Ekstrakcija heksanom s poboljšanom učinkovitošću putem ultrazvučne obrade

Ultrazvučna obrada sondom može poboljšati konvencionalnu ekstrakciju heksanom intenziviranjem procesa i znatno povećati njegovu učinkovitost. Ultrazvučna ekstrakcija poboljšava prijenos mase i razgrađuje ćelije kako bi se ciljane bioaktivne tvari oslobodile u otapalo, što rezultira većim prinosima ekstrakcije u odnosu na same konvencionalne metode. Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom vrlo je djelotvorna u povećanju prinosa ekstrakcije ulja, uključujući ulje uljane repice i ulje lanenog sjemena, što rezultira visokokvalitetnim sastavom masnih kiselina i većim sadržajem bioaktivnih komponenti.

Ekstrakcija heksanom poboljšana snažnim ultrazvukom

Ultrazvučna ekstrakcija je metoda intenziviranja procesa koja može znatno poboljšati procese ekstrakcije čvrsto-tečno i ekstrakcije otapalom.

Ograničenja konvencionalne ekstrakcije heksanom

Ekstrakcija heksanom uobičajena je tehnika za izdvajanje organskih spojeva, posebno nepolarnih tvari, iz raznih izvora kao što su biljke, sjemenke ili tlo. Heksan je ugljikovodično otapalo koje vrlo učinkovito otapa i ekstrahira lipide, ulja i druge nepolarne spojeve. Heksan se široko koristi za ekstrakciju ulja zbog svoje sposobnosti otapanja nepolarnih spojeva (npr. ulja), jednostavnog naknadnog odvajanja ulja i uske tačke ključanja (63–69°C).
Međutim, učinkovitost procesa ekstrakcije heksanom može jako varirati ovisno o sirovini i ekstrakciji : Prinos ekstrakcije i vrijeme ekstrakcije u velikoj su mjeri povezani. To znači da je za visok prinos ekstrakta potrebno duže zadržavanje biomase u heksanskom otapalu. Drugi ograničavajući faktor često je nedovoljno prodiranje heksana u matriks biomase. Krute ćelijske strukture uglavnom se heksanom navlaže samo na površini, dok unutrašnjost ćelije samo djelomično dolazi u kontakt s heksanom. Takvo nedovoljno prodiranje dovodi do nepotpunog procesa ekstrakcije jer ciljane tvari, kao što su lipidi (tj. masne kiseline, masti, ulja), ostaju u unutrašnjosti ćelijskog matriksa.

Rješenje: ekstrakcija heksanom intenzivirana ultrazvukom

Ultrazvučna obrada sondom, poznata i kao ultrazvučna sonikacija sondom, metoda je koja koristi ultrazvučne valove visokog intenziteta za stvaranje akustičnih kavitacijskih mjehurića u tečnom mediju. Ti mjehurići brzo kolabiraju, pri čemu stvaraju intenzivna lokalizirana energetska polja te mikroturbulencije i snažne smične sile unutar otapala.
Zahvaljujući tim ultrazvukom stvorenim uvjetima visoke gustoće energije, ultrazvučna obrada sondom može intenzivirati i poboljšati proces ekstrakcije heksanom na nekoliko načina:

• Poboljšan prijenos mase: Ultrazvučna obrada poboljšava prijenos mase između čvrstog uzorka i otapala. Mikroturbulencija i brzi kolaps kavitacijskih mjehurića stvaraju jake smične sile i lokalizirane promjene tlaka. To narušava granični sloj oko čvrstog uzorka, potiče oslobađanje ciljanih spojeva u otapalo i tako poboljšava učinkovitost ekstrakcije.
• Ubrzana ekstrakcija: Ultrazvučna obrada ubrzava kinetiku ekstrakcije povećanjem dodirne površine između otapala i čvrstog uzorka. Kavitacijski mjehurići osiguravaju miješanje i stvaraju homogeniziranu smjesu, čime se osigurava da otapalo dođe u blizak kontakt s cijelom površinom čvrstog materijala, što dovodi do bržih stopa ekstrakcije.
• Razgradnja ćelijskih struktura: Kod ekstrakcija iz biljnog materijala ultrazvučna obrada može razgraditi ćelijske strukture, kao što su ćelijski zidovi i membrane, i tako olakšati oslobađanje intracelularnih komponenti. To omogućava učinkovitiju ekstrakciju lipida i drugih ciljanih spojeva koji mogu biti zatvoreni unutar ćelija.
• Skraćeno vrijeme ekstrakcije: Kombinacijom povećanog prijenosa mase i ubrzane kinetike ekstrakcije, ultrazvučna obrada sondom može znatno smanjiti vrijeme ekstrakcije potrebno za postizanje željenog prinosa. To može biti posebno korisno pri obradi velikih količina uzoraka ili u primjenama osjetljivim na vrijeme.

