Hielscher Ultrasonics
Rádi s vámi probereme váš proces.
Zavolejte nám: +49 3328 437-420
Napište nám: [email protected]

Vysoce účinná extrakce vodou pomocí výkonového ultrazvuku

Extrakci rostlinných látek vodou (např. extrakci studenou nebo horkou vodou, extrakci tlakovou vodou a extrakci subkritickou vodou) lze účinně zlepšit sonikací. Ultrazvukem asistovaná extrakce vodou ve srovnání s konvenčními extrakčními technikami nejen poskytuje vyšší výtěžky a zkracuje dobu zpracování, ale vede také k nižší spotřebě energie, šetrnějším podmínkám extrakce a vysoce kvalitním extraktům. Ultrazvuková extrakce vodou se úspěšně používá k extrakci mnoha látek rostlinného původu včetně alkaloidů, flavonoidů, glykosidů, fenolických sloučenin a polysacharidů.

Ultrazvuková extrakce bioaktivních látek vodou

Ultrazvukové extraktory, jako je UP400St (400W, 24kHz), intenzifikují konvenční extrakci rostlinných látek na bázi vody.Voda je nejpolárnějším rozpouštědlem, což z ní činí vynikající rozpouštědlo pro polární látky. Díky své netoxické a ekologické povaze by voda byla ideálním rozpouštědlem pro jakýkoli rostlinný extrakt. Méně polární a nepolární složky se však ve vodě rozpouštějí špatně nebo vůbec. Navíc by bez jakékoli podpory přenosu hmoty byl proces extrakce ve vodě neuvěřitelně pomalý, a tedy neekonomický. Vysoce intenzivní nízkofrekvenční ultrazvuk je velmi účinná extrakční technika, která zajišťuje intenzivní míchání a přenos hmoty. Proto je dobře známo, že ultrazvuková extrakce poskytuje oproti konvenčním extrakčním metodám významné výhody. Mezi tyto výhody patří vyšší výtěžky, rychlé zpracování, rychlá obměna vsádek i kontinuální inline extrakce, použití zelených rozpouštědel, šetrné podmínky extrakce, které zachovávají extrahované látky, bezpečnost provozu a snadná škálovatelnost na velké výrobní kapacity pro komerční výrobu. (srov. Zabot et al., 2021)

Žádost o informace



Průmyslový ultrazvukový extrakční systém s výkonem 16kW pro kontinuální inline výrobu vysoce kvalitních rostlinných extraktů s použitím vody jako extrakčního rozpouštědla.

MultiSonoReactor se 4x 4kW pro velkovýrobu (masovou výrobu) rostlinných extraktů s vodou jako extrakčním rozpouštědlem. MultiSonoReactor lze také natlakovat a zahřívat pro dosažení synergických extrakčních účinků.

 

Ultrazvuková extrakce rostlinných materiálů – jak používat sonikátory k extrakci rostlinných látekV této prezentaci vás seznámíme s výrobou rostlinných extraktů. Vysvětlíme náročné aspekty výroby vysoce kvalitních rostlinných extraktů a to, jak vám je sonikátor pomůže zvládnout. Prezentace vám ukáže, jak ultrazvuková extrakce funguje. Dozvíte se, jaké výhody můžete očekávat při použití sonikátoru k extrakci a jak začlenit ultrazvukový extraktor do výroby extraktů.
V této prezentaci vás seznámíme s výrobou rostlinných extraktů. Vysvětlíme náročné aspekty výroby vysoce kvalitních rostlinných extraktů a to, jak vám je sonikátor pomůže zvládnout. Prezentace vám ukáže, jak ultrazvuková extrakce funguje. Dozvíte se, jaké výhody můžete očekávat při použití sonikátoru k extrakci a jak začlenit ultrazvukový extraktor do výroby extraktů.

 

Extrakce horkou vodou zlepšená sonikací

Parametry, které určují extrakci rostlinných látek při extrakci vodou, jsou teplota, čas, tlak a povrch rostlinného materiálu. Extrakt horkou vodou lze díky vysoké teplotě vody připravit za relativně krátkou dobu.
Řešení: Výtěžek a rychlost extrakce lze výrazně zvýšit, pokud se použije ultrazvukové míchání. Samotná horká voda má jen omezenou schopnost narušovat buněčné struktury a vysoké teploty často poškozují nebo ničí termolabilní látky, takže kvalita extraktu trpí. Když se ultrazvuková extrakce kombinuje s extrakcí horkou vodou, lze teplotu drasticky snížit (např. ze 100°C na 50°C), což zabraňuje tepelné degradaci extrahovaných rostlinných složek, zvyšuje celkový výtěžek a šetří energii. Principem fenoménu ultrazvukové extrakce je ultrazvuková kavitace. Ultrazvuková (neboli akustická) kavitace představuje čistě mechanické síly, které narušují buněčné stěny, uvolňují cílové látky a zlepšují přenos hmoty mezi vnitřkem buňky a vodou (rozpouštědlem). Ultrazvuková extrakce vodou tak poskytuje vynikající výsledky extrakce.

