Extrakce hexanem s vyšší účinností díky ultrasonikaci

Ultrasonikace sondového typu může zlepšit konvenční extrakci hexanem tím, že proces intenzifikuje a výrazně zefektivní. Ultrazvuková extrakce zlepšuje přenos hmoty a narušuje buňky, čímž uvolňuje cílové bioaktivní látky do rozpouštědla, což vede k vyšším výtěžkům extrakce ve srovnání se samotnými konvenčními metodami. Extrakce za pomoci ultrazvuku je vysoce účinná při zvyšování výtěžku extrakce oleje, včetně řepkového a lněného oleje, a vede k vysoce kvalitnímu složení mastných kyselin a vyššímu obsahu bioaktivních složek.

Extrakce hexanem zlepšená výkonovým ultrazvukem

Ultrazvuková extrakce je metoda intenzifikace procesů, která může výrazně zlepšit procesy extrakce pevná látka-kapalina a extrakce rozpouštědlem.

Omezení konvenční extrakce hexanem

Extrakce hexanem je běžná technika používaná k extrakci organických sloučenin, zejména nepolárních látek, z různých zdrojů, jako jsou rostliny, semena nebo půda. Hexan je uhlovodíkové rozpouštědlo, které je vysoce účinné při rozpouštění a extrakci lipidů, olejů a dalších nepolárních sloučenin. Hexan se k extrakci oleje široce používá díky své schopnosti solubilizovat nepolární sloučeniny (např. oleje), snadné následné separaci oleje a úzkému rozmezí teploty varu (63–69°C).
Účinnost procesů extrakce hexanem se však může výrazně lišit v závislosti na surovině a extrakci: výtěžek extrakce a doba extrakce spolu do značné míry korelují. To znamená, že pro vysoký výtěžek extraktu je nutná delší doba setrvání biomasy v hexanovém rozpouštědle. Dalším omezujícím faktorem je často nedostatečné pronikání hexanu do matrice biomasy. Tuhé buněčné struktury jsou hexanem smáčeny většinou jen na povrchu, zatímco vnitřek buněk přichází do kontaktu s hexanem pouze částečně. Takové nedostatečné pronikání vede k neúplnému procesu extrakce, protože cílové látky, jako jsou lipidy (tj. mastné kyseliny, tuky, oleje), zůstávají uvnitř buněčné matrice.

Řešení: ultrazvukově intenzifikovaná extrakce hexanem

Sonikace sondového typu, známá také jako sonikace ultrazvukovou sondou, je metoda, která využívá vysoce intenzivní ultrazvukové vlny k vytváření bublin akustické kavitace v kapalném médiu. Tyto bubliny rychle kolabují, generují intenzivní lokalizovaná energetická pole a vytvářejí v rozpouštědle mikroturbulence a vysoké smykové síly.
Díky těmto ultrazvukem generovaným podmínkám s vysokou hustotou energie může sonikace sondového typu intenzifikovat a zlepšit proces extrakce hexanem několika způsoby:

• Zlepšený přenos hmoty: Sonikace zlepšuje přenos hmoty mezi pevným vzorkem a rozpouštědlem. Mikroturbulence a rychlý kolaps kavitačních bublin vytvářejí silné smykové síly a lokalizované změny tlaku. Tím se narušuje hraniční vrstva kolem pevného vzorku, podporuje se uvolňování cílových sloučenin do rozpouštědla, a tím se zvyšuje účinnost extrakce.
• Zrychlená extrakce: Sonikace urychluje kinetiku extrakce zvětšením kontaktní plochy mezi rozpouštědlem a pevným vzorkem. Kavitační bubliny zajišťují promíchávání a vytvářejí homogenizovanou směs, díky čemuž se rozpouštědlo dostává do těsného kontaktu s celým povrchem pevného materiálu, což vede k vyšším rychlostem extrakce.
• Narušení buněčných struktur: Při extrakcích z rostlinných materiálů může sonikace narušit buněčné struktury, jako jsou buněčné stěny a membrány, a usnadnit tak uvolňování intracelulárních složek. To umožňuje účinnější extrakci lipidů a dalších cílových sloučenin, které mohou být uzavřeny uvnitř buněk.
• Zkrácená doba extrakce: Kombinací zvýšeného přenosu hmoty a zrychlené kinetiky extrakce může sonikace sondového typu výrazně zkrátit dobu extrakce potřebnou k dosažení požadovaného výtěžku. To může být obzvláště výhodné při zpracování velkých objemů vzorků nebo při práci s časově citlivými aplikacemi.

