Visokoefikasna ekstrakcija vodom pomoću snažnog ultrazvuka

Ekstrakcija biljnih spojeva vodom (npr. ekstrakcija hladnom ili vrućom vodom, ekstrakcija vodom pod pritiskom i ekstrakcija subkritičnom vodom) može se efikasno poboljšati ultrazvučnom obradom. Ekstrakcija vodom potpomognuta ultrazvukom ne daje samo veće prinose i skraćuje vrijeme obrade, nego dovodi i do manje potrošnje energije, blažih uvjeta ekstrakcije i ekstrakata visokog kvaliteta u poređenju s konvencionalnim tehnikama ekstrakcije. Ultrazvučna ekstrakcija vodom uspješno se koristi za ekstrakciju brojnih spojeva biljnog porijekla, uključujući alkaloide, flavonoide, glikozide, fenolne spojeve i polisaharide.

Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih spojeva vodom

Voda je najpolarniji rastvarač, što je čini odličnim rastvaračem za polarne spojeve. Zbog svoje netoksične i okolišu prihvatljive prirode, voda bi bila idealan rastvarač za svaki biljni ekstrakt. Međutim, manje polarne i nepolarne komponente slabo se otapaju u vodi ili se uopće ne otapaju. Osim toga, bez ikakvog poticanja prijenosa mase, proces ekstrakcije u vodi bio bi nevjerovatno spor i stoga neekonomičan. Ultrazvuk visokog intenziteta i niske frekvencije vrlo je efikasna tehnika ekstrakcije koja osigurava intenzivno miješanje i prijenos mase. Zbog toga je poznato da ultrazvučna ekstrakcija pruža značajne prednosti u odnosu na konvencionalne metode ekstrakcije. Te prednosti uključuju veće prinose, brzu obradu, brzu izmjenu šarži kao i kontinuiranu inline ekstrakciju, upotrebu zelenih rastvarača, blage uvjete ekstrakcije koji čuvaju spojeve ekstrakta, sigurnost rada i jednostavnu skalabilnost na velike protoke za komercijalnu proizvodnju. (usp. Zabot et al., 2021)

Ekstrakcija vrućom vodom poboljšana ultrazvučnom obradom

Parametri koji određuju ekstrakciju biljnih tvari tokom ekstrakcije vodom su temperatura, vrijeme, pritisak i površina biljnog materijala. Ekstrakt vrućom vodom može se pripremiti u relativno kratkom vremenu zbog visoke temperature vode.
Rješenje: Prinos i brzina ekstrakcije mogu se značajno povećati primjenom ultrazvučnog miješanja. Sama vruća voda ima samo ograničenu sposobnost razaranja ćelijskih struktura, a visoke temperature često oštećuju ili uništavaju termolabilne spojeve, tako da kvalitet ekstrakta trpi. Kada se ultrazvučna ekstrakcija kombinira s ekstrakcijom vrućom vodom, temperatura se može drastično sniziti (npr. sa 100°C na 50°C), čime se sprječava termička degradacija ekstrahiranih biljnih sastojaka, povećava ukupni prinos i štedi energija. Ultrazvučna kavitacija je princip na kojem počiva fenomen ultrazvučne ekstrakcije. Ultrazvučna (ili akustična) kavitacija su čisto mehaničke sile koje razaraju ćelijske stijenke, oslobađaju ciljne spojeve i poboljšavaju prijenos mase između unutrašnjosti ćelije i vode (rastvarača). Stoga ultrazvučna ekstrakcija vodom daje odlične rezultate ekstrakcije.

