Strategije za veće prinose u botaničkoj ekstrakciji
Za proizvodnju ekstrakata vrhunskog kvaliteta iz biljaka sa visokom efikasnošću, odnosno visokim prinosima ekstrakata vrhunskog kvaliteta u kratkom vremenu ekstrakcije, potrebna je tehnika ekstrakcije visokih performansi. Ultrazvučna ekstrakcija je tehnika koja intenzivira proces, koja omogućava upotrebu širokog spektra sirovina i proizvodi visoke prinose vrhunskih ekstrakata na brz i isplativ način.
Vrhunski botanički ekstrakti sa moćnim ultrazvukom
Kada se ekstrahuje specifična bioaktivna jedinjenja ili bioaktivna frakcija iz botaničke biljke, različiti faktori utiču na proces ekstrakcije. Osim tehnologije ekstrakcije (npr. ultrazvučna ekstrakcija), polaritet rastvarača, sirovina i njegova prethodna obrada, omjer čvrsta/tečnost (tj. odnos biljna tvar/otapalo), vrijeme ekstrakcije i temperatura su važni faktori procesa koji moraju pažljivo razmotriti. Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija (UAE) omogućava idealne uslove obrade, koje karakteriše istovremeno blagost i visoka efikasnost. Slobodan izbor blagih rastvarača ili ekstrakcije hladnom vodom, niske temperature i kratko vrijeme obrade pretvaraju ultrazvučnu ekstrakciju u vrhunsku tehniku ekstrakcije, koja sprječava termičku ili kemijsku degradaciju bioaktivnih molekula. Nadalje, UAE mogu osloboditi kompletnu dostupnu količinu bioaktivnih molekula iz biljne sirovine. Zbog toga je ultrazvuk najraširenija tehnologija ekstrakcije za proizvodnju ekstrakata visoke potencije.
Botanička ekstrakcija sa UP400St (400W, 24kHz)
Šta ultrazvučnu ekstrakciju čini superiornom?
Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija (UAE) je visokoefikasna tehnika ekstrakcije koja se zasniva na čistim mehaničkim silama. Ultrazvučnu ili akustičnu kavitaciju karakteriziraju intenzivne posmične sile, kao i lokalne razlike u temperaturi i tlaku. Ove visoko intenzivne kavitacijske sile uzrokuju takozvanu sonoporaciju, koja predstavlja stvaranje novih i proširenje postojećih pora u ćelijskoj membrani, kao i narušavanje ćelijskih struktura biljaka. Ultrazvučno pojačan protok rastvarača u unutrašnjost ćelije i iz nje doprinosi brzom i potpunom oslobađanju biljnih supstanci. Koristeći isključivo mehaničke sile, UAE ne mijenja botaničke molekule putem hemikalija ili intenzivne termičke obrade i na taj način sprječava kemijske ili toplinski inducirane promjene bioaktivnih supstanci koje se nalaze u botanicima. Kao rezultat, ultrazvučna ekstrakcija proizvodi visokokvalitetne ekstrakte punog spektra koji nude pune efekte kombinovanih biljnih supstanci, poznatih kao takozvani efekat okruženja.
Ultrazvučna ekstrakcija: blaga netermalna, ali vrlo efikasna tehnika za visoke prinose ekstrakata vrhunskog kvaliteta.
Poređenje ultrazvučne ekstrakcije sa drugim tehnikama
Ultrazvučna ekstrakcija je široko korištena tehnika za oslobađanje i izolaciju bioaktivnih spojeva kao što su antioksidansi, polifenoli, polisaharidi, proteini, lipidi, kanabinoidi i druge fitokemikalije iz biljnih materijala. Sonikacija je poželjna metoda zbog brojnih prednosti kao što su visoki/potpuni prinosi ekstrakcije, brza, netermalna obrada, kompatibilnost sa gotovo svim otapalima (npr. voda, etanol, metanol, izopropanol, biljna ulja, glicerin itd.), jednostavna i sigurna rad, nisko održavanje između mnogih drugih.