Zahvaljujući ovim poboljšanim procesnim faktorima, ultrazvučna obrada sondom može znatno poboljšati ekstrakciju heksanom. Ultrazvučna ekstrakcija heksanom može se optimizirati prema specifičnim spojevima i količinama koji se ekstrahiraju. Intenzitet ultrazvuka (amplituda), trajanje, temperatura, tlak i postavke ekstrakcije mogu se prilagoditi radi optimalnih prinosa ekstrakta u skraćenom razdoblju ekstrakcije.

• Ulje algi
• Biljna ulja (soja, lan, uljana repica, suncokret, rižine posije itd.)
• Eterična ulja
• Kariofilen
• Oleoresin vanilije iz mahuna vanilije
• Lutein iz žumanca
• Astaksantin iz algi
• Odmašćivanje insekata

Ultrazvučno intenzivirana Soxhletova ekstrakcija s heksanom kao otapalom

Ultrazvučno intenzivirana Soxhletova ekstrakcija proces je koji kombinira tradicionalnu Soxhletovu ekstrakciju s ultrazvučnim valovima radi poboljšanja učinkovitosti procesa ekstrakcije. Soxhletova ekstrakcija postupak je koji se uobičajeno koristi u laboratorijima i za proizvodnju manjih količina ekstrakata, kao što su eterična ulja ili određeni bioaktivni spojevi.
Heksan je često korišteno otapalo za ovaj proces jer učinkovito ekstrahira lipide iz raznih izvora, uključujući sjemena ulja, ulje algi kao i bioaktivne spojeve na bazi lipida. Ultrazvučna obrada razgrađuje ćelijske strukture i potiče ekstrakciju čvrsto-tečno povećanim prijenosom mase i oslobađanjem spojeva u otapalo. Budući da otapalo kao što je heksan bolje prodire u čvrsti materijal i učinkovito otapa ulja (lipide, masne kiseline). Posljedično se proces ekstrakcije ubrzava, čime se skraćuje vrijeme potrebno za ekstrakciju željenih spojeva. Osim toga, upotreba ultrazvuka može smanjiti potrebnu količinu otapala, što je čini ekološki prihvatljivijom opcijom.

Ultrazvučna ekstrakcija omogućava upotrebu blažih, netoksičnih otapala

Ultrazvučna obrada ne samo da poboljšava ekstrakciju heksanom, nego omogućava i upotrebu blažih, netoksičnih otapala kao što su etanol, vodeni etanol, voda ili prirodna duboka eutektička otapala (DES, NADES). Vrlo djelotvorna razgradnja ćelija i prijenos mase koje osiguravaju ultrazvučni ekstraktori sa sondom daju odlične rezultate uz upotrebu blažih otapala. Stoga ultrazvučna ekstrakcija u kombinaciji s blažim, netoksičnim, ekološki prihvatljivijim otapalima omogućava visokokvalitetne ekstrakte prehrambene kvalitete, uštedu troškova i zeleni proces ekstrakcije.

Visokoučinkoviti ultrazvučni uređaji za poboljšanu ekstrakciju heksanom

Hielscher Ultrasonics projektira, proizvodi i isporučuje visokoučinkovite ultrazvučne ekstraktore, koji se mogu lako integrirati u postojeća postrojenja za ekstrakciju heksanom ili Soxhletove ekstraktore. Pored isporuke, instalacije i servisa održavanja, Hielscher savjetuje i vodi svoje kupce tokom testova izvedivosti, optimizacije procesa i projektiranja postrojenja do konačne instalacije i puštanja u rad procesa ekstrakcije.
Glavne prednosti Hielscher ultrazvučnih uređaja su potpuna kontrola procesa, linearna skalabilnost i sposobnost svih industrijskih ultrazvučnih procesora da ostvare vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano koristiti u radu 24/7. Visoke amplitude posebno su važne kada je riječ o ekstrakciji tvrđih ćelijskih struktura kao što su sjemenke i koštice.
Naše tehničko osoblje i naš potpuno opremljeni procesni laboratorij pomoći će vam znanjem i savjetima!

Projektiranje, proizvodnja i savjetovanje – kvaliteta proizvedena u Njemačkoj

Hielscher ultrazvučni uređaji poznati su po svojoj najvišoj kvaliteti i standardima projektiranja. Robusnost i jednostavan rad omogućavaju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijska postrojenja. Hielscher ultrazvučni uređaji lako se nose s teškim uvjetima i zahtjevnim okruženjima.

Hielscher Ultrasonics je ISO certificirana kompanija i posebnu pažnju posvećuje visokoučinkovitim ultrazvučnim uređajima s najsavremenijom tehnologijom i jednostavnošću korištenja. Naravno, Hielscher ultrazvučni uređaji su u skladu s CE oznakom i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.

Tabela u nastavku daje okvirni pregled približnog kapaciteta obrade naših sonikatora: