Ultrazvučna obrada nadmašuje druge metode ekstrakcije brzinom
Brz postupak ultrazvučne ekstrakcije i iz toga proizašla ušteda vremena u proizvodnji ekstrakata jedna su od mnogih prednosti ultrazvučne ekstrakcije bioaktivnih spojeva iz biljaka. Ultrazvučna ekstrakcija naučno je poređena s alternativnim tehnikama ekstrakcije, kao što su ekstrakcija superkritičnim CO2, maceracija, ekstrakcija refluksom, Soxhletova ili mikrovalna ekstrakcija, a rezultati istraživanja dokazuju značajnu prednost ultrazvučne obrade u pogledu brzine ekstrakcije i prinosa.
Ultrazvučna obrada kao brz postupak ekstrakcije
Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih spojeva poznata je po visokim prinosima, ekstraktima visokog kvaliteta, kratkom vremenu ekstrakcije, niskoj potrošnji energije i mogućnosti rada s vrlo blagim otapalima. Svi ovi faktori doprinose izvanrednoj ukupnoj efikasnosti ultrazvučne ekstrakcije bioaktivnih sastojaka iz biljnih materijala.
Ispod možete pronaći izbor naučnih istraživačkih izvještaja u kojima je ultrazvučna ekstrakcija (također ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom / UAE) poređena s drugim tehnikama ekstrakcije, kao što su maceracija, Soxhletova ekstrakcija, ekstrakcija refluksom, ekstrakcija superkritičnim CO2 i mikrovalna ekstrakcija.
Ultrazvučni uređaj UP400St za brzu ekstrakciju botaničkih materijala u šaržnom režimu
| Primjena ekstrakcije | Vrijeme ultrazvučne ekstrakcije | Vrijeme alternativne metode ekstrakcije | Dodatne informacije | Izvor |
|---|---|---|---|---|
| Ekstrakcija antocijana iz bobica mirte | 5 min | 15 min mikrovalna |
ultrazvučni uređaj UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Ekstrakcija lista boldo | 5-30 min | 15-90 min maceracija |
ultrazvučni uređaj UIP1000hdT “Vidimo da je od 5 do 30 min ultrazvučne obrade prinos jednak prinosu konvencionalne maceracije od 15 do 90 min: UAE zahtijeva trećinu vremena za ekstrakciju topivog materijala listova u odnosu na konvencionalnu maceraciju.” |
Petigny et al., 2013 |
| Ekstrakcija ukupnih fenola i flavonoida iz kadulje | 11 min | 30 min konvencionalna ekstrakcija pomoću treskalice u vodenoj kupelji na 60ºC |
ultrazvučni ekstraktori UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Ekstrakcija polifenola iz lista masline | 21 min | 60min konvencionalna ekstrakcija refluksom |
ultrazvučni uređaj UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Ekstrakcija bioaktivnih fenolnih spojeva iz listova Malva sylvestris | 49 min 48°C pri 110W |
5 h ekstrakcija u miješanom sloju pri 150 rpm |
Ultrazvučni uređaj UP200S HPLC analiza je pokazala da se koncentracija bioaktivnih fenolnih spojeva značajno povećala (p≺0,05) pod optimalnim UAE uslovima. |
Bimakr et al., 2017 |
| Ekstrakcija lipida iz sjemenki zimske dinje (Benincasa hispida) | ∼36 min | Ekstrakcija superkritičnim ugljik-dioksidom u kombinaciji s tehnikom promjenjivog pritiska (SCE-PST) (∼50 min), superkritični CO2 (∼97 min) i konvencionalna Soxhletova ekstrakcija (∼360 min) | Poređenje superkritičnog ugljik-dioksida (sCO2), ekstrakcije potpomognute ultrazvukom (UAE), ekstrakcije superkritičnim ugljik-dioksidom u kombinaciji s tehnikom promjenjivog pritiska (SCE-PST) i Soxhletove ekstrakcije pokazuje da je UAE najefikasnija i najbrža tehnika ekstrakcije. | Bimakr et al. (2015) |
Poređenje superkritičnog ugljik-dioksida (sCO2), ekstrakcije potpomognute ultrazvukom (UAE), ekstrakcije superkritičnim ugljik-dioksidom u kombinaciji s tehnikom promjenjivog pritiska (SCE-PST) i Soxhletove ekstrakcije pokazuje da je UAE najefikasnija i najbrža tehnika ekstrakcije.
