Ultrazvučna Soxhlet ekstrakcija

Ultrazvuk poboljšava konvencionalnu Soxhlet ekstrakciju. Ultrazvučno potpomognuta Soxhlet, također poznata kao Sono-Soxhlet, ekstrakcija dovodi do većih prinosa i kraćeg vremena ekstrakcije. Sonikatori tipa Hielscher sonde mogu se lako integrirati u bilo koji klasični Soxhletov ekstraktor.

Soxhlet ekstrakcija pomoću ultrazvuka

Soxhlet ekstrakcija je često korištena metoda ekstrakcije čvrsta-tečnost koja se koristi u sintetičkoj ili analitičkoj laboratoriji i potrebna je kada željeno jedinjenje pokazuje samo ograničenu rastvorljivost u rastvaraču, a nečistoća je nerastvorljiva u tom rastvaraču. Ukratko, princip rada Soxhlet ekstrakcije može se opisati kao refluks na bazi rastvarača.
Ultrazvuk je uspješno integriran u Soxhlet ekstrakciju radi povećanja prinosa i skraćenja trajanja. Kada je Soxhlet ekstrakcija završena, rastvarač se uklanja (npr. pomoću rotacionog isparivača).

Problemi s konvencionalnom Soxhlet ekstrakcijom:

Tradicionalna Soxhlet ekstrakcija ima velike nedostatke zbog dugog trajanja ekstrakcije i velike količine korištenog otapala. Nadalje, konvencionalnom Soxhletovom ekstraktoru nedostaje miješanje. Za ubrzanje procesa ekstrakcije potrebno je miješanje. Kako konvencionalni Soxhlet ekstraktori koriste velike količine rastvarača, naknadno isparavanje i koncentracija zahtijevaju puno energije. Na kvalitet ekstrakta često negativno utječe dugo vrijeme zadržavanja ekstrahiranih spojeva u zagrijanoj sijalici Soxhletovog postrojenja za ekstrakciju. Termo-labilna ciljna jedinjenja se razlažu jer je materijal tokom dugog trajanja ekstrakcije izložen toploti tačke ključanja rastvarača.

Rješenje: Ultrazvučna Soxhletova ekstrakcija

Snažan ultrazvuk povećava prijenos mase između uzorka i rastvarača. Zbog toga je potrebno manje rastvarača. Trajanje ekstrakcije je drastično skraćeno tako da ekstrakti nisu izloženi dugom izlaganju toploti. Time se izbjegava ili barem značajno smanjuje neželjena termička razgradnja ekstrakta.
Ultrazvuk se može lako integrirati u Soxhlet postavku za ekstrakciju – bilo uvođenjem ultrazvučnog roga (sonde, sonotrode) u Soxhletovu komoru ili sonikacijom Soxhletove komore indirektno kroz zid posude. Ultrazvučna Soxhlet ekstrakcija – poznat i kao Sono-Soxhlet – rezultira većim prinosima u kraćem vremenu ekstrakcije pod blažim uslovima ekstrakcije.

Industrijske instalacije Sono-Soxhlet i Sono-Clevenger sa Sonicator UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020.)

“Ultrazvuk kao metoda ekstrakcije je efikasna tehnika u poređenju sa metodama refluksa za ekstrakciju organskih u tragovima iz tla i sedimenata. Pokazalo se da ultrazvučne tehnike ekstrakcije stvaraju uporedive ili čak veće količine (Song et al., 2002) ugljovodonika od drugih tehnika ekstrakcije […]. Ovisno o vrsti zagađivača i matrice, ultrazvuk može imati prednost bržeg vremena ekstrakcije. Optimizacija parametara ultrazvučne ekstrakcije, uključujući tip rastvarača ili sastav rastvarača, vreme ekstrakcije, opterećenje uzorka i sadržaj vode je potrebna mnogo puta za efikasnije i ponovljive ekstrakcije (Berset et al., 1999). Tehnike ultrazvučne obrade obično pružaju relativno jeftinu metodu, koristeći male količine organskog rastvarača bez potrebe za složenim staklenim posuđem i instrumentima.”
[Oluseyi et al. 2011]

Prednosti Sono-Soxhlet ekstrakcije

Sono-Soxhlet ekstrakcija je varijanta tradicionalne Soxhlet tehnike ekstrakcije koja uključuje ultrazvuk visokog intenziteta za poboljšanje procesa ekstrakcije. Sono-Soxhlet tehnika nudi nekoliko prednosti, podržanih naučnim istraživanjima i studijama, koje uključuju:

• Povećana efikasnost ekstrakcije: Sono-Soxhlet ekstrakcija povećava efikasnost ekstrakcije razbijanjem ćelijskih zidova biljnog materijala ili drugih matrica uzoraka. Akustična kavitacija stvorena intenzivnim ultrazvučnim valovima poboljšava prijenos mase i poboljšava prodiranje rastvarača u uzorak, čime se povećava prinos ekstrahiranih spojeva.
• Smanjeno vrijeme ekstrakcije: Sono-Soxhlet ekstrakcija značajno smanjuje vrijeme ekstrakcije u odnosu na konvencionalnu Soxhlet ekstrakciju. Kako ultrazvuk pospješuje brži prijenos mase i difuziju, ekstrakcija analita i biljnih spojeva zahtijeva samo kratak tretman. Kraće trajanje ekstrakcije znači i veći kapacitet protoka.
• Manja potrošnja rastvarača: Kombinacija Soxhletove i ultrazvučne ekstrakcije rezultira smanjenom potrošnjom otapala. Ovo ne samo da doprinosi uštedi, već i minimizira uticaj na životnu sredinu.
• Svestranost primjene: Sono-Soxhlet ekstrakcija je svestrana i može se primijeniti na širok raspon matrica uzoraka, uključujući biljne materijale, prehrambene proizvode, polimere i uzorke okoliša. Njegova prilagodljivost čini ga vrijednim alatom u različitim naučnim oblastima, kao što su fitohemija, hemija i analiza životne sredine.
• zelena hemija: Sono-Soxhlet ekstrakcija usklađena je s principima zelene kemije smanjenjem otpada i potrošnje energije. Njegova efikasnost i smanjena upotreba rastvarača doprinose ekološki prihvatljivijim procesima ekstrakcije.

Ovi korisni aspekti Sono-Soxhlet ekstrakcije doprinose poboljšanoj efikasnosti procesa, vremenskoj i energetskoj efikasnosti, kao i ekološkoj prihvatljivosti. Glavne prednosti Sono-Soxhlet ekstrakcije zasnivaju se na povećanoj efikasnosti ekstrakcije, smanjenom vremenu obrade, nižoj potrošnji rastvarača, svestranosti i doprinosu zelenoj hemiji.
Iskoristite prednost ultrazvučno poboljšane Soxhlet ekstrakcije i kontaktirajte nas za više informacija!

Literatura / Reference