Superkritična fluidna ekstrakcija poboljšana snažnim ultrazvukom
Ultrazvučna ekstrakcija, samostalno ili u kombinaciji s alternativnim metodama ekstrakcije, kao što su ekstrakcija otapalom ili superkritični CO2 ekstraktori, uspješno se koristi za ekstrakciju punog spektra kanabinoida iz biljke kanabisa (konoplje i marihuane). U marihuani je glavni kanabinoidni sastojak Δ9-tetrahidrokanabinol (Δ9-THC) sa svojim dobro poznatim psihotropnim učincima. Drugi važni kanabinoidi s manjom psihotropnom aktivnošću ili bez nje mogu se naći i u konoplji i u marihuani, a obuhvataju kanabidiolnu kiselinu (CBDA), kanabidiol (CBD), kanabigerol (CBG), kanabihromen (CBC), kanabinol (CBN) i kanabiciklol (CBL), zajedno s drugim povezanim C19 homolozima.
Ultrazvučno poboljšana superkritična CO2 ekstrakcija
Kombinacija snažnog ultrazvuka i ekstraktora sa superkritičnim fluidom (SFE) vrlo je učinkovita i čista metoda za ubrzavanje i poboljšanje procesa prijenosa mase. Prijenos mase između sirovine (npr. biljnog materijala poput listova, cvjetova, pupoljaka itd.) i otapala (npr. superkritični CO2) ograničavajući je faktor u procesima ekstrakcije. Zbog ograničenog prijenosa mase smanjuje se učinkovitost ekstrakcije. Da bi se nadoknadila nedostajuća učinkovitost, mora se ili produžiti vrijeme ekstrakcije ili žrtvovati prinos ekstrakcije.
Snažna ultrazvučna obrada dobro je dokazana tehnologija za intenziviranje sporih reakcija poboljšanjem prijenosa mase između dvije faze. Intenzivnim vibracijama, smičnim silama i miješajućim turbulencijama snažan ultrazvuk izlaže sirovinu za ekstrakciju otapalu znatno većom brzinom. To rezultira boljim prinosima ekstrakcije i kraćim vremenom ekstrakcije. Ultrazvučna obrada povećava učinkovitost ekstrakcije svake vrste ekstraktora sa superkritičnim fluidom:
- povećanjem prinosa
- skraćivanjem vremena ekstrakcije
- smanjenjem potrebnog pritiska
- poboljšanjem ukupnog proizvodnog kapaciteta
UIP2000hdT ultrazvučni ekstraktor može se prirubnički spojiti na superkritični CO
Ultrazvučno pojačavanje prijenosa mase u procesima ekstrakcije superkritičnim CO2 može se lako ostvariti ugradnjom visokoučinkovite ultrazvučne sonde, kao što je Cascatrode, u ekstraktor sa superkritičnim fluidom. Sonde Hielscher Ultrasonics (poznate i kao ultrazvučni rogovi, sonotrode) mogu se povezati putem standardnog prirubničkog brtvljenja i kompatibilne su sa swedge lock konektorima. Time su ugradnja i rad jednostavni i sigurni. Kao i svi Hielscher ultrazvučni uređaji, poznati po robusnosti i kontinuiranom radu, jednom ugrađen sistem zahtijeva malo održavanja.
Hielscher ultrazvučni uređaji i sonde dostupni su za
- ekstraktore sa superkritičnim fluidom malog mjerila / laboratorijske ekstraktore
- poluindustrijsko mjerilo
- industrijsko mjerilo
Ultrazvučni ekstraktor ugrađen u sistem sa superkritičnim CO2 radi poboljšanja prijenosa mase. Time se povećava prinos ekstrakcije te smanjuju vrijeme i temperatura ekstrakcije.
