću temperaturnog senzora koji se isporučuje uz UP400St.
- Kada temperatura poraste iznad temperature koju ne želite premašiti, možete pauzirati sonikator kako bi se glicerinska kaša ohladila. Temperaturno ograničenje možete postaviti u meniju uređaja UP400St. Dodatno, staklenu čašu možete staviti u ledenu kupelj.
- Ultrazvučno obrađujte do ukupnog unosa energije od cca 200–250 Ws/g. (Ciljani unos energije možete podesiti u meniju uređaja UP400ST i svih digitalnih Hielscher sonikatora.)
- Nakon ultrazvučne obrade uklonite istrošeni biljni materijal iz glicerina filtriranjem. Možete koristiti cjedilo, filter papir ili gazu. Kako biste olakšali filtriranje viskoznog glicerina, koristite vakuumsko filtriranje.
Otklanjanje problema i savjeti:
Što je glicerin hladniji, to je njegova viskoznost veća. Visoko viskozne tečnosti zahtijevaju snažniji sonikator. Snažan sonikator UP400St od 400 watta bez poteškoća obrađuje 100% glicerin na sobnoj temperaturi. Ako koristite sonikator manje snage, možete upotrijebiti smjesu glicerina i vode (npr. 50:50 %v/v).
Za hladan glicerin, industrijski sonikator poput ultrazvučnog procesora UIP1000hdT snage 1000 watta idealan je za obradu visoko viskoznih rastvarača.
Protokol: Ekstrakcija fitohemikalija iz korijena lincure
Praktična primjena smjesa glicerina i vode u ultrazvučnoj botaničkoj ekstrakciji prikazana je na izolaciji fitohemikalija poput amarogentina iz korijena lincure u 50%-tnom glicerinu pomoću sonikatora Hielscher UP200Ht. Korijen lincure sadrži gorka aromatična jedinjenja koja su od interesa za prehrambenu industriju i industriju pića, kao i za tradicionalnu medicinu.
Amarogentin ima vrijednost gorčine 58.000.000 i nalazi se u koncentraciji od 0,15% u korijenu lincure. Gorčina lincure odlikuje se čistim okusom. Zahvaljujući visokoj potentnosti, gorka jedinjenja korijena lincure cijene se kao jaka aromatična komponenta.
Upute korak po korak za ultrazvučnu ekstrakciju korijena lincure uz glicerin kao rastvarač
Upotreba smjese glicerina i vode, u kombinaciji s visokoučinkovitim sonikatorom UP200Ht, daje visok prinos ekstrahiranih fitohemikalija. Blagi uslovi koje pruža glicerin osiguravaju da osjetljiva jedinjenja ostanu stabilna tokom cijelog procesa.
Glicerin i njegove smjese s vodom ili etanolom pružaju raznovrsne mogućnosti rastvarača za ultrazvučnu botaničku ekstrakciju. Uprkos izazovima koje donosi visoka viskoznost glicerina, napredna oprema za ultrazvučnu obradu poput uređaja Hielscher UP200Ht može efikasno obrađivati ove rastvarače, osiguravajući efikasnu ekstrakciju vrijednih fitohemikalija. Mogućnost prilagođavanja sastava rastvarača i iskorištavanja snage ultrazvučnih valova čini ultrazvučno potpomognutu ekstrakciju snažnom tehnikom za izolaciju bioaktivnih jedinjenja iz biljnih materijala.
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija u glicerinu
Kombiniranje ultrazvučnih uređaja sa sondom i biljnog glicerina kao rastvarača predstavlja snažan pristup ekstrakciji. Mehanički efekti ultrazvučne obrade pojačavaju prijenos mase, poboljšavajući efikasnost glicerina u solubilizaciji ciljnih jedinjenja. Ova kombinacija je posebno efikasna za ekstrakciju bioaktivnih jedinjenja iz biljnih materijala, kao što su polifenoli, alkaloidi i eterična ulja.
Primjene ultrazvučne botaničke ekstrakcije u glicerinu
Ova tehnika ekstrakcije ima obećavajuće primjene u raznim oblastima:
- Farmaceutski proizvodi: Izolacija aktivnih farmaceutskih supstanci iz ljekovitih biljaka.
- Prehrambena industrija: Ekstrakcija prirodnih aroma, boja i antioksidansa.
- Kozmetika: Proizvodnja bioaktivnih jedinjenja za proizvode za njegu kože i ljepotu.
- Duboki eutektički rastvarači Zbog niske cijene, visoke dostupnosti, netoksičnosti, nezapaljivosti i neisparljivosti, glicerol i duboki eutektički rastvarači na bazi glicerola idealni su za ultrazvučnu ekstrakciju polifenola, nudeći visoko održivo rješenje.
- visoka efikasnost
- najsavremenija tehnologija
- pouzdanost & robusnost
- podesiva, precizna kontrola procesa
- šaržni & inline
- za bilo koji volumen
- inteligentni softver
- pametne funkcije (npr. programabilnost, protokolisanje podataka, daljinsko upravljanje)
- jednostavan i siguran rad
- malo održavanja
- CIP (čišćenje na licu mjesta)
Dizajn, proizvodnja i savjetovanje – kvalitet proizveden u Njemačkoj
Hielscher ultrazvučni uređaji poznati su po najvišem kvalitetu i standardima dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućavaju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijska postrojenja. Hielscher ultrazvučni uređaji lako savladavaju teške uslove i zahtjevna okruženja.