Ekstrakcija hladnom vodom poboljšana ultrazvučnom obradom

Ekstrakcija hladnom vodom (infuzija hladnom vodom) znatno je neefikasnija, jer se izbjegava upotreba vruće vode. Hladna voda ili voda sobne temperature ne ekstrahira biljne spojeve naročito dobro, jer hladna voda vrlo sporo prodire u biljni materijal, a prijenos mase je gotovo zanemariv. Prednost ekstrakcije hladnom vodom leži u izbjegavanju bilo kakvog porasta temperature, čime se sprječava termička degradacija toplotno osjetljivih spojeva. Međutim, vrlo slaba dinamika ekstrakcije čini konvencionalnu ekstrakciju hladnom vodom neprimjenjivom za komercijalnu proizvodnju. Zbog toga se infuzija hladnom vodom gotovo isključivo koristi u eksperimentalnoj fazi zbog svoje sporosti i neefikasnosti.
Rješenje: Uvođenjem ultrazvučne obrade u ekstrakciju hladnom vodom, sporost i neefikasnost natapanja hladnom vodom mogu se lako prevladati. Ultrazvučno intenzivirana ekstrakcija hladnom vodom omogućava održavanje niskih temperatura ekstrakcije, a istovremeno unosi intenzivne smične sile u čvrsto-tečni medij. Kao rezultat mehanizma ultrazvučne ekstrakcije, ćelijske stijenke se otvaraju, a biljni spojevi se brzo oslobađaju u vodu. Ultrazvučna ekstrakcija i infuzija hladnom vodom pretvara hladno natapanje u vrlo djelotvoran proces koji daje visoke prinose i ekstrakte visokog kvaliteta u kratkom vremenu ekstrakcije.

Ekstrakcija vodom pod pritiskom u kombinaciji s ultrazvučnom obradom

Ultrazvučnu ekstrakciju karakterizira mikromiješanje koje vibracijama potiče veću difuziju rastvarača u česticu i iz unutrašnjosti čestice na površinu, čime se intenzivira prijenos mase. Osim toga, ultrazvučna obrada smanjuje veličinu čestica ćelijskog materijala, što dovodi do poboljšanih učinaka ultrazvučno potpomognute ekstrakcije tekućinom pod pritiskom. Manje čestice od cca 0,68 mm pokazuju veće prinose od većih čestica (cca 1,05 mm), jer veća površina omogućava značajno povećan prijenos mase i time poboljšane prinose ekstrakcije. (usp. Zabot et al., 2021)

Djelotvorna ekstrakcija hladnom vodom pod pritiskom pomoću snažnog ultrazvuka

Pod visokim pritiskom olakšano je prodiranje hladne vode u biljna tkiva, a fitokemikalije topive u vodi se otapaju bez termičke razgradnje. Metoda ekstrakcije hladnom vodom pod visokim pritiskom može se povezati s ultrazvukom radi poboljšane izolacije polarnih i nepolarnih biljnih sastojaka. Voda kao netoksičan, jeftin i okolišu prihvatljiv rastvarač atraktivna je alternativa organskim rastvaračima, naročito kada je riječ o proizvodnji hrane biljnog porijekla, terapeutika i dodataka prehrani.
Za ultrazvučno intenziviranu ekstrakciju hladnom vodom pod pritiskom, ultrazvučna sonda (sonotroda) integrira se u spremnik za ekstrakciju ili protočnu ćeliju. Spremnik ili protočna ćelija obično se stavljaju pod pritisak između 5 i 100 barg, ovisno o ciljnim spojevima ekstrakta. Hielscher Ultrasonics isporučuje čak i prilagođene industrijske ultrazvučne reaktore i protočne ćelije koji se mogu staviti pod pritisak do 300barg, što omogućava postavljanje optimalnog pritiska vašeg procesa ekstrakcije.