Extrakce studenou vodou zlepšená sonikací

Extrakce studenou vodou (studený nálev) je výrazně méně účinná, protože se nepoužívá horká voda. Studená voda nebo voda o pokojové teplotě neextrahuje rostlinné látky příliš dobře, protože studená voda se do rostlinného materiálu vsakuje opravdu pomalu a přenos hmoty je téměř zanedbatelný. Výhoda extrakce studenou vodou spočívá v tom, že nedochází k žádnému zvýšení teploty, čímž se zabraňuje tepelné degradaci teplotně citlivých látek. Velmi špatná dynamika extrakce však činí konvenční extrakci studenou vodou pro komerční výrobu nepraktickou. Proto se studený nálev kvůli své pomalosti a neúčinnosti používá téměř výhradně v experimentální fázi.
Řešení: Zavedením sonikace do extrakce studenou vodou lze snadno překonat pomalost a neúčinnost máčení ve studené vodě. Ultrazvukem intenzifikovaná extrakce studenou vodou umožňuje zachovat nízké extrakční teploty a současně přenášet intenzivní smykové síly do média pevná látka–kapalina. V důsledku mechanismu ultrazvukové extrakce se buněčné stěny otevírají a rostlinné látky se rychle uvolňují do vody. Ultrazvuková extrakce a nálev studenou vodou mění studené máčení ve vysoce účinný proces, který během krátké doby extrakce poskytuje vysoké výtěžky a vysoce kvalitní extrakty.

Extrakce hub studenou vodou pomocí UP400St s 22mm sondouSonikace je rychlá a šetrná extrakční metoda pro výrobu vysoce kvalitního houbového extraktu s použitím vody jako rozpouštědla. Ve videu se k extrakci léčivých hub používá ultrazvukový extraktor UP400St.
Sonikace je rychlá a šetrná extrakční metoda pro výrobu vysoce kvalitního houbového extraktu s použitím vody jako rozpouštědla. Ve videu se k extrakci léčivých hub používá ultrazvukový extraktor UP400St.

Extrakce tlakovou vodou kombinovaná se sonikací

Ultrazvuková extrakce se vyznačuje mikromícháním, které prostřednictvím vibrací podporuje intenzivnější difuzi rozpouštědla do částice a z vnitřku částice k jejímu povrchu, čímž intenzifikuje přenos hmoty. Sonikace navíc zmenšuje velikost částic buněčného materiálu, což vede ke zlepšeným účinkům ultrazvukem asistované extrakce tlakovou kapalinou. Menší částice o velikosti přibl. 0,68 mm vykazují vyšší výtěžky než větší částice (přibl. 1,05 mm), protože větší povrch umožňuje výrazně zvýšený přenos hmoty, a tím lepší výtěžky extrakce. (srov. Zabot et al., 2021)

Průmyslový ultrazvukový extraktor se sonotrodou pro izolaci rostlinných látek na bázi vody.

Ultrazvukem intenzifikovaná extrakce rostlinného materiálu ve vodě: Ultrazvukový přístroj UIP1000hdT ve velké kádince s rostlinnou suspenzí. Zde se jako rozpouštědlo používá voda, ultrazvuková extrakce je však kompatibilní s jakýmkoli druhem rozpouštědla.

Výhody ultrazvukové extrakce

  • Vynikající výtěžek
  • Vysokorychlostní extrakce
  • Vysoce kvalitní extrakty
  • Šetrný, netepelný postup
  • Zelená rozpouštědla
  • Nákladově efektivní
  • Snadný a bezpečný provoz
  • Nízké investiční a provozní náklady
  • Provoz 24/7 při vysokém zatížení
  • Zelená, ekologická metoda

Žádost o informace



Účinná tlaková extrakce studenou vodou pomocí výkonového ultrazvuku

Průmyslové ultrazvukové zařízení pro extrakci fytochemikálií s vodou jako rozpouštědlem: ultrazvuková sonda s natlakovatelným reaktorem s průtokovou celou pro inline výrobu extraktů.Pod vysokým tlakem je usnadněno pronikání studené vody do rostlinných tkání a ve vodě rozpustné fytochemikálie se rozpouštějí, aniž by docházelo k tepelnému rozkladu. Metodu vysokotlaké extrakce studenou vodou lze kombinovat s ultrazvukem pro lepší izolaci polárních i nepolárních rostlinných složek. Voda jako netoxické, levné a ekologické rozpouštědlo je atraktivní alternativou k organickým rozpouštědlům, zejména pokud jde o výrobu potravin, léčiv a doplňků stravy rostlinného původu.
Pro ultrazvukem intenzifikovanou tlakovou extrakci studenou vodou se do extrakční nádrže nebo průtokové cely integruje ultrazvuková sonda (sonotroda). Nádrž nebo průtoková cela se obvykle natlakuje na tlak mezi 5 a 100 barg v závislosti na cílových extrahovaných látkách. Hielscher Ultrasonics dodává dokonce i průmyslové ultrazvukové reaktory a průtokové cely na míru, které lze natlakovat až na 300barg, což umožňuje nastavit optimální tlak pro váš extrakční proces.
 