Hielscher Ultrasonics je ISO certificirana kompanija i posebnu pažnju posvećuje visokoučinkovitim ultrazvučnim uređajima koji odlikuju najsavremenijom tehnologijom i jednostavnošću korištenja. Naravno, Hielscher ultrazvučni uređaji su u skladu sa CE oznakom i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.
Tabela ispod daje vam orijentacijski prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 0,5 do 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Sonikator MSR-4 sa 4x 4kW ultrazvučnih sondi (ukupno 16kW ultrazvučne snage) za industrijsku ekstrakciju bioaktivnih jedinjenja.
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice o glicerinu koje vrijedi znati
Šta je glicerin? Glicerin, poznat i kao glicerol, trovalentni je alkohol visoke rastvorljivosti u vodi i higroskopnosti. Zbog toga je svestran rastvarač u raznim primjenama. Viskoznost biljnog glicerina iznosi približno 1400 centipoaza na 20ºC. Glicerin je netoksičan, biorazgradiv i može se reciklirati. Proizvodi se iz obnovljivih izvora, zbog čega je ekološki prihvatljiv rastvarač. Budući da je glicerin jeftin i lako dostupan, naširoko se koristi u raznim industrijama. Budući da je nezapaljiv i neisparljiv, glicerin je siguran za rukovanje i skladištenje.
Glicerin je rastvorljiv u vodi, etanolu i metanolu, što proširuje njegovu primjenjivost kao rastvarača u različitim hemijskim procesima.
Za koje se primjene glicerin koristi kao rastvarač?
Glicerin je cijenjen zbog raznovrsnih primjena i u prehrambenoj i u kozmetičkoj industriji. Korištenje glicerina kao rastvarača jedna je od njegovih snažnih primjena jer nudi hemijska svojstva i visoku svestranost kao rastvarač.
U kozmetici i medicini: U kozmetici i medicini glicerin se uobičajeno koristi kao emolijens u kremama i gel formulacijama. Djeluje kao rastvarač za mnoge slabo rastvorljive supstance, povećavajući njihovu bioraspoloživost. Efikasnost glicerina u ovim primjenama proizlazi iz njegove hemijske prirode trovalentnog alkohola, koja mu daje visoku rastvorljivost u vodi i higroskopnost.
U hrani i pićima: Glicerin ima višestruke uloge u prehrambenoj industriji i industriji pića. Djeluje kao humektant, rastvarač i zaslađivač, doprinoseći konzerviranju hrane. Koristi se i kao punilo u komercijalno pripremljenoj hrani sa smanjenim udjelom masti, poput kolačića, te kao sredstvo za zgušnjavanje u likerima.
Svojstva poliola: Glicerin, poliol (šećerni alkohol), poznat je po tome što je netoksičan, biorazgradiv i može se reciklirati. Proizvodi se iz obnovljivih izvora i djeluje kao polarni protični rastvarač zbog svoje strukture trohidroksilnog alkohola. Zbog toga je izrazito hidrofilan i rastvorljiv u vodi, etanolu i metanolu.
Ko-rastvarač za ekstrakciju vodom: Glicerin je efikasan ko-rastvarač za procese ekstrakcije vodom, posebno poznat po svojoj efikasnosti u dobivanju polifenolnih ekstrakata.
Koja je uloga glicerina u ultrazvučnoj ekstrakciji?
Glicerin, poznat i kao glicerol, bezbojna je, viskozna tečnost bez mirisa koja se naširoko koristi kao rastvarač u botaničkim ekstrakcijama. Njegova jedinstvena svojstva čine ga posebno pogodnim za ekstrakciju osjetljivih fitohemikalija koje bi se mogle razgraditi u oštrijim uslovima. Ova sposobnost glicerina da očuva integritet bioaktivnih jedinjenja, u kombinaciji s njegovom netoksičnošću i biorazgradivošću, čini ga privlačnim rastvaračem za farmaceutsku, kozmetičku i prehrambenu industriju. Iako se čisti glicerin često koristi kao ekstrakcijski rastvarač, miješa se i s vodom ili etanolom u različitim omjerima.
Smjese glicerina i vode: Miješanje glicerina s vodom smanjuje viskoznost rastvora, čime se povećava efikasnost kavitacije tokom ultrazvučne ekstrakcije. Tipična smjesa može se sastojati od 50% glicerina i 50% vode, čime se uravnotežuju viskoznost i djelotvornost rastvarača. Ova kombinacija je posebno efikasna za ekstrakciju jedinjenja poput gorkih tvari iz korijena lincure, kao što je prikazano u procesima ultrazvučne obrade.
Smjese glicerina i etanola: Dodavanje etanola glicerinu stvara smjesu rastvarača niže viskoznosti i poboljšanih svojstava rastvarača. Etanol, kao dobar rastvarač za mnoge fitohemikalije, pomaže efikasnijoj ekstrakciji jedinjenja, dok komponenta glicerina osigurava stabilnost i biokompatibilnost konačnog ekstrakta.
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore od laboratorijske do industrijske veličine.