Ekstrakcija superkritičnom vodom poboljšana sonikacijom

Ultrazvučno pojačana ekstrakcija subkritičnom vodom je još jedna sinergijska tehnika u kojoj snažan ultrazvuk poboljšava prijenos mase između čvrste i tečne faze. Ekstrakcija subkritičnom vodom (SWE) – poznata i kao ekstrakcija vrućom vodom pod pritiskom ili ekstrakcija pregrijanom vodom – rjeđe je korištena tehnika za ekstrakciju biljnih spojeva niže polarnosti. U ekstrakciji subkritičnom vodom kao rastvarač se koristi voda u svom superkritičnom stanju.
Šta je subkritična voda i zašto je subkritična voda dobar rastvarač za ekstrakciju manje polarnih biljnih spojeva? “Voda posjeduje mnoga termodinamička svojstva na koja snažno utiču temperatura i pritisak. Ovisno o uvjetima, mogu se mijenjati njeno fizičko stanje (čvrsto, tečno ili plinovito), toplotno ponašanje, gustoća ili viskoznost. Povećanjem temperature i pritiska iznad tačke poznate kao kritična tačka (definirana na 221 bar i 374 °C), voda može postići superkritično stanje. U subkritičnim uvjetima, koji odgovaraju temperaturama između 100°C i kritične temperature (374°C) te pritisku između 1 bar i kritičnog pritiska (221 bar) kako bi se izbjeglo isparavanje, polarnost vode se smanjuje; to vodu čini boljim rastvaračem za ekstrakciju raznih organskih bioaktivnih spojeva.” (Li i Chemat, 2019)
Kada se ultrazvuk kombinira s ekstrakcijom subkritičnom vodom, efikasnost ekstrakcije može se poboljšati povećanjem prinosa ekstrakta i skraćivanjem vremena ekstrakcije. Za optimalne rezultate, pritisak u zatvorenom šaržnom reaktoru pod pritiskom ili protočnom reaktoru trebao bi dosegnuti najmanje dvostruku vrijednost pritiska pare vode. (Tablicu pritiska pare vode možete pronaći na kraju ove stranice.)
Huang et al. (2010) istražili su učinke ekstrakcije ultrazvukom niske frekvencije i velike snage u kombinaciji s ekstrakcijom subkritičnom vodom. Ultrazvučna sonda je u tu svrhu uvedena u kotao uređaja za ekstrakciju subkritičnom vodom radi ekstrakcije hlapljivog ulja iz Lithospermum erythrorhizon. Rezultati su pokazali da je ultrazvukom potpomognuti učinak poboljšanja pri 20 KHz bio bolji od onog pri 36 KHz i da se povećavao s izlaznom snagom (od 0 do 250 W). Prinos ekstrakcije subkritičnom vodom povećao se s 1,87% na 2,39% ultrazvučnim oscilacijama (250 W, 20 KHz) pri temperaturi od 160°C i pritisku od 5 MPa tokom 25-minutnog postupka ekstrakcije. Ultrazvučna obrada mogla bi poboljšati ne samo prinos ekstrakcije, nego i brzinu ekstrakcije, čime se štedi vrijeme.
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija subkritičnom vodom može se provoditi pri nižim pritiscima (npr. 5barg) nego konvencionalna ekstrakcija subkritičnom vodom (npr. 10MPa), što štedi troškove energije i čini postupak ekstrakcije sigurnijim.

Prednosti ultrazvučne ekstrakcije biljnih tvari

I naučna istraživanja i industrijska primjena pokazuju da je ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom pouzdana tehnika jednostavna za rukovanje, koja ne zahtijeva tehničko predznanje niti intenzivnu obuku. Vrlo visoka efikasnost ekstrakcije, visoki prinosi, niski pogonski troškovi, kao i niski investicijski troškovi (naročito u poređenju s drugim tehnikama kao što su CO₂ ekstraktori) te niski troškovi energije glavne su prednosti ultrazvučnih ekstraktora sa sondom.
Dalje prednosti, koje ultrazvučnu tehnologiju ekstrakcije čine preferiranom metodom, jesu ekstrakti visokog kvaliteta zahvaljujući niskim temperaturama ekstrakcije, pouzdani rezultati (ponovljivost / reproducibilnost), potpuno linearna skalabilnost na bilo koji nivo proizvodnje, kao i nisko održavanje.
„Druge prednosti povezane s upotrebom ultrazvučne ekstrakcije sondom jesu jednostavno rukovanje ekstraktom, brzo izvođenje, bez ostataka, visok prinos, okolišna prihvatljivost, poboljšan kvalitet i sprječavanje degradacije ekstrakta.”
(usp. Chemat i Khan, 2011)

Postavka za ekstrakciju radi izolacije biljnih tvari: Ultrazvučni uređaj sa sondom UP400St, Büchi vakuumski filter i rotacioni isparivač za ekstrakciju fitokemikalija.