Ultrazvuková extrakce rostlinných materiálů – šarže 30 litrů / 8 galonůUltrazvuková extrakce rostlinných materiálů poskytuje vyšší výtěžnost. Homogenizátor Hielscher UIP2000hdT s výkonem 2000 wattů je dostatečně výkonný pro snadnou extrakci šarží od 10 litrů do 120 litrů.
Ultrazvuková extrakce rostlinných materiálů poskytuje vyšší výtěžnost. Homogenizátor Hielscher UIP2000hdT s výkonem 2000 wattů je dostatečně výkonný pro snadnou extrakci šarží od 10 litrů do 120 litrů.

 

Extrakce superkritickou vodou zlepšená sonikací

Ultrazvukem podpořená extrakce subkritickou vodou je další synergickou technikou, při níž výkonový ultrazvuk zlepšuje přenos hmoty mezi pevnou látkou a kapalinou. Extrakce subkritickou vodou (SWE) – známá také jako extrakce tlakovou horkou vodou nebo extrakce přehřátou vodou – je méně často používaná technika pro extrakci rostlinných látek s nižší polaritou. Při extrakci subkritickou vodou se jako rozpouštědlo používá voda v superkritickém stavu.
Co je subkritická voda a proč je subkritická voda dobrým rozpouštědlem pro extrakci méně polárních rostlinných látek? „Voda má mnoho termodynamických vlastností, které jsou výrazně ovlivněny teplotou a tlakem. V závislosti na podmínkách lze měnit její skupenství (pevné, kapalné nebo plynné), tepelné chování, hustotu nebo viskozitu. Zvýšením teploty a tlaku nad bod známý jako kritický bod (definovaný při 221 bar a 374 °C) může voda dosáhnout superkritického stavu. Za subkritických podmínek, odpovídajících teplotám mezi 100°C a kritickou teplotou (374°C) a tlaku mezi 1 bar a kritickým tlakem (221 bar), aby se zabránilo odpařování, polarita vody klesá; to z vody činí lepší rozpouštědlo pro extrakci různých organických bioaktivních látek.“ (Li a Chemat, 2019)
Když se ultrazvuk kombinuje s extrakcí subkritickou vodou, lze účinnost extrakce zlepšit zvýšením výtěžku extraktu a zkrácením doby extrakce. Pro optimální výsledky by tlak v uzavřeném tlakovém vsádkovém reaktoru nebo v reaktoru s průtokovou celou měl dosáhnout alespoň dvojnásobku tlaku nasycených vodních par. (Tabulku tlaku nasycených vodních par najdete na konci této stránky.)
Huang et al. (2010) zkoumali extrakční účinky nízkofrekvenčního vysoce výkonného ultrazvuku v kombinaci s extrakcí subkritickou vodou. Ultrazvuková sonotroda je proto zavedena do kotle zařízení pro extrakci subkritickou vodou za účelem extrakce těkavého oleje z Lithospermum erythrorhizon. Výsledky ukázaly, že zesilující účinek ultrazvuku při 20 KHz byl lepší než při 36 KHz a zvyšoval se s výstupním výkonem (od 0 do 250 W). Výtěžek extrakce subkritickou vodou se prostřednictvím ultrazvukové oscilace (250 W, 20 KHz) při teplotě 160°C a tlaku 5 MPa během 25minutového extrakčního postupu zvýšil z 1,87% na 2,39%. Sonikace mohla zlepšit nejen výtěžek extrakce, ale také rychlost extrakce, a tím ušetřit čas.
Ultrazvukem asistovanou extrakci subkritickou vodou lze provádět při nižších tlacích (např. 5barg) než konvenční extrakci subkritickou vodou (např. 10MPa), což šetří náklady na energii a činí extrakční postup bezpečnějším.

Vysoce výkonný ultrazvukový extraktor pro izolaci fytochemikálií ve vsádkovém režimu.

Ultrazvukovou extrakci fytochemikálií z rostlin vodou lze provádět ve vsádkovém i kontinuálním provozu. Na obrázku je výkonný ultrazvukový přístroj s výkonem 1000 wattů UIP1000hdT během vsádkové extrakce rostlinných látek.

Žádost o informace



Ultrazvuková extrakce rostlinných látek – dávka 8 litrů – sonikátor UP400SUltrazvukový homogenizátor UP400St pro šaržovou extrakci rostlinných látek za míchání.