Tabela ispod upoređuje ultrazvučnu ekstrakciju sa drugim konvencionalnim metodama ekstrakcije naglašavajući prednosti UAE.
Ultrazvučni ekstraktori iz Hielschera ističu se u efikasnosti, pouzdanosti i jednostavnosti za korištenje
| ultrazvučna ekstrakcija | maceracija | CO2 Ekstrakcija | Soxhlet | Perkolacija | |
|---|---|---|---|---|---|
| Solvent | kompatibilan sa gotovo svim rastvaračima | vode, vodenih i nevodenih rastvarača | CO2 | vode, vodenih i nevodenih rastvarača | organski rastvarači |
| Temperatura | netermalna ekstrakcija, precizna kontrola temperature |
ambijentalno | pod toplotom | temperatura okoline, povremeno se primenjuje toplota |
iznad kritičnog temperatura od 31°C |
| pritisak | oba, atmosferski ili moguć povišen pritisak |
atmosferski | atmosferski | atmosferski | veoma visokim pritiscima (iznad kritičnog pritiska od 74 bara) |
| Vrijeme obrade | rapid | vrlo sporo | sporo | vrlo sporo | umjereno |
| Količina rastvarača | nisko, visoko čvrsto opterećenje biljnog materijala u rastvaraču, posebno kada je protočna ćelija setup se koristi |
veliko | umjereno | veliko | velike količine superkritični CO2 |
| Polaritet prirodnog ekstrakta | zavisi od rastvarača; za izdvajanje nepolarnih i polarnih spojeva, dvostepena ekstrakcija preporučuje se upotreba dva rastvarača |
zavisi od rastvarača | zavisi od rastvarača | zavisi od rastvarača | zavisno od pritiska (pod višim pritiscima polarniji) |
| Fleksibilnost / Skalabilnost | za serijsku i inline ekstrakciju, linearnu skalabilnost |
samo serijska ekstrakcija, ograničena skalabilnost |
samo serijska ekstrakcija, ograničena skalabilnost |
samo serijska ekstrakcija, ograničena skalabilnost |
samo serijska ekstrakcija, ograničena linearna skalabilnost, vrlo skupo |
Zašto je ultrazvučna ekstrakcija tako efikasna?
Mehanizam intenziviranja ekstrakcije snažnog ultrazvuka uglavnom se pripisuje fenomenu akustične kavitacije. Ultrazvučna kavitacija uzrokuje sudare između čestica botaničke biomase, što rezultira interpartikularnim frakcioniranjem i smanjenjem veličine čestica. Kada se kavitacijski mjehurići kolabiraju na površini biljnih čvrstih tvari, erozija i sonoporacija dodatno povećavaju površinu čestica. Time intenzivirani prijenos mase olakšava oslobađanje molekula kao što su proteini, lipidi, šećeri, vitamini, antioksidansi, fitokemikalije i dijetalna vlakna. Ultrazvučno generirane posmične sile poboljšavaju prodiranje rastvarača u ćelijski matriks botaničke materije i poboljšavaju propusnost ćelijskih membrana, respektivno. Ovi mehanizmi snage ultrazvuka su odgovorni za značajno intenziviranje procesa postignuto kada se ultrazvučna metoda primjenjuje za botaničku ekstrakciju.
- visoki prinosi
- ekstrakti vrhunskog kvaliteta
- visoko efikasan, brz proces
- niski operativni troškovi
- ponovljivi rezultati
- linearnu skalabilnost
- jednostavno & siguran rad
- robusnost
Dobijte tehničke informacije o Hielscher ultrazvučnim ekstraktorima i njihovim prednostima!
Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne ekstraktore visokih performansi za serijsku i kontinuiranu obradu u bilo kojoj proizvodnoj skali. Pored najviših tehničkih standarda i izuzetne robusnosti i rada 24/7/365 za visoko efikasan rad, Hielscher ultrasonikatori su laki i pouzdani za rukovanje. Visoka efikasnost, pametan softver, intuitivan meni, automatsko protokoliranje podataka i daljinsko upravljanje pretraživačem samo su neke od karakteristika koje izdvajaju Hielscher ekstraktore od druge opreme za ekstrakciju.
Prednosti Hielscher ultrazvučnih ekstraktora
Efikasnost
- Veći prinosi
- Brzi proces ekstrakcije – u roku od nekoliko minuta
- Ekstrakti visokog kvaliteta – blaga, netermalna ekstrakcija
- Zeleni rastvarači (voda, etanol, glicerin, biljna ulja itd.)
Jednostavnost
- Plug 'n’ igrati – Postavite i trenirajte u roku od nekoliko sati
- Visoka propusnost – Za veliku proizvodnju ekstrakta
- Serijski ili kontinuirani inline rad
- Jednostavno podešavanje – Podržava više napona i samo četiri crijeva
- Pokretno
- Linearno povećanje – dodajte još jedan ultrazvučni sistem paralelno da povećate kapacitet
- Daljinsko praćenje i kontrola – preko PC-a, pametnog telefona ili tableta
- Nije potreban nadzor procesa – Postavite i pokrenite
- Visoke performanse – dizajnirano za kontinuiranu proizvodnju 24 sata dnevno
- Robusnost i nisko održavanje
- Visoka kvaliteta – projektovana i izgrađena u Nemačkoj
- Brzo učitavanje i istovar između serija
- lako se čisti
Sigurnost
- Jednostavan i siguran za pokretanje
- Ekstrakcija bez rastvarača ili na bazi rastvarača (voda, etanol, biljna ulja, glicerin, itd.)
- Nema visokih pritisaka i temperatura
- Dostupni su sistemi otporni na eksploziju sa ATEX certifikatom
- Jednostavna za upravljanje (takođe putem daljinskog upravljača)
Rastvarači za ultrazvučnu ekstrakciju
Odaberite idealno otapalo za vaš proces ekstrakcije: voda, mješavina vode i alkohola, izopropil alkohol, heksan, etanol, metanol, butan, biljna ulja, glicerin,
netoksična otapala kao i bilo koja druga standardna otapala su kompatibilna sa ultrazvučnom ekstrakcijom.
Ultrazvučna ekstrakcija hladnom vodom: Iako je voda tehnički rastvarač, takozvani univerzalni rastvarač, ekstrakcija na bazi vode se općenito smatra ekstrakcijom bez rastvarača. Ultrazvučna ekstrakcija bez rastvarača ne zahtijeva nikakve strane tvari. Mulj vode i biljnog materijala se obrađuje ultrazvukom kako bi se razbili ćelijski zidovi biljke tako da se bioaktivni molekuli oslobađaju u vodu (rastvarač). Sonikacija je čista mehanička metoda, koja kemijski ne mijenja sirovinu i ekstrakt. Stoga je ultrazvučna ekstrakcija poželjna tehnika za proizvodnju visokokvalitetnih biljnih ekstrakata.
Ultrasonikator tipa sonde UIP1000hdT sa mešalicom za proizvodnju biljnih ekstrakata kao što su kanabinoidi (npr. CBD, THC, CBG)
Tabela ispod daje vam indikaciju približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih ekstraktora (serijska i protočna obrada):
| Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| N / A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| N / A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Industrijska instalacija ultrazvučnog ekstraktora UIP4000hdT za proizvodnju biljnih ekstrakata.
Hielscher Ultrasonics proizvodi i isporučuje ultrazvučne ekstraktore visokih performansi za laboratorijske, pilotske i industrijske razmjere.
Literatura / Reference
- 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.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi lab to industrijska veličina.