Visokoučinkoviti ultrazvučni uređaji za ekstrakciju vodom

Ekstraktori Hielscher Ultrasonics dobro su etablirani u području ekstrakcije biljnih tvari, bez obzira na to koji se rastvarač koristi. Proizvođači ekstrakata – i manji, ekskluzivni proizvođači nišnih ekstrakata kao i veliki masovni proizvođači – u širokom portfelju opreme tvrtke Hielscher pronalaze idealnu opremu za ultrazvučnu ekstrakciju za svoje proizvodne zahtjeve. Šaržne kao i kontinuirane inline postavke procesa odmah su dostupne i mogu se isporučiti iz skladišta. Pogodna za rad s bilo kojim rastvaračem, ultrazvučna ekstrakcija može se fleksibilno primijeniti za ekstrakciju bilo kojeg biljnog materijala. Upotreba vode kao rastvarača omogućava proizvodnju ekstrakata s organskim certifikatom bez upotrebe vrlo skupog „organskog” etanola. (Naravno, biljni materijal mora biti organski uzgojen da bi se dobio organski ekstrakt vodom).

Ekstrakcija visoke efikasnosti s Hielscher Ultrasonics

Ultrazvučni ekstraktori Hielscher efikasno razaraju biljne ćelije, povećavaju površinu biljnog materijala za prodiranje rastvarača te prijenos mase radi oslobađanja fitokemikalija (sekundarnih metabolita). Dizajnirani s obzirom na jednostavnost korištenja, Hielscher ekstraktori se brzo instaliraju i mogu se sigurno i intuitivno koristiti.

Ispunjavanje najviših standarda kvaliteta – dizajnirano i proizvedeno u Njemačkoj

Sofisticirani hardver i pametni softver Hielscher ultrazvučnih uređaja dizajnirani su da jamče pouzdane rezultate ultrazvučne ekstrakcije iz vaše biljne sirovine s ponovljivim ishodima i jednostavnim, sigurnim radom. Robusnost, pouzdanost, rad 24/7 pod punim opterećenjem i jednostavno rukovanje iz perspektive radnika dodatni su faktori kvaliteta koji Hielscher ultrazvučne uređaje čine povoljnim.
Ekstraktori Hielscher Ultrasonics koriste se širom svijeta u visokokvalitetnoj ekstrakciji fitokemikalija. Dokazano daju biljne spojeve visokog kvaliteta, a Hielscher ultrazvučni ekstraktori ne koriste se samo kod manjih proizvođača specijalnih i butik ekstrakata, nego uglavnom u industrijskoj proizvodnji široko komercijalno dostupnih ekstrakata, dodataka prehrani i terapeutika. Zahvaljujući robusnom hardveru i pametnom softveru, Hielscher ultrazvučni procesori mogu se lako koristiti i nadzirati.

Automatsko protokoliranje podataka

Kako bi se ispunili proizvodni standardi za hranu, dodatke prehrani i terapeutske proizvode, proizvodni procesi moraju biti detaljno nadzirani i dokumentirani. Digitalni ultrazvučni uređaji Hielscher Ultrasonics imaju automatsko protokoliranje podataka. Zahvaljujući toj pametnoj funkciji, svi važni procesni parametri kao što su ultrazvučna energija (ukupna i neto energija), temperatura, pritisak i vrijeme automatski se pohranjuju na ugrađenu SD karticu čim se uređaj uključi. Nadzor procesa i bilježenje podataka važni su za kontinuiranu standardizaciju procesa i kvalitet proizvoda. Pristupom automatski zabilježenim podacima procesa možete pregledati prethodne cikluse ultrazvučne obrade i procijeniti ishod.
Još jedna funkcija prilagođena korisniku je daljinsko upravljanje putem preglednika naših digitalnih ultrazvučnih sistema. Putem daljinskog upravljanja preglednikom možete pokrenuti, zaustaviti, podesiti i nadzirati svoj ultrazvučni procesor na daljinu s bilo kojeg mjesta.
Želite saznati više o prednostima ultrazvučne ekstrakcije vodom iz biljnih materijala? Kontaktirajte nas sada kako bismo razgovarali o vašem procesu proizvodnje biljnih ekstrakata! Naše iskusno osoblje rado će podijeliti više informacija o ultrazvučnoj ekstrakciji, našim ultrazvučnim sistemima i cijenama!