- Visoka efikasnost ekstrakcije
- Vrhunski prinosi ekstrakcije
- Brz proces
- Niske temperature
- Pogodno za ekstrakciju termolabilnih spojeva
- Kompatibilno s bilo kojim otapalom
- Niska potrošnja energije
- Zelena tehnika ekstrakcije
- Jednostavan i siguran rad
- Niski investicioni i operativni troškovi
- Rad 24/7 u zahtjevnim uslovima
Visokoučinkoviti ultrazvučni ekstraktori za ekspresnu izolaciju spojeva
Najsavremenija ultrazvučna oprema kompanije Hielscher omogućava brzu ekstrakciju visokokvalitetnih biomolekula iz biljaka. Potpuna kontrola nad procesnim parametrima, kao što su amplituda, temperatura, pritisak i unos energije, omogućava najefikasnije i najblaže uslove ekstrakcije, čime se dobijaju neoštećeni, visokobioaktivni ekstrakti. Parametri ultrazvučne ekstrakcije, kao što su veličina čestica sirovine, vrsta otapala, omjer čvrste tvari i otapala te vrijeme ekstrakcije, mogu se optimizirati za postizanje najviše efikasnosti i najboljih ukupnih rezultata. Budući da je ultrazvučna ekstrakcija netermička metoda ekstrakcije, termička razgradnja bioaktivnih sastojaka može se izbjeći, što rezultira vrhunskim kvalitetom ekstrakta.
Ukupno gledano, prednosti kao što su visok prinos, kratko vrijeme ekstrakcije, niska temperatura ekstrakcije i smanjene potrebe za otapalom čine ultrazvučnu obradu poželjnom metodom ekstrakcije.
Ultrazvučna obrada nadmašuje mikrovalnu ekstrakciju u ekstrakciji antocijana iz bobica mirte. Ultrazvučna obrada je tri puta brža od mikrovalne ekstrakcije.
Poređenje ultrazvučne i konvencionalne ekstrakcije pomoću treskalice u vodenoj kupelji pokazuje značajno skraćeno vrijeme ekstrakcije ukupnih fenola i flavonoida iz kadulje kada se koristi ultrazvučna ekstrakcija. Ultrazvučna ekstrakcija zahtijeva samo trećinu vremena ekstrakcije u odnosu na treskalicu u vodenoj kupelji.
Ultrazvučna ekstrakcija: uspostavljena u laboratoriju i industriji
Ultrazvučna ekstrakcija široko se primjenjuje za ekstrakciju bilo koje vrste bioaktivnih spojeva iz biljnih materijala, gljiva, algi, bakterija i ćelija sisara. Ultrazvučna ekstrakcija uspostavila se kao jednostavna, isplativa i vrlo efikasna tehnika koja nadmašuje druge tradicionalne tehnike ekstrakcije višim prinosima ekstrakcije i kraćim trajanjem obrade.
Uz laboratorijske, stolne i potpuno industrijske ultrazvučne sisteme koji su lako dostupni, ultrazvučna ekstrakcija danas je dobro uspostavljena i pouzdana tehnologija. Ultrazvučni ekstraktori kompanije Hielscher instalirani su širom svijeta u industrijskim pogonima za proizvodnju bioaktivnih spojeva za prehrambenu i farmaceutsku primjenu.
Tabela ispod daje vam orijentaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Zapremina šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 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 od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za primjene miješanja, dispergiranja, emulgiranja i ekstrakcije u laboratorijskom, pilot i industrijskom mjerilu.
Literatura / reference
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- 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.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Činjenice vrijedne znanja
Princip rada ultrazvučne ekstrakcije
Ultrazvučna ekstrakcija je široko korištena metoda za izolaciju i odvajanje bioaktivnih komponenti iz biljnih materijala. Budući da je ultrazvučna obrada kompatibilna s bilo kojom vrstom otapala, postupak ultrazvučne ekstrakcije može se optimalno osmisliti s obzirom na bioaktivne spojeve (tj. ciljane spojeve), njihovu polarnost, topivost, osjetljivost na toplotu i druge faktore. Prilagođavanjem procesa ultrazvučne obrade određenom spoju ili različitim spojevima može se odabrati najidealnija postavka kako bi se dobio ekstrakt izuzetno visokog kvaliteta.
Ultrazvučni talasi uvedeni u tečnost ili suspenziju stvaraju intenzivne vibracije i akustičnu kavitaciju. Akustična, tj. ultrazvučna kavitacija određena je lokalno nastalim izrazito visokim razlikama u pritisku, smičnim silama i mlazevima tečnosti. Te sile razaraju ćelijske zidove, razgrađuju biljne ćelije i pojačavaju prijenos mase između unutrašnjosti ćelije i otapala. Na taj se način bioaktivni sastojci efikasno oslobađaju u okolno otapalo, iz kojeg se ciljani molekuli mogu lako izolovati i prečistiti (npr. rotacionim uparavanjem, destilacijom vodenom parom ili HPLC-om).
Ultrazvučna ekstrakcija iz biljnih ćelija: mikroskopski poprečni presjek (TS) prikazuje mehanizam djelovanja tokom ultrazvučne ekstrakcije iz ćelija (uvećanje 2000x)
[izvor: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore od laboratorijske do industrijske veličine.