Výhody ultrazvukové extrakce rostlinných látek

Vědecký výzkum i průmyslová praxe dokládají, že ultrazvukem asistovaná extrakce je spolehlivá a snadno ovladatelná technika, která nevyžaduje žádné technické znalosti ani intenzivní školení. Velmi vysoká účinnost extrakce, vysoké výtěžky, nízké provozní náklady i nízké investiční náklady (zejména ve srovnání s jinými technikami, jako jsou extraktory CO2 ) a nízké náklady na energii jsou hlavními výhodami ultrazvukových extraktorů se sonotrodou.
Dalšími přednostmi, které z technologie ultrazvukové extrakce činí preferovanou metodu, jsou vysoce kvalitní extrakty díky nízkým extrakčním teplotám, spolehlivé výsledky (opakovatelnost / reprodukovatelnost), zcela lineární škálovatelnost na jakoukoli úroveň výroby a nízké nároky na údržbu.
„Mezi další výhody spojené s použitím ultrazvukové extrakce se sonotrodou patří snadná manipulace s extraktem, rychlé provedení, žádná rezidua, vysoký výtěžek, šetrnost k životnímu prostředí, zvýšená kvalita a prevence degradace extraktu.“
(srov. Chemat a Khan, 2011)

Ultrazvuková extrakce a  purifikace fytochemikálií z rostlin: Na obrázku je ultrazvukový přístroj se sonotrodou UP400St, vakuový filtr Büchi a rotační odparka pro extrakci kurkuminu.

Extrakční sestava pro izolaci rostlinných látek: Ultrazvukový přístroj se sonotrodou UP400St, vakuový filtr Büchi a rotační odparka pro extrakci fytochemikálií.

Vysoce výkonné ultrazvukové přístroje pro extrakci vodou

Ultrazvukový extraktor se sonotrodou pro účinné uvolňování fytochemikálií a rostlinných látek z rostlin.Extraktory Hielscher Ultrasonics jsou v oblasti extrakce rostlinných látek dobře zavedené bez ohledu na použité rozpouštědlo. Výrobci extraktů – menší exkluzivní výrobci specializovaných extraktů i velkovýrobci – najdou v širokém portfoliu zařízení Hielscher ideální ultrazvukové extrakční zařízení pro své výrobní požadavky. Vsádkové i kontinuální inline procesní sestavy jsou ihned k dispozici a mohou být expedovány přímo ze skladu. Ultrazvukovou extrakci, vhodnou pro práci s jakýmkoli rozpouštědlem, lze flexibilně použít k extrakci jakéhokoli rostlinného materiálu. Použití vody jako rozpouštědla umožňuje vyrábět extrakty s certifikací bio bez použití velmi drahého „bio“ ethanolu. (Rostlinný materiál musí být samozřejmě pěstován v ekologickém režimu, aby bylo možné vyrobit bio extrakt vodou).

Vysoce účinná extrakce s Hielscher Ultrasonics

Ultrazvukové extraktory Hielscher účinně narušují rostlinné buňky, zvětšují povrch rostlinného materiálu pro pronikání rozpouštědla a zvyšují přenos hmoty pro uvolnění fytochemikálií (sekundárních metabolitů). Extraktory Hielscher, navržené s ohledem na uživatelskou přívětivost, se rychle instalují a lze je bezpečně a intuitivně obsluhovat.

Splnění nejvyšších standardů kvality – navrženo a vyrobeno v Německu

Propracovaný hardware a inteligentní software ultrazvukových přístrojů Hielscher jsou navrženy tak, aby zaručovaly spolehlivé výsledky ultrazvukové extrakce z vaší rostlinné suroviny s reprodukovatelnými výsledky a uživatelsky přívětivým, bezpečným provozem. Robustnost, spolehlivost, provoz 24/7 při plném zatížení a jednoduchá obsluha z pohledu pracovníka jsou dalšími faktory kvality, díky nimž jsou ultrazvukové přístroje Hielscher výhodnou volbou.
Extraktory Hielscher Ultrasonics se po celém světě používají při vysoce kvalitní extrakci fytochemikálií. Ultrazvukové extraktory Hielscher, které prokazatelně poskytují vysoce kvalitní rostlinné látky, se nepoužívají jen u menších výrobců speciálních a butikových extraktů, ale především v průmyslové výrobě široce komerčně dostupných extraktů, doplňků stravy a léčiv. Díky robustnímu hardwaru a inteligentnímu softwaru lze ultrazvukové procesory Hielscher snadno obsluhovat a monitorovat.

Automatický záznam dat

Ultrazvukové přístroje Hielscher lze dálkově ovládat přes prohlížeč. Parametry sonikace lze monitorovat a přesně přizpůsobit požadavkům procesu.Aby byly splněny výrobní standardy pro potraviny, doplňky stravy a léčivé přípravky, musí být výrobní procesy podrobně monitorovány a zaznamenávány. Digitální ultrazvuková zařízení Hielscher Ultrasonics disponují automatickým záznamem dat. Díky této inteligentní funkci se všechny důležité procesní parametry, jako je ultrazvuková energie (celková a čistá energie), teplota, tlak a čas, automaticky ukládají na vestavěnou SD kartu, jakmile je zařízení zapnuto. Monitorování procesu a záznam dat jsou důležité pro průběžnou standardizaci procesu a kvalitu produktu. Přístupem k automaticky zaznamenaným procesním datům můžete revidovat předchozí sonikační cykly a vyhodnotit jejich výsledky.
Další uživatelsky přívětivou funkcí je dálkové ovládání našich digitálních ultrazvukových systémů přes prohlížeč. Prostřednictvím dálkového ovládání přes prohlížeč můžete svůj ultrazvukový procesor odkudkoli na dálku spouštět, zastavovat, nastavovat a monitorovat.
Chcete se dozvědět více o výhodách ultrazvukové extrakce rostlinných materiálů vodou? Kontaktujte nás nyní a proberte s námi svůj proces výroby rostlinných extraktů! Naši zkušení pracovníci vám rádi poskytnou další informace o ultrazvukové extrakci, našich ultrazvukových systémech a cenách!

