Ultrazvuková Soxhletova extrakce

Ultrazvuk zlepšuje konvenční Soxhletovu extrakci. Ultrazvukem asistovaná Soxhletina extrakce, známá také jako Sono-Soxhlet, vede k vyšším výnosům a kratším dobám extrakce. Hielscher sondové sonikátory lze snadno integrovat do jakéhokoli klasického nastavení extraktoru Soxhlet.

Soxhletova extrakce pomocí ultrazvuku

Soxhletova extrakce je často používaná metoda extrakce pevná látka-kapalina používaná v syntetických nebo analytických laboratořích a je vyžadována, když požadovaná sloučenina vykazuje pouze omezenou rozpustnost v rozpouštědle a nečistota je v tomto rozpouštědle nerozpustná. Stručně lze princip fungování Soxhletovy extrakce popsat jako reflux na bázi rozpouštědla.
Ultrazvuk je úspěšně integrován do Soxhletovy extrakce, aby se zvýšil výtěžek a zkrátila doba trvání. Po dokončení Soxhletovy extrakce se rozpouštědlo odstraní (např. pomocí rotační odparky).

Problémy s konvenční extrakcí Soxhlet:

Tradiční Soxhletova extrakce má velké nevýhody kvůli dlouhé době extrakce a velkému množství použitého rozpouštědla. Konvenční Soxhletův extraktor navíc postrádá míchání. K urychlení procesu extrakce je nutné míchání. Vzhledem k tomu, že konvenční Soxhletovy extraktory používají velké množství rozpouštědla, následné odpařování a koncentrace vyžadují hodně energie. Kvalita extraktu je často negativně ovlivněna dlouhou dobou zdržení extrahovaných sloučenin v vyhřívané baňce Soxhletova extrakčního nastavení. Termolabilní cílové sloučeniny se rozkládají, když je materiál během dlouhé doby extrakce vystaven teplu o bodu varu rozpouštědla.

Řešení: Ultrazvuková Soxhletova extrakce

Silný ultrazvuk zvyšuje přenos hmoty mezi vzorkem a rozpouštědlem. Tím je zapotřebí méně rozpouštědla. Doba extrakce je drasticky zkrácena, takže extrakty nejsou vystaveny dlouhému tepelnému vystavení. Tím se zabrání nežádoucímu tepelnému rozkladu extraktu nebo se alespoň výrazně sníží.
Ultrazvuk lze snadno integrovat do Soxhletova extrakčního nastavení – buď zavedením ultrazvukového rohu (sonda, sonotroda) do Soxhletovy komory, nebo sonikací Soxhletovy komory nepřímo přes stěnu nádoby. Ultrazvuková extrakce Soxhlet – stejně známý jako Sono-Soxhlet – Výsledkem jsou vyšší výnosy za kratší doby extrakce za mírnějších podmínek extrakce.

Sestavy Sono-Soxhlet a Sono-Clevenger v průmyslovém měřítku s Sonikátor UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

“Ultrazvuku jako extrakční metoda je účinná technika ve srovnání s refluxními metodami pro extrakci stopových organických látek z půd a sedimentů. Ukázalo se, že ultrazvukové extrakční techniky generují srovnatelné nebo dokonce větší množství (Song et al., 2002) uhlovodíků než jiné techniky extrakce […]. V závislosti na typu kontaminantů a matrice může mít sonikace výhodu rychlejších dob extrakce. Pro efektivnější a reprodukovatelnější extrakce je mnohokrát vyžadována optimalizace parametrů ultrazvukové extrakce, včetně typu rozpouštědla nebo složení rozpouštědla, doby extrakce, zatížení vzorku a obsahu vody (Berset et al., 1999). Techniky ultrazvuku obvykle poskytují relativně levnou metodu, která používá malé objemy organického rozpouštědla bez potřeby složitého skla a přístrojového vybavení.”
[Oluseyi et al. 2011]

Výhody Sono-Soxhletovy extrakce

Sono-Soxhletova extrakce je variantou tradiční Soxhletovy extrakční techniky, která zahrnuje ultrazvuk s vysokou intenzitou pro zlepšení procesu extrakce. Technika Sono-Soxhlet nabízí několik výhod podpořených vědeckým výzkumem a studiemi, mezi které patří:

• Zvýšená účinnost odsávání: Sono-Soxhletova extrakce zvyšuje účinnost extrakce tím, že rozkládá buněčné stěny rostlinných materiálů nebo jiných matric vzorků. Akustická kavitace vytvořená intenzivními ultrazvukovými vlnami zlepšuje přenos hmoty a zvyšuje pronikání rozpouštědla do vzorku, čímž zvyšuje výtěžek extrahovaných sloučenin.
• Zkrácená doba extrakce: Sono-Soxhletova extrakce výrazně zkracuje dobu extrakce ve srovnání s konvenční Soxhletovou extrakcí. Vzhledem k tomu, že ultrazvuk podporuje rychlejší přenos a difúzi hmoty, extrakce analytů a botanických sloučenin trvá jen krátkou léčbu. Kratší doba těžby znamená také vyšší průchodnost.
• Nižší spotřeba rozpouštědel: Kombinace Soxhletovy a ultrazvukové extrakce vede ke snížení spotřeby rozpouštědla. To přispívá nejen k úspoře nákladů, ale také minimalizuje dopad na životní prostředí.
• Všestrannost použití: Sono-Soxhletova extrakce je všestranná a lze ji aplikovat na širokou škálu matric vzorků, včetně rostlinných materiálů, potravinářských výrobků, polymerů a vzorků životního prostředí. Jeho přizpůsobivost z něj činí cenný nástroj v různých vědeckých oborech, jako je fytochemie, chemie a analýza životního prostředí.
• Zelená chemie: Extrakce Sono-Soxhlet je v souladu s principy zelené chemie tím, že snižuje množství odpadu a spotřebu energie. Jeho účinnost a snížená spotřeba rozpouštědel přispívají k ekologičtějším extrakčním procesům.

Tyto prospěšné aspekty Sono-Soxhletovy extrakce přispívají ke zlepšení efektivity procesu, časové a energetické účinnosti a také k šetrnosti k životnímu prostředí. Hlavní výhody Sono-Soxhletovy extrakce jsou založeny na zvýšené účinnosti extrakce, zkrácení doby zpracování, nižší spotřebě rozpouštědla, univerzálnosti a příspěvku k zelené chemii.
Využijte ultrazvukem vylepšenou Soxhletovu extrakci a kontaktujte nás, vědět pro více informací!

Literatura / Reference