Superkritická fluidní extrakce zlepšená výkonovým ultrazvukem
Ultrazvuková extrakce samostatně nebo v kombinaci s alternativními extrakčními metodami, jako je extrakce rozpouštědly nebo extrakce pomocí superkritických CO2 extraktorů, se úspěšně používá k extrakci celého spektra kanabinoidů z rostliny konopí (technického konopí a marihuany). V marihuaně je hlavní kanabinoidní složkou Δ9-tetrahydro-cannabinol (Δ9-THC) se svými dobře známými psychotropními účinky. Další důležité kanabinoidy s menší nebo žádnou psychotropní aktivitou se nacházejí jak v technickém konopí, tak v marihuaně a patří k nim kyselina kanabidiolová (CBDA), kanabidiol (CBD), kanabigerol (CBG), kanabichromen (CBC), kanabinol (CBN) a kanabicyklol (CBL), spolu s dalšími příbuznými homology C19.
Ultrazvukem zlepšená superkritická CO2 extrakce
Kombinace výkonového ultrazvuku a superkritických fluidních extraktorů (SFE) je vysoce účinná a čistá metoda k urychlení a zlepšení procesů přenosu hmoty. Přenos hmoty mezi surovinou (např. rostlinným materiálem, jako jsou listy, květy, pupeny atd.) a rozpouštědlem (např. superkritickým CO2) je během extrakčních procesů limitujícím faktorem. Kvůli omezenému přenosu hmoty se snižuje účinnost extrakce. Pro kompenzaci nedostatečné účinnosti je nutné buď prodloužit dobu extrakce, nebo obětovat výtěžek extrakce.
Výkonová sonikace je osvědčená technologie k intenzifikaci pomalých reakcí zlepšením přenosu hmoty mezi dvěma fázemi. Intenzivními vibracemi, smykovými silami a míchacími turbulencemi vystavuje výkonový ultrazvuk extrahovanou surovinu rozpouštědlu výrazně zvýšenou rychlostí. Výsledkem jsou vynikající výtěžky extrakce a zkrácená doba extrakce. Sonikace zvyšuje účinnost extrakce jakéhokoli typu superkritického fluidního extraktoru:
- zvýšením výtěžku
- zkrácením doby extrakce
- snížením potřebného tlaku
- zlepšením celkové výrobní kapacity
UIP2000hdT ultrazvukový extraktor lze přírubou připojit k superkritickým CO
Ultrazvukového zlepšení přenosu hmoty v procesech superkritické extrakce CO2 lze snadno dosáhnout zabudováním vysoce výkonné ultrazvukové sondy, jako je Cascatrode, do superkritického fluidního extraktoru. Sondy Hielscher Ultrasonics (známé také jako ultrazvukové sonotrody) lze připojit pomocí standardního přírubového těsnění a jsou kompatibilní se spojkami swedge lock. Díky tomu je instalace i provoz jednoduchý a bezpečný. Stejně jako všechny sonikátory Hielscher, známé svou robustností a nepřetržitým výkonem, vyžaduje jednou nainstalovaný systém jen nízkou údržbu.
Sonikátory a sondy Hielscher jsou k dispozici pro
- malé / laboratorní superkritické fluidní extraktory
- poloprovozní měřítko
- průmyslové měřítko
Ultrazvukový extraktor zabudovaný do systému se superkritickým CO2 ke zlepšení přenosu hmoty. To zvyšuje výtěžek extrakce a snižuje dobu i teplotu extrakce.
obrázek a studie: Hu et al. 2007
Případová studie ultrazvukem zlepšené superkritické CO2 extrakce
Extrakce zázvoru: Balachandran et al. (2006) zkoumali účinnost ultrazvukem asistované superkritické extrakce CO2 s použitím sonikátoru Hielscher UIP500hdT. Studovali vliv ultrazvuku na superkritickou extrakci s použitím lyofilizovaného zázvoru. „Výtěžek štiplavých látek ze zázvoru se pod vlivem ultrazvuku výrazně zvyšuje, se zlepšením až o 30 % ke konci extrakční periody.“ (Balachandran et al. 2006)
Přečtěte si více o ultrazvukové extrakci zázvoru!
Snímky částic zázvoru z FESEM. (A) Experimenty bez sonikace, (B) experimenty se sonikací pomocí přístroje UIP500hdT .
Obrázek a studie: Balachandran et al. 2006
- intenzifikovat přenos hmoty během SFE
- zvýšit výtěžky extraktu
- urychlit extrakci SFE
- snadno zvládat vysoké tlaky
- zpracovávat různé suroviny
- být dodatečně instalovány do stávajících systémů SFE
- být flexibilně instalovány
- být přesně řízeny
- být dálkově ovládány
- být bezpečně provozovány
Výkonné ultrazvukové extraktory pro superkritickou fluidní extrakci
Sonikátory Hielscher lze snadno zabudovat do jakéhokoli běžného superkritického CO2 extraktoru, aby se zlepšil přenos hmoty a tím zvýšil výtěžek extrakce.
Ultrazvukové sondy typu CascatrodeTM jsou obzvláště vhodné pro integraci do CO2 extraktoru, protože cascatrody Hielscher nabízejí velkou plochu povrchu, která emituje silnou kavitaci do velkých nádrží CO2 extrakčních systémů, a mohou tak snadno zpracovávat velké objemy. Robustní a spolehlivé průmyslové ultrazvukové procesory Hielscher Ultrasonics mohou poskytovat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200µm lze snadno nepřetržitě provozovat v režimu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici zakázkové ultrazvukové sonotrody. Spolehlivý nepřetržitý provoz při vysokých amplitudách, jakož i robustnost a nízká náročnost na údržbu činí ultrazvukové extraktory Hielscher ideálním zařízením pro zabudování do výzkumných a vývojových (R&D) i komerčních superkritických / subkritických CO2 extraktorů.
- trvale vysoký výkon
- provoz 24/7/365
- přesné řízení procesu
- robustnost
- nízká náročnost na údržbu
- bezpečný a snadný provoz
- dálkové ovládání přes prohlížeč
Níže uvedená tabulka vám poskytne orientační přehled o přibližné zpracovatelské kapacitě našich sonikátorů:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200St, UP400St |
| 0,1 až 8L | 0,2 až 2L/min | UIP500hdT |
| 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!
Literatura / reference
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry
Volume 13, Issue 6, Sept. 2006. 471-479. - Yanxiang Gao, Bence Nagy, Xuan Liu, Béla Simándi, Qi Wang (2009): Supercritical CO2 extraction of lutein esters from marigold (Tagetes erecta L.) enhanced by ultrasound. The Journal of Supercritical Fluids. Volume 49, Issue 3, 2009. 345-350.
- E. Riera, A. Blanco, J. García, J. Benedito, A. Mulet, J. A. Gallego-Juárez, M. Blasco (2010): High-power ultrasonic system for the enhancement of mass transfer in supercritical CO2 extraction processes. Ultrasonics, 50, 2010, 306-309.
- Ai-jun Hu, Shuna Zhao, Hanhua Liang, Tai-qiu Qiu, Guohua Chen (2007): Ultrasound assisted supercritical fluid extraction of oil and coixenolide from adlay seed. Ultrasonics Sonochemistry Volume 14, Issue 2, Feb. 2007. 219-224.
Vysoce výkonný ultrazvuk! Produktová řada Hielscher pokrývá celé spektrum od kompaktního laboratorního sonikátoru přes stolní přístroje až po plně průmyslové ultrazvukové systémy.