Níže uvedená tabulka uvádí přibližnou zpracovatelskou kapacitu našich ultrazvukových přístrojů:

Objem vsádky Průtok Doporučená zařízení
1 až 500mL 10 až 200mL/min UP100H
10 až 2000mL 20 až 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 až 20L 0,2 až 4L/min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 až 100L/min UIP16000
n.a. větší klastr UIP16000

Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!

Vyžádejte si další informace

Pomocí níže uvedeného formuláře si prosím vyžádejte další informace o ultrazvukových procesorech, aplikacích a ceně. Rádi s vámi prodiskutujeme váš proces a nabídneme vám ultrazvukový systém splňující vaše požadavky!





Ultrazvukové homogenizátory s vysokým smykem se používají při laboratorním, stolním, pilotním i průmyslovém zpracování.

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro aplikace míchání, dispergace, emulgace a extrakce v laboratorním, pilotním a průmyslovém měřítku.

Technické informace o ultrazvukové extrakci vodou

Konvenční extrakční metody, jako je macerace, infuze, perkolace, dekokce, extrakce pod zpětným chladičem, destilace s vodní parou, sublimace a lisování, se běžně používají při extrakci léčivých látek z rostlin. Mezi nevýhody těchto metod patří časově náročný proces, nízká čistota a nízká účinnost.

Procesní parametry ovlivňující ultrazvukovou extrakci

Ultrazvukem asistovaná extrakce je známá svými jedinečnými vlastnostmi a výhodami, díky nimž je sonikace ve srovnání s konvenčními metodami extrakce rostlinných látek nadřazenou extrakční technikou. Hlavní výhoda ultrazvukem asistované extrakce spočívá v přesné nastavitelnosti faktorů ultrazvukového zpracování (jako je amplituda, čas, teplota, tlak), která umožňuje optimálně vyladit ultrazvukový proces na cílovou látku. Každý rostlinný materiál má ideální extrakční parametry, za nichž se dosahuje nejlepšího výtěžku, kvality a rychlosti extrakce. Proces ultrazvukové extrakce umožňuje tyto optimální extrakční podmínky dokonale nastavit.

Ultrazvuková amplituda

Amplituda je vibrační výchylka ultrazvukové sondy (sonotrody). Čím vyšší je amplituda, tím intenzivnější jsou vibrace a kavitace v sonikované kapalině. Hielscher Ultrasonics se specializuje na vysoce výkonné ultrazvukové přístroje se sonotrodou, které mohou poskytovat přesně nastavitelné amplitudy. Sonotrody na míru, které dokážou v nepřetržitém provozu 24/7 dodávat až 200µm, jsou ihned k dispozici ze skladu. Pro ještě vyšší amplitudy lze rovněž snadno vyrobit ultrazvukové sonotrody na míru.
Amplituda je jedním – ne-li vůbec nejdůležitějším – parametrem pro účinnou extrakci z rostlin. Vysoké amplitudy vytvářejí potřebné síly k narušení buněčných stěn a uvolnění intracelulárního materiálu. Díky tomu je vysoce výkonná sonikace při extrakci rostlinných látek tak účinná.

Čas / doba ultrazvukového ošetření

Ultrazvukem asistovaná extrakce je obvykle mnohem kratší než tradiční metody, protože sonikace uvolňuje rostlinné látky výrazně vyšší rychlostí extrakce. Sonikace umožňuje kratší extrakční postupy, což chrání extrahované látky před nadměrným zpracováním. Kratší zpracování díky ultrazvuku znamená vyšší kapacitu zpracování a vyšší kvalitu extraktu.

Pulzní ultrazvukové ošetření

Ultrazvuková pulzace je režim ošetření, při kterém je ultrazvukové ošetření přerušováno definovanými cykly pauz (např. 50% pracovní cyklus: 30 s ZAP, 30 s VYP; 100% pracovní cyklus: kontinuální sonikace bez pauz) Pracovní cyklus ultrazvuku (známý také jako pulzní režim nebo cykly ultrazvukové pulzace) udává procentuální podíl času, během kterého je ultrazvuk přenášen do média (doba pulzu), v rámci jedné periody pulzu. Například 50% cyklický režim by znamenal 30 s ZAP, 30 s VYP. Během pauzy pracovního cyklu se sonikovaná kapalina na definovanou dobu (např. 30 s) vrací do nerušeného stavu, což je vhodné pro odvod tepla za účelem udržení cílové teploty zpracování. Pracovní cyklus sonikace je pro účinnost extrakce méně důležitý, používá se však k udržení určité procesní teploty.