Díky těmto zlepšeným procesním faktorům může ultrasonikace sondového typu výrazně zlepšit extrakci hexanem. Ultrazvukovou extrakci hexanem lze optimalizovat podle konkrétních extrahovaných sloučenin a objemů. Intenzitu ultrazvuku (amplitudu), dobu trvání, teplotu, tlak a uspořádání extrakce lze nastavit tak, aby bylo dosaženo optimálních výtěžků extraktu během zkrácené doby extrakce.

• Olej z řas
• Rostlinné oleje (sójový, lněný, řepkový, slunečnicový, z rýžových otrub atd.)
• Esenciální oleje
• Karyofylen
• Vanilková oleopryskyřice z vanilkových lusků
• Lutein z vaječného žloutku
• Astaxantin z řas
• Odtučňování hmyzu

Ultrazvukově intenzifikovaná Soxhletova extrakce s hexanem jako rozpouštědlem

Ultrazvukově intenzifikovaná Soxhletova extrakce je proces, který kombinuje tradiční Soxhletovu extrakci s ultrazvukovými vlnami za účelem zvýšení účinnosti procesu extrakce. Soxhletova extrakce je postup běžně používaný v laboratořích a při výrobě menších objemů extraktů, jako jsou esenciální oleje nebo určité bioaktivní sloučeniny.
Hexan je pro tento proces běžně používaným rozpouštědlem, protože účinně extrahuje lipidy z různých zdrojů, včetně olejů ze semen, oleje z řas i bioaktivních sloučenin na bázi lipidů. Ultrasonikace narušuje buněčné struktury a podporuje extrakci pevná látka-kapalina zvýšeným přenosem hmoty a uvolňováním sloučenin do rozpouštědla. Díky tomu může rozpouštědlo, jako je hexan, lépe pronikat do pevného materiálu a účinně rozpouštět oleje (lipidy, mastné kyseliny). V důsledku toho se proces extrakce zrychluje a zkracuje se doba potřebná k extrakci požadovaných sloučenin. Použití ultrazvuku navíc může snížit množství potřebného rozpouštědla, čímž se z extrakce stává varianta šetrnější k životnímu prostředí.
 

Ultrazvuková extrakce umožňuje použití mírnějších, netoxických rozpouštědel

Ultrasonikace nejen zlepšuje extrakci hexanem, ale umožňuje také používat mírnější, netoxická rozpouštědla, jako je ethanol, vodný ethanol, voda nebo přírodní hluboce eutektická rozpouštědla (DES, NADES). Vysoce účinná dezintegrace buněk a přenos hmoty zajišťované ultrazvukovými extraktory sondového typu poskytují s mírnějšími rozpouštědly vynikající výsledky. Ultrazvuková extrakce v kombinaci s mírnějšími, netoxickými a ekologičtějšími rozpouštědly tak umožňuje získávat vysoce kvalitní extrakty v potravinářské kvalitě, dosahovat úspor nákladů a realizovat zelený proces extrakce.

Vysoce výkonné ultrazvukové přístroje pro zlepšenou extrakci hexanem

Hielscher Ultrasonics navrhuje, vyrábí a dodává vysoce výkonné ultrazvukové extraktory, které lze snadno integrovat do stávajících zařízení pro extrakci hexanem nebo do Soxhletových extraktorů. Kromě dodávky, instalace a servisní údržby Hielscher poskytuje svým zákazníkům konzultace a provází je testy proveditelnosti, optimalizací procesu a návrhem zařízení až po finální instalaci a uvedení procesu extrakce do provozu.
Hlavními výhodami ultrazvukových přístrojů Hielscher jsou plná kontrola procesu, lineární škálovatelnost a schopnost všech průmyslových ultrazvukových procesorů dosahovat velmi vysokých amplitud. Amplitudy až 200µm lze snadno provozovat nepřetržitě v režimu 24/7. Vysoké amplitudy jsou obzvláště důležité, pokud jde o extrakci tvrdších buněčných struktur, jako jsou semena a jádra.
Náš technický personál a naše plně vybavená procesní laboratoř vám pomohou svými znalostmi a radami!

Návrh, výroba a poradenství – kvalita Made in Germany

Ultrazvukové přístroje Hielscher jsou známé svými nejvyššími standardy kvality a designu. Robustnost a snadná obsluha umožňují bezproblémovou integraci našich ultrazvukových přístrojů do průmyslových zařízení. Ultrazvukové přístroje Hielscher snadno zvládají drsné podmínky a náročná prostředí.

Hielscher Ultrasonics je společnost s certifikací ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrazvukové přístroje s nejmodernější technologií a uživatelskou přívětivostí. Ultrazvukové přístroje Hielscher jsou samozřejmě v souladu s CE a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.

Níže uvedená tabulka vám poskytne přehled o přibližné zpracovatelské kapacitě našich sonikátorů: