Ultrasonication nadmašuje druge metode ekstrakcije po brzini
Brza procedura ultrazvučne ekstrakcije i iz toga rezultirajuća ušteda vremena u proizvodnji ekstrakta jedna su od mnogih prednosti ultrazvučne ekstrakcije bioaktivnih spojeva iz biljaka. Ultrazvučna ekstrakcija je naučno upoređena sa alternativnim tehnikama ekstrakcije kao što su superkritična ekstrakcija CO2, maceracija, toplotni refluks, Soxhlet ili mikrotalasna ekstrakcija, a rezultati istraživanja dokazuju značajnu prednost ultrazvučne obrade u pogledu brzine i prinosa ekstrakcije.
Ultrasonication kao brza ekstrakcija
Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih jedinjenja je poznata po svojim visokim prinosima, visokokvalitetnim ekstraktima, kratkom vremenu ekstrakcije, maloj potrošnji energije i sposobnosti rada sa veoma blagim rastvaračima. Svi ovi faktori doprinose izvanrednoj ukupnoj efikasnosti ultrazvučne ekstrakcije bioaktivnih sastojaka iz biljnog materijala.
U nastavku možete pronaći izbor izvještaja o znanstvenim istraživanjima u kojima se ultrazvučna ekstrakcija (također ultrazvučna ekstrakcija? UAE) upoređeni su s drugim tehnikama ekstrakcije kao što su maceracija, Soxhlet, toplinski refluks, superkritični CO2i mikrovalna ekstrakcija.
Ultrasonikator UP400St za brzu ekstrakciju biljaka u batch modu
| Aplikacija za ekstrakciju | Vrijeme ultrazvučne ekstrakcije | Vrijeme alternativnog metoda ekstrakcije | Dodatne informacije | Izvor |
|---|---|---|---|---|
| Ekstrakcija antocijana iz bobica mirte | 5 min | 15 min mikrovalna |
Ultrasonicator UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Boldo ostaviti ekstrakciju | 5-30 min | 15-90 min maceracija |
ultrasonikator UIP1000hdT “We can see that from 5 to 30 min of sonication, the yield is equivalent to the yield of conventional maceration at 15 to 90 min: UAE requires a third of the time to extract the soluble material of the leaves in conventional maceration.” |
Petigny et al., 2013 |
| Ekstrakcija ukupnih fenola i flavonoida iz žalfije | 11 min | 30 min konvencionalna ekstrakcija sa šejkerom u vodenom kupatilu na 60ºC |
ultrazvučni ekstraktori UP100H, UP400S |
Dent i dr., 2015 |
| Ekstrakcija polifenola iz listova masline | 21 min | 60min konvencionalna ekstrakcija refluksa toplote |
Ultrasonicator UP400S | Dobrinčić i dr., 2020 |
| Ekstrakcija bioaktivnih fenola iz listova Malve sylvestris | 49 min 48°C pri 110W |
5 h miješano izvlačenje sloja na 150 o/min |
Ultrasonicator UP200S HPLC analiza je pokazala da je koncentracija bioaktivnih fenola značajno porasla (p≺0,05) ispod optimalnog UAE uslovima. |
Bimakr i dr., 2017 |
| Ekstrakcija lipida iz sjemena zimske dinje (Benincasa hispida). | ∼36 min | Superkritična ekstrakcija ugljičnog dioksida u kombinaciji s tehnikom promjene pritiska (SCE-PST) (∼50 min), superkritični CO2 (∼97 min), i konvencionalna Soxhlet ekstrakcija (∼360 min) | Poređenje superkritičnog ugljičnog dioksida (sCO2), ekstrakcija uz pomoć ultrazvuka (UAE), superkritična ekstrakcija ugljičnog dioksida u kombinaciji s tehnikom promjene pritiska (SCE-PST) i Soxhlet ekstrakcija pokazuje da je UAE najefikasnija i najbrža tehnika ekstrakcije. | Bimakr i dr. (2015) |
Poređenje superkritičnog ugljičnog dioksida (sCO2), ekstrakcija uz pomoć ultrazvuka (UAE), superkritična ekstrakcija ugljičnog dioksida u kombinaciji s tehnikom promjene pritiska (SCE-PST) i Soxhletova ekstrakcija to pokazuje UAE je najefikasnija i najbrža tehnika ekstrakcije.