Hydrostatický tlak

Tlak je dalším velmi důležitým parametrem ultrazvukových procesů. Působení hydrostatického tlaku na sonikované médium ovlivňuje intenzitu kavitace. Za podmínek zvýšeného tlaku se intenzita ultrazvukové (akustické) kavitace zvyšuje. Hielscher Ultrasonics nabízí různé typy ultrazvukových vsádkových reaktorů a průtokových cel, které lze natlakovat pro dosažení intenzivnějších výsledků sonikace.

Teplota extrakce

Ultrazvukový extraktor UP400ST s teplotním čidlem.Jako každé mechanické ošetření způsobuje sonikace nárůst teploty, což je v souladu s 2. termodynamickým zákonem. Přesto je sonikace netepelnou technikou ošetření, protože ultrazvukem asistované ošetření je založeno na čistě mechanických silách (nazývaných také sonomechanické síly). Teplotu extrakce lze během ultrazvukové extrakce účinně řídit a udržovat v určitém zvoleném teplotním rozsahu. Všechny digitální ultrazvukové procesory Hielscher jsou vybaveny zásuvným teplotním čidlem a inteligentním softwarem, v němž lze pro proces nastavit určitý teplotní rozsah. Kdykoli je tento teplotní rozsah překročen, ultrazvukový přístroj se pozastaví, dokud se teplota nevrátí do zvoleného rozsahu, a poté automaticky pokračuje v sonikaci. Tato inteligentní funkce ultrazvukových přístrojů Hielscher umožňuje přesně řiditelný proces sonikace a ideální výsledky.
Protože se teplota extrakce může u jednotlivých rostlinných látek a rostlin lišit, je teplota důležitým faktorem, který by se při optimalizaci ultrazvukového procesu neměl opomíjet. Například 80°C bylo shledáno ideální pro dosažení maximálního výtěžku flavonoidů ze Sophora flavescens, zatímco nejlepších výsledků při extrakci arabinoxylanu z pšeničných otrub bylo dosaženo při 50°C.

Pro ultrazvukovou extrakci použijte jakékoli rozpouštědlo

Různé rostlinné látky mají různou polaritu, která ovlivňuje jejich rozpustnost v různých rozpouštědlech. Například saponiny a polysacharidy jsou polárnější, a proto vykazují dobrou rozpustnost ve vodě, protože voda je vysoce polární. Fenolické sloučeniny, jako jsou antokyany a kyselina chlorogenová, jsou naproti tomu poměrně nepolární, a proto se lépe rozpouštějí v méně polárním rozpouštědle, jako je ethanol. Volba rozpouštědla by proto měla být provedena v souladu s rozpustností cílových látek, aby se dosáhlo vysoké účinnosti extrakce. Například voda je dobrým rozpouštědlem pro extrakci polárních látek, jako je psilocybin z hub, a také oligosacharidů, glykosidů a flavonoidů; zatímco směs ethanolu a vody s koncentrací ethanolu 60% (v/v) je vhodná pro ultrazvukem asistovanou extrakci např. apigeninu, baicalinu a luteolinu.
Přečtěte si více o rozpouštědlech, polaritě rozpouštědel a nejvhodnějších rozpouštědlech pro ultrazvukovou extrakci!

Voda jako extrakční rozpouštědlo

Voda je nejpolárnějším rozpouštědlem a je vhodná pro extrakci široké škály polárních látek. Mezi její hlavní výhody patří schopnost rozpouštět širokou škálu látek. Kromě toho je levná, netoxická, bezpečná a nehořlavá. K jejím nevýhodám patří silná selektivita pro polární látky v důsledku její vysoké polarity. Kvůli vysokému bodu varu 100°C vyžaduje zakoncentrování extraktu (např. destilací nebo rotačním odpařováním) velké množství energie. Voda je navíc náchylná k růstu bakterií a plísní.

Ultrazvuková frekvence

Ultrazvuková frekvence kolem 20kHz se ustálila jako nejvýkonnější a nejúčinnější pro extrakci rostlinných látek. Ovlivňuje účinnost ultrazvukem asistované extrakce při extrakci léčivých látek z rostlin. Obecně platí, že nízká ultrazvuková frekvence (tj. přibl. 20kHz) vytváří intenzivnější kavitaci (sonomechanické účinky), což vede k vyšší účinnosti extrakčního postupu.