Tablica ispod daje vam orijentaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Tehničke informacije o ultrazvučnoj ekstrakciji vodom

Konvencionalne metode ekstrakcije kao što su maceracija, infuzija, perkolacija, dekokcija, refluks ekstrakcija, destilacija vodenom parom, sublimacija i prešanje obično se koriste za ekstrakciju ljekovitih spojeva iz biljaka. Nedostaci ovih metoda uključuju dugotrajan proces, slabu čistoću i nisku efikasnost.

Procesni parametri koji utječu na ultrazvučnu ekstrakciju

Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija poznata je po svojim jedinstvenim značajkama i prednostima, zbog kojih je sonikacija superiorna tehnika ekstrakcije u poređenju s konvencionalnim metodama ekstrakcije biljnih spojeva. Velika prednost ekstrakcije potpomognute ultrazvukom leži u preciznoj prilagodljivosti faktora ultrazvučne obrade (kao što su amplituda, vrijeme, temperatura, pritisak), što omogućava optimalno podešavanje ultrazvučnog procesa prema ciljnom spoju. Svaki biljni materijal ima idealne parametre ekstrakcije pri kojima se postižu najbolji prinos, kvalitet i brzina ekstrakcije. Proces ultrazvučne ekstrakcije omogućava savršeno prilagođavanje tim optimalnim uvjetima ekstrakcije.

Ultrazvučna amplituda

Amplituda je vibracijski pomak ultrazvučne sonde (sonotrode). Što je amplituda veća, to su vibracije i kavitacija u ultrazvučno obrađivanoj tekućini intenzivnije. Hielscher Ultrasonics specijaliziran je za visokoučinkovite ultrazvučne uređaje sa sondom koji mogu osigurati precizno podesive amplitude. Prilagođene sonde koje mogu isporučiti do 200µm u kontinuiranom radu 24/7 odmah su dostupne iz skladišta. Za još veće amplitude mogu se lako izraditi i prilagođene ultrazvučne sonotrode.
Amplituda je jedan od – ako ne i najvažniji – parametar za efikasnu ekstrakciju biljaka. Visoke amplitude stvaraju potrebne sile za razaranje ćelijskih stijenki i oslobađanje intracelularnog materijala. Stoga visokoučinkovita ultrazvučna obrada postaje tako djelotvorna u ekstrakciji biljnih tvari.

Vrijeme / trajanje ultrazvučne obrade

Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom obično je mnogo kraća od tradicionalnih metoda, jer sonikacija oslobađa biljne spojeve znatno većim brzinama ekstrakcije. Ultrazvučna obrada omogućava kraće postupke ekstrakcije, što čuva ekstrahirane spojeve od pretjerane obrade. Kraća obrada zahvaljujući ultrazvuku znači veći protok i viši kvalitet ekstrakta.

Pulsna ultrazvučna obrada

Ultrazvučna pulsacija je način obrade u kojem se ultrazvučna obrada prekida definiranim ciklusima pauze (npr. radni ciklus 50%: 30 sek. UKLJ., 30 sek. ISKLJ.; radni ciklus 100%: kontinuirana sonikacija bez pauza) Radni ciklus ultrazvuka (poznat i kao pulsni način rada ili ciklusi ultrazvučne pulsacije) odnosi se na postotak vremena tokom kojeg se ultrazvuk unosi u medij (trajanje pulsa) tokom jednog pulsnog perioda. Na primjer, način rada s ciklusom od 50% bio bi 30 sek. UKLJ., 30 sek. ISKLJ. Tokom ciklusa pauze radnog ciklusa, ultrazvučno obrađivana tekućina se na definirano vrijeme (npr. 30 sek.) vraća u neometano stanje, što je dobro za odvođenje topline radi održavanja ciljne temperature obrade. Radni ciklus sonikacije manje je važan za efikasnost ekstrakcije, ali se koristi za održavanje određene procesne temperature.

Hidrostatski pritisak

Pritisak je još jedan vrlo važan parametar ultrazvučnih procesa. Primjena hidrostatskog pritiska na ultrazvučno obrađivani medij utječe na intenzitet kavitacije. Pod povišenim pritiskom intenzitet ultrazvučne (akustične) kavitacije se povećava. Hielscher Ultrasonics nudi razne vrste ultrazvučnih šaržnih reaktora i protočnih ćelija koji se mogu staviti pod pritisak radi intenziviranih rezultata sonikacije.

Temperatura ekstrakcije

Kao i svaka mehanička obrada, ultrazvučna obrada uzrokuje porast temperature, što je u skladu s 2. zakonom termodinamike. Ipak, ultrazvučna obrada je netermička tehnika obrade, jer se tretmani potpomognuti ultrazvukom temelje na čisto mehaničkim silama (koje se nazivaju i sonomehaničke sile). Temperatura ekstrakcije tokom ultrazvučne ekstrakcije može se efikasno kontrolirati i održavati unutar određenog odabranog temperaturnog raspona. Svi Hielscher digitalni ultrazvučni procesori opremljeni su priključnim temperaturnim senzorom i pametnim softverom u kojem se za proces može podesiti određeni temperaturni raspon. Kad god se ovaj temperaturni raspon prekorači, ultrazvučni uređaj pravi pauzu dok se temperatura ponovo ne nađe u odabranom rasponu, a zatim automatski nastavlja postupak sonikacije. Ova pametna funkcija Hielscher ultrazvučnih uređaja omogućava precizno kontroliran proces sonikacije i idealne rezultate.
Budući da se temperatura ekstrakcije može razlikovati za različite biljne spojeve i biljke, temperatura je važan faktor koji se ne smije zanemariti tokom optimizacije ultrazvučnog procesa. Na primjer, utvrđeno je da je 80°C idealno za postizanje maksimalnog prinosa flavonoida iz Sophora flavescens, dok su najbolji rezultati dobiveni pri 50°C za ekstrakciju arabinoksilana iz pšeničnih mekinja.

Upotrijebite bilo koji rastvarač za ultrazvučnu ekstrakciju

Različiti biljni spojevi imaju različite polarnosti, što utječe na njihovu topivost u raznim rastvaračima. Na primjer, saponini i polisaharidi su polarniji i stoga pokazuju dobru topivost u vodi, jer je voda visoko polarna. Fenolni spojevi kao što su antocijanini i klorogenska kiselina, s druge strane, prilično su nepolarni i stoga se bolje otapaju u manje polarnom rastvaraču kao što je etanol. Stoga izbor rastvarača treba biti u skladu s topivošću ciljnih spojeva kako bi se postigla visoka efikasnost ekstrakcije. Na primjer, voda je dobar rastvarač za ekstrakciju polarnih spojeva kao što je psilocibin iz gljiva, kao i oligosaharida, glikozida i flavonoida; dok je smjesa etanola i vode s koncentracijom etanola od 60% (v/v) pogodna za ultrazvučno potpomognutu ekstrakciju npr. spojeva apigenina, baikalina i luteolina.
Pročitajte više o rastvaračima, polarnosti rastvarača i najpogodnijim rastvaračima za ultrazvučnu ekstrakciju!

Voda kao rastvarač za ekstrakciju

Voda je najpolarniji rastvarač i pogodna je za ekstrakciju širokog spektra polarnih spojeva. Njene glavne prednosti uključuju sposobnost otapanja širokog spektra tvari. Osim toga, jeftina je, netoksična, sigurna i nezapaljiva. Njeni nedostaci uključuju snažnu selektivnost za polarne spojeve zbog visoke polarnosti. Zbog visoke tačke ključanja od 100°C, koncentriranje ekstrakta (npr. destilacijom ili rotacionim isparavanjem) zahtijeva veliku količinu energije. Osim toga, voda je sklona rastu bakterija i plijesni.

Ultrazvučna frekvencija

Ultrazvučna frekvencija od oko 20kHz utvrđena je kao najsnažnija i najefikasnija za ekstrakciju biljnih tvari. Ona utječe na efikasnost ekstrakcije potpomognute ultrazvukom pri ekstrakciji ljekovitih spojeva iz biljaka. Općenito, niska ultrazvučna frekvencija (tj. oko 20kHz) stvara intenzivniju kavitaciju (sonomehanički učinci), što rezultira većom djelotvornošću postupka ekstrakcije.