- Visoka efikasnost ekstrakcije
- Vrhunski prinosi ekstrakcije
- Brzi proces
- Niske temperature
- Pogodno za ekstrakciju termolabilnih jedinjenja
- Kompatibilan sa bilo kojim rastvaračem
- Niska potrošnja energije
- Tehnika zelene ekstrakcije
- Jednostavan i siguran rad
- Niski investicijski i operativni troškovi
- 24/7 rad u teškim uslovima
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi za ekspresnu izolaciju spojeva
Hielscher’s state-of-the-art ultrasonic equipment enable for a rapid extraction of high-quality bio-molecules from plants. Full control over the process parameters such as amplitude, temperature, pressure and energy input allow for the most efficient and mildest extraction conditions producing undamaged, highly bioactive extracts. Optimizing ultrasonic extraction parameters such as raw material particle size, solvent type, solid-to-solvent ratio, and extraction time can be optimized for highest efficiency and best overall results. Since ultrasonic extraction is a non-thermal extraction method, thermal degradation of the bioactive ingredients can be avoided resulting in superior extract quality.
Sve u svemu, prednosti kao što su visok prinos, kratko vrijeme ekstrakcije, niska temperatura ekstrakcije i smanjeni zahtjevi za rastvaračem čine ultrazvuk poželjnim metodom ekstrakcije.
Ultrasoniction nadmašuje mikrovalnu u ekstrakciji antocijana iz bobica mirte. Sonikacija je tri puta brža od ekstrakcije u mikrotalasnoj pećnici.
Poređenje ultrazvučnog i konvencionalnog sa šejkerom u vodenom kupatilu pokazuje značajno smanjeno vrijeme ekstrakcije ukupnih fenola i flavonoida iz žalfije kada se koristi ultrazvučna ekstrakcija. Ultrazvučna ekstrakcija zahteva samo jednu trećinu vremena ekstrakcije sa šejkerom u vodenom kupatilu.
Ultrazvučna ekstrakcija: uspostavljena u laboratoriji i industriji
Ultrazvučna ekstrakcija se široko primjenjuje za ekstrakciju bilo koje vrste bioaktivnog spoja iz biljaka, gljivica, algi, bakterija i stanica sisara. Ultrazvučna ekstrakcija je uspostavljena kao jednostavna, isplativa i visoko efikasna koja nadmašuje druge tradicionalne tehnike ekstrakcije većim prinosima ekstrakcije i kraćim trajanjem obrade.
Sa dostupnim laboratorijskim, stonim i potpuno industrijskim ultrazvučnim sistemima, ultrazvučna ekstrakcija je danas dobro uspostavljena i pouzdana tehnologija. Hielscher ultrazvučni ekstraktori instalirani su širom svijeta u industrijskim postrojenjima za preradu za proizvodnju bioaktivnih spojeva prehrambene i farmaceutske kvalitete.
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
| 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!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za primjene miješanja, disperzije, emulgiranja i ekstrakcije u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
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 koje vrijedi znati
Princip rada ultrazvučne ekstrakcije
Ultrazvučna ekstrakcija je široko korištena metoda za izolaciju i odvajanje bioaktivnih komponenti iz biljnih materijala. Budući da je sonikacija kompatibilna sa bilo kojom vrstom rastvarača, ultrazvučna ekstrakcija se može optimalno dizajnirati u pogledu bioaktivnih jedinjenja (tj. ciljanih jedinjenja), njihovog polariteta, rastvorljivosti, osetljivosti na toplotu i drugih faktora. Prilagođavajući proces ultrazvučne obrade specifično određenom spoju ili raznim spojevima, može se odabrati najidealnija postavka kako bi se dobio ekstrakt izuzetno visokog kvaliteta.
Ultrazvučni talasi spojeni u tečnost ili kašu stvaraju intenzivne vibracije i akustičnu kavitaciju. Akustična ili ultrazvučna kavitacija određena je lokalnim ekstremno visokim razlikama tlaka, posmičnim silama i mlazovima tekućine. Ove sile razbijaju ćelijske zidove, ometaju biljne ćelije i intenziviraju prenos mase između unutrašnjosti ćelije i rastvarača. Na taj način, bioaktivni sastojci se efikasno oslobađaju u okolni rastvarač, odakle se ciljni molekuli mogu lako izolovati i prečistiti (npr. isparavanjem na rotoru, parnom destilacijom ili HPLC).
Ultrazvučna ekstrakcija iz biljnih ćelija: mikroskopski poprečni presek (TS) pokazuje mehanizam delovanja tokom ultrazvučne ekstrakcije iz ćelija (uvećanje 2000x)
[izvor: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi lab to industrijska veličina.