Rostlinný materiál

Rostlinné materiály se mohou výrazně lišit strukturou a tuhostí svých buněk. V závislosti na složení buněčné stěny, která může obsahovat celulózu, hemicelulózy, lignin, pektinové polysacharidy, proteiny, fenolické a necelulózové sloučeniny a vodu, mohou být buněčné stěny buď pevné, nebo měkké. Různé druhy a části rostlin obsahují různé typy a množství těchto složek buněčné stěny. Proto každý druh rostliny vyžaduje specifické procesní parametry pro optimální výsledky extrakce.
Protože lze intenzitu přesně nastavit, dokážou ultrazvukové extraktory Hielscher spolehlivě narušit měkké i tvrdé buněčné stěny. Měkké buněčné stěny mohou vyžadovat méně intenzivní sonikaci, zatímco pevné buněčné struktury těží z intenzivnějšího ošetření.
Surovina pro extrakci rostlinných látek může být čerstvě sklizená (vlhká) nebo sušená. Ultrazvuková extrakce je vhodná jak pro čerstvé/vlhké, tak pro sušené rostliny. Dalším důležitým faktorem je velikost částic pevného rostlinného materiálu: velký povrch (tj. malá velikost částic) je výhodný, protože poskytuje velkou kontaktní plochu pro ultrazvukové kavitační smykové síly, což vede k vyšší účinnosti. Proto se rostlinný materiál maceruje nebo mele na malé kousky (přibl. 3–5mm).

Proč je ultrazvuková extrakce nejlepší metodou?

Účinnost

  • Vyšší výtěžky
  • Rychlý extrakční proces – během několika minut
  • Vysoce kvalitní extrakty – šetrná, netepelná extrakce
  • Zelená rozpouštědla (voda, ethanol, glycerin, rostlinné oleje, NADES atd.)

Jednoduchost

  • Plug-and-play – instalace a provoz během několika minut
  • Vysoká kapacita zpracování – pro velkovýrobu extraktů
  • Vsádkový nebo kontinuální inline provoz
  • Jednoduchá instalace a uvedení do provozu
  • Přenosné / mobilní – přenosné jednotky nebo jednotky na kolečkách
  • Lineární škálování – pro zvýšení kapacity stačí paralelně přidat další ultrazvukový systém
  • Dálkové monitorování a ovládání – přes PC, chytrý telefon nebo tablet
  • Není nutný dohled nad procesem – nastavit a spustit
  • Vysoký výkon – navrženo pro nepřetržitou výrobu 24/7
  • Robustnost a nízké nároky na údržbu
  • Vysoká kvalita – navrženo a vyrobeno v Německu
  • Rychlé plnění a vyprazdňování mezi šaržemi
  • Snadné čištění

Bezpečnost

  • Jednoduchý a bezpečný provoz
  • Extrakce bez rozpouštědel nebo s rozpouštědly (voda, ethanol, rostlinné oleje, glycerin atd.)
  • Žádné vysoké tlaky a teploty
  • K dispozici systémy s certifikací ATEX v nevýbušném provedení
  • Snadné ovládání (také prostřednictvím dálkového ovládání)