slika i studija: Hu i sur. 2007
Studija slučaja ultrazvučno poboljšane superkritične CO2 ekstrakcije
Ekstrakcija đumbira: Balachandran i sur. (2006) istraživali su učinkovitost ultrazvučno potpomognute ekstrakcije superkritičnim CO2 pomoću Hielscher ultrazvučnog uređaja UIP500hdT. Proučavali su utjecaj ultrazvuka na superkritičnu ekstrakciju koristeći liofilizirani đumbir. „Prinos ljutih spojeva iz đumbira značajno se povećava pod utjecajem ultrazvuka, s poboljšanjima do 30% pred kraj perioda ekstrakcije.“ (Balachandran i sur. 2006)
Saznajte više o ultrazvučnoj ekstrakciji đumbira!
FESEM snimci čestica đumbira. (A) Eksperimenti bez ultrazvučne obrade, (B) eksperimenti s ultrazvučnom obradom pomoću uređaja UIP500hdT .
Slika i studija: Balachandran i sur. 2006
- intenzivirati prijenos mase tokom SFE-a
- povećati prinose ekstrakta
- ubrzati SFE ekstrakciju
- lako podnositi visoke pritiske
- obrađivati razne sirovine
- biti naknadno ugrađeni u postojeće SFE sisteme
- biti fleksibilno instalirani
- biti precizno kontrolirani
- biti daljinski kontrolirani
- biti sigurno korišteni
Snažni ultrazvučni ekstraktori za superkritičnu fluidnu ekstrakciju
Hielscher ultrazvučni uređaji mogu se lako ugraditi u bilo koji uobičajeni superkritični CO2 ekstraktor radi poboljšanja prijenosa mase i time povećanja prinosa ekstrakcije.
Ultrazvučne sonde tipa CascatrodeTM posebno su pogodne za integraciju u CO2 ekstraktor, jer Hielscher kaskatrode nude veliku površinu koja emituje snažnu kavitaciju u velike spremnike CO2 sistema za ekstrakciju i tako mogu lako obrađivati velike zapremine. Robusni i pouzdani industrijski ultrazvučni procesori kompanije Hielscher Ultrasonics mogu pružiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano koristiti u radu 24/7. Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Pouzdan kontinuirani rad pri visokim amplitudama, kao i robusnost i malo održavanje Hielscher ultrazvučnih ekstraktora, čine ih idealnom opremom za ugradnju u istraživačko-razvojne i komercijalne superkritične / subkritične CO2 ekstraktore.
- kontinuirano visoke performanse
- rad 24/7/365
- precizna kontrola procesa
- robusnost
- malo održavanja
- siguran i jednostavan za upotrebu
- daljinska kontrola putem preglednika
Tabela u nastavku daje orijentacijski prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Zapremina šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200St, UP400St |
| 0,1 do 8L | 0,2 do 2L/min | UIP500hdT |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Literatura / reference
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry
Volume 13, Issue 6, Sept. 2006. 471-479. - Yanxiang Gao, Bence Nagy, Xuan Liu, Béla Simándi, Qi Wang (2009): Supercritical CO2 extraction of lutein esters from marigold (Tagetes erecta L.) enhanced by ultrasound. The Journal of Supercritical Fluids. Volume 49, Issue 3, 2009. 345-350.
- E. Riera, A. Blanco, J. García, J. Benedito, A. Mulet, J. A. Gallego-Juárez, M. Blasco (2010): High-power ultrasonic system for the enhancement of mass transfer in supercritical CO2 extraction processes. Ultrasonics, 50, 2010, 306-309.
- Ai-jun Hu, Shuna Zhao, Hanhua Liang, Tai-qiu Qiu, Guohua Chen (2007): Ultrasound assisted supercritical fluid extraction of oil and coixenolide from adlay seed. Ultrasonics Sonochemistry Volume 14, Issue 2, Feb. 2007. 219-224.
Visokoučinkoviti ultrazvuk! Asortiman proizvoda kompanije Hielscher pokriva puni spektar, od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sistema.