Biljni materijal

Biljni materijali mogu se jako razlikovati po strukturi i krutosti svojih ćelija. Ovisno o sastavu ćelijske stijenke, koja može sadržavati celulozu, hemiceluloze, lignin, pektinske polisaharide, proteine, fenolne i neceluloznne spojeve te vodu, ćelijske stijenke mogu biti čvrste ili meke. Različite vrste i dijelovi biljaka sadrže različite vrste i količine ovih sastojaka ćelijske stijenke. Zbog toga svaka vrsta biljke zahtijeva specifične procesne parametre za optimalne rezultate ekstrakcije.
Budući da se intenzitet može precizno podešavati, Hielscher ultrazvučni ekstraktori mogu pouzdano razarati meke i tvrde ćelijske stijenke. Meke ćelijske stijenke mogu zahtijevati manje intenzivnu ultrazvučnu obradu, dok čvrste ćelijske strukture imaju koristi od intenzivnijeg tretmana.
Sirovina za ekstrakciju biljnih tvari može biti svježe ubrana (vlažna) ili sušena. Ultrazvučna ekstrakcija pogodna je i za svježe/vlažne i za sušene biljke. Veličina čestica biljnih krutina je još jedan važan faktor: velika površina (tj. mala veličina čestica) je korisna jer pruža veliku kontaktnu površinu za ultrazvučne kavitacijske smične sile, što rezultira većom efikasnošću. Stoga se biljni materijal maceriran ili samljeven u male komade (cca 3-5mm).

Zašto je ultrazvučna ekstrakcija najbolja metoda?

Efikasnost

• Veći prinosi
• Brz proces ekstrakcije – u roku od nekoliko minuta
• Ekstrakti visokog kvaliteta – blaga, netermička ekstrakcija
• Zeleni rastvarači (voda, etanol, glicerin, biljna ulja, NADES itd.)

Jednostavnost

• Plug-and-play – postavljanje i rad u roku od nekoliko minuta
• Veliki protok – za proizvodnju ekstrakata u velikom mjerilu
• Šaržni ili kontinuirani inline rad
• Jednostavna instalacija i puštanje u rad
• Prenosivo / pokretno – prenosive jedinice ili izvedbe na kotačima
• Linearno povećanje mjerila – dodajte još jedan ultrazvučni sistem paralelno radi povećanja kapaciteta
• Daljinski nadzor i upravljanje – putem računara, pametnog telefona ili tableta
• Nije potreban nadzor procesa – postavite i pokrenite
• Visoke performanse – dizajnirano za kontinuiranu proizvodnju 24/7
• Robusnost i nisko održavanje
• Visok kvalitet – dizajnirano i proizvedeno u Njemačkoj
• Brzo punjenje i pražnjenje između serija
• Lako za čišćenje

Sigurnost

• Jednostavno i sigurno za rad
• Ekstrakcija bez rastvarača ili na bazi rastvarača (voda, etanol, biljna ulja, glicerin itd.)
• Bez visokih pritisaka i temperatura
• Dostupni sistemi otporni na eksploziju s ATEX certifikatom
• Lako za kontrolu (i putem daljinskog upravljanja)

Literatura / reference

• Ping-ping Huang, Ri-fu Yang, Tai-qiu Qiu, Wei Zhang & Chun-mei Li (2010): Ultrasound-Enhanced Subcritical Water Extraction of Volatile Oil from Lithospermum erythrorhizon. Separation Science and Technology, 45:10, 1433-1439.
• Zabot, G. L., Viganó, J., & Silva, E. K. (2021): Low-Frequency Ultrasound Coupled with High-Pressure Technologies: Impact of Hybridized Techniques on the Recovery of Phytochemical Compounds. Molecules, 26(17), 2021. 5117.
• Li, Ying; Chemat, Farid (2019): Plant Based “Green Chemistry 2.0”: Moving from Evolutionary to Revolutionary. Springer Science 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.
• 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.