Literatura / Reference

Tabulka: Tlak nasycených vodních par

Teplota
v °C
Tlak nasycených par
v mmHg (Torr)
Tlak nasycených par
v hektopascalech hPa
-80 0,00041 0,00055
-75 0,000915 0,00122
-70 0,00196 0,00261
-65 0,00405 0,0054
-60 0,008101 0,0108
-55 0,0157 0,02093
-50 0,02952 0,03936
-45 0,05402 0,07202
-40 0,09631 0,1284
-39,5 0,1019 0,1359
-39 0,1078 0,1437
-38,5 0,114 0,1520
-38 0,1206 0,1607
-37,5 0,1274 0,1699
-37 0,1347 0,1796
-36,5 0,1423 0,1897
-36 0,1503 0,2004
-35,5 0,1587 0,2116
-35 0,1676 0,2235
-34,5 0,1769 0,2359
-34 0,1867 0,2490
-33,5 0,197 0,2627
-33 0,2078 0,2771
-32,5 0,2192 0,2923
-32 0,2311 0,3082
-31,5 0,2437 0,3249
-31 0,2568 0,3424
-30,5 0,2706 0,3608
-30 0,2851 0,3801
-29,5 0,3003 0,4004
-29 0,3162 0,4216
-28,5 0,333 0,4439
-28 0,3505 0,4673
-27,5 0,3688 0,4918
-27 0,3881 0,5174
-26,5 0,4083 0,5443
-26 0,4294 0,5725
-25,5 0,4515 0,6020
-25 0,4747 0,6329
-24,5 0,4989 0,6652
-24 0,5243 0,6991
-23,5 0,5509 0,7345
-23 0,5787 0,7716
-22,5 0,6078 0,8104
-22 0,6383 0,851
-21,5 0,6701 0,8934
-21 0,7034 0,9377
-20,5 0,7381 0,9841
-20 0,77451 1,0326
-19,5 0,81251 1,0833
-19 0,85222 1,1362
-18,5 0,89368 1,1915
-18 0,93698 1,2492
-17,5 0,98222 1,3095
-17 1,0295 1,3725
-16,5 1,0787 1,4382
-16 1,1302 1,5068
-15,5 1,1839 1,5783
-15 1,2399 1,653
-14,5 1,2983 1,7309
-14 1,3593 1,8122
-13,5 1,4228 1,8969
-13 1,489 1,9852
-12,5 1,5581 2,0773
-12 1,6300 2,1732
-11,5 1,705 2,2732
-11 1,7832 2,3774
-10,5 1,8646 2,4859
-10 1,9494 2,5990
-9,5 2,0377 2,7168
-9 2,1297 2,8394
-8,5 2,2254 2,9670
-8 2,325 3,0998
-7,5 2,4287 3,2380
-7 2,5366 3,3819
-6,5 2,6489 3,5316
-6 2,7657 3,6873
-5,5 2,8872 3,8492
-5 3,0134 4,0176
-4,5 3,1448 4,1927
-4 3,2813 4,3747
-3,5 3,4232 4,5639
-3 3,5707 4,7606
-2,5 3,724 4,9649
-2 3,8832 5,1772
-1,5 4,0486 5,3977
-1 4,2204 5,6267
-0,5 4,3987 5,8645
0 4,5840 6,1115
0,01 4,58780 6,11657
1 4,9286 6,5709
2 5,2954 7,0599
3 5,6861 7,5808
4 6,1021 8,1355
5 6,5449 8,7258
6 7,0158 9,3536
7 7,5164 10,021
8 8,0482 10,730
9 8,6130 11,483
10 9,2123 12,282
11 9,8483 13,130
12 10,522 14,028
13 11,237 14,981
14 11,993 15,990
15 12,795 17,058
16 13,642 18,188
17 14,539 19,384
18 15,487 20,647
19 16,489 21,983
20 17,546 23,393
21 18,663 24,882
22 19,841 26,453
23 21,085 28,111
24 22,395 29,858
25 23,776 31,699
26 25,231 33,639
27 26,763 35,681
28 28,376 37,831
29 30,071 40,092
30 31,855 42,470
31 33,730 44,969
32 35,700 47,596
33 37,769 50,354
34 39,942 53,251
35 42,221 56,290
36 44,613 59,479
37 47,121 62,823
38 49,750 66,328
39 52,506 70,002
40 55,391 73,849
41 58,413 77,878
42 61,577 82,096
43 64,886 86,508
44 68,349 91,124
45 71,968 95,950
46 75,749 100,99
47 79,709 106,27
48 83,834 111,77
49 88,147 117,52
50 92,648 123,52
51 97,343 129,78
52 102,24 136,31
53 107,35 143,12
54 112,67 150,22
55 118,23 157,62
56 124,01 165,33
57 130,03 173,36
58 136,29 181,71
59 142,82 190,41
60 149,61 199,46
61 156,67 208,88
62 164,02 218,67
63 171,65 228,85
64 179,59 239,43
65 187,83 250,42
66 196,39 261,83
67 205,28 273,68
68 214,51 285,99
69 224,09 298,76
70 234,03 312,01
71 244,33 325,75
72 255,02 340,00
73 266,11 354,78
74 277,59 370,09
75 289,49 385,95
76 301,82 402,39
77 314,58 419,41
78 327,80 437,03
79 341,48 455,27
80 355,63 474,14
81 370,28 493,67
82 385,43 513,87
83 401,10 534,76
84 417,30 556,35
85 434,04 578,67
86 451,33 601,73
87 469,21 625,56
88 487,67 650,17
89 506,73 675,58
90 526,41 701,82
91 546,72 728,90
92 567,68 756,84
93 589,31 785,68
94 611,61 815,41
95 634,61 846,08
96 658,34 877,71
97 682,78 910,30
98 707,98 943,90
99 733,95 978,52
100 760,00 1013,3
101 787,57 1050,0
102 815,86 1087,7
103 845,12 1126,7
104 875,06 1166,7
105 906,07 1208,0
106 937,92 1250,5
107 970,60 1294,0
108 1004,42 1339,12
109 1038,92 1385,11
110 1074,56 1432,63
111 1111,20 1481,48
112 1148,74 1531,53
113 1187,42 1583,10
114 1227,25 1636,20
115 1267,98 1690,50
120 1489,14 1985,36
125 1740,93 2321,05
130 2026,10 2701,24
135 2347,26 3129,42
140 2710,92 3614,26
145 3116,76 4155,34
150 3570,48 4760,25
175 6694,08 8924,71
200 11 659,16 15 544,27
225 19 123,12 25 495,40
250 29 817,84 39 753,85
275 44 580,84 59 436,23
300 64 432,8 85 903,3
325 90 447,6 120 587
350 124 001,6 165 321,9
360 139 893,2 186 508,9
365 148 519,2 198 009,3
366 150 320,4 200 410,7
367 152 129,2 202 822,3
368 153 960,8 205 264,2
369 155 815,2 207 736,5
370 157 692,4 210 239,2
371 159 584,8 212 762,2
372 161 507,6 215 325,8
373 163 468,4 217 939,9
373,946 165 452,0 220 584,5

Vysoce výkonný ultrazvuk! Produktová řada společnosti Hielscher pokrývá celé spektrum od kompaktního laboratorního ultrazvukového přístroje přes stolní jednotky až po plně průmyslové ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratorní až po průmyslovou velikost.

Rádi s vámi probereme váš proces.

✕