Dybe eutektiske opløsningsmidler (DES'er) og naturlige dybe eutektiske opløsningsmidler (NADES) giver fordele som ekstraktionsmidler på mange niveauer og er dermed et lovende alternativ til konventionelle organiske opløsningsmidler. Dybt eutektisk opløsningsmiddel fungerer fremragende i kombination med ultralydekstraktion og giver høje udbytter af førsteklasses kvalitetsekstrakter. Få mere at vide om ultralydsudvinding ved hjælp af naturlige dybe eutektiske opløsningsmidler.

Hvordan forbedrer ultralydbehandling ekstraktionen med dybe eutektiske opløsningsmidler?

Ultralydsonde-type ekstraktion ved hjælp af dybe eutektiske opløsningsmidler og naturlige dybe eutektiske opløsningsmidler kan tilbyde flere fordele til udvinding af bioaktive forbindelser. En af de største fordele er den øgede ekstraktionseffektivitet af phenolforbindelser og andre fytokemikalier fra naturlige kilder. Dybe eutektiske opløsningsmidler er kendt for høj ekstraktionseffektivitet, som endda kan forbedres ved ultralydassisteret ekstraktion. På grund af deres ikke-toksicitet er de en god opløsningsmiddelmulighed for farmaceutiske produkter og fødevarer. Dette gør ultralydsekstraktion ved hjælp af dybe eutektiske opløsningsmidler en grøn og bæredygtig metode til genopretning af bioaktive forbindelser. Den synergetiske anvendelse af ultralydbehandling med dybe eutektiske opløsningsmidler er videnskabeligt bevist at resultere i højere udbytter af forskellige bioaktive forbindelser. Samlet set giver ultralydsonde-type ekstraktion ved hjælp af dybe eutektiske opløsningsmidler og naturlige dybe eutektiske opløsningsmidler en mere effektiv og miljøvenlig tilgang til udvinding af bioaktive forbindelser.

Hvad er Deep Eutectic Solvents (DES)?

Dybe eutektiske opløsningsmidler (DES'er) er blandinger af mindst en hydrogenbindingsacceptor (HBA) og en hydrogenbindingsdonor (HBD), herunder carboxylsyrer og andre vedvarende forbindelser. Ifølge Cai et al. (2019) er "den stærke hydrogenbindingsinteraktion mellem HBA og HBD den vigtigste faktor for dannelsen af DES'er." [Cai et al. 2019]
Til hydrogenbindingsdonorer anvendes ofte forbindelser såsom sukkerarter, aminosyrer, carboxylsyrer (fx benzoesyre, citronsyre, ravsyre) eller aminer (fx urinstof, benzamid). Det kemiske interaktionspotentiale for hydrogenbindingsdonorer er de vigtigste faktorer, der bidrager til dannelsen og effektiviteten af dybe eutektiske opløsningsmidler. Halidesalte såsom cholinchlorid eller zinkchlorid kan også anvendes sammen med hydrogenbindingsdonorerne. Andre cholinchloridbaserede dybe eutektiske opløsningsmidler dannes med malonsyre, phenol eller glycerin. Som et resultat af de stærke hydrogenbindingsinteraktioner reduceres smeltepunktet for dybe eutektiske opløsningsmidler signifikant sammenlignet med dets individuelle komponenter. I modsætning til konventionelle opløsningsmidler (f.eks. ethanol, methanol, hexan, butan osv.) er dybe eutektiske opløsningsmidler ikke-flygtige, hvilket betyder, at de har et meget lavt damptryk og dermed næppe er brandfarlige. Toksiciteten af dybe eutektiske opløsningsmidler er lav, deres bionedbrydelighed er høj, og de nødvendige prækursorer er billige, let og rigelige såvel som vedvarende.
Naturlige dybe eutektiske opløsningsmidler (NADES) er endnu mere miljøvenlige, da alle prækursorer kommer fra naturlige kilder. Dybe eutektiske opløsningsmidler tilbyder også en justerbar solvens baseret på det opløste stofs kemi og de arter, der bruges til at skabe dybe eutektiske opløsningsmidler. Nogle naturlige dybe eutektiske opløsningsmidler udviser en høj viskositet, og de er derfor ikke særlig velegnede til batchekstraktion. Imidlertid kan naturlige dybe eutektiske opløsningsmidler med højere viskositeter med succes anvendes som opløsningsmidler i ultralydsgennemstrømningsekstraktion.

Tabellen nedenfor viser nogle få eksemplariske sammensætninger af naturlige dybe eutektiske opløsningsmidler (NADES) til udvinding af fytokemikalier:

Hvordan fungerer ultralydsudvinding med dybe eutektiske opløsningsmidler?

Ultralydsudvinding er baseret på de sonomekaniske virkninger af højintensiv, lavfrekvent ultralyd. For at fremme og intensivere ekstraktionen af botaniske forbindelser (dvs. bioaktive stoffer) via ultralydsscanning kobles ultralydbølger med høj effekt via en ultralydsonde (også kaldet ultralydhorn eller sonotrode) til det flydende medium, dvs. gyllen bestående af det botaniske råmateriale og det (naturlige) dybe eutektiske opløsningsmiddel. Ultralydbølgerne bevæger sig gennem væsken og skaber vekslende lavtryks- / højtrykscyklusser. Under lavtrykscyklusser skabes der små vakuumbobler (såkaldte kavitationsbobler), som vokser over flere trykcyklusser. I løbet af disse cyklusser af boblevækst kommer de opløste gasser i væsken ind i vakuumboblen, så vakuumboblen omdannes til voksende gasbobler. Efter at have vokset over flere cyklusser når vakuumboblerne en vis størrelse, hvor de ikke kan absorbere mere energi, så de imploderer voldsomt under en højtrykscyklus. Boble implosionen er kendetegnet ved intense kavitationskræfter, herunder meget høj temperatur og tryk, der når op til henholdsvis 4000K og 1000atm; samt tilsvarende høj temperatur- og trykforskelle. Disse ultralydgenererede turbulenser og forskydningskræfter bryder plantecellerne op og frigiver de intracellulære bioaktive forbindelser i det (naturlige) dybe eutektiske opløsningsmiddel. Ultralydekstraktion åbner cellestrukturen af botaniske og intensiverer masseoverførsel mellem plantemateriale og opløsningsmiddel. Sonikering fremmer derved effekten af naturlige dybe eutektiske opløsningsmidler. Ultralydekstraktion med (naturlige) dybe eutektiske opløsningsmidler resulterer i usædvanligt høje udbytter inden for en meget kort behandlingstid.

Effekt ultralydbølger forstyrrer cellestrukturen af botaniske stoffer, frigiver de bioaktive forbindelser og fremmer masseoverførslen mellem plantematerialet og opløsningsmidlet (f.eks. dybe eutektiske opløsningsmidler).

Kombinationen af ultralydsekstraktion med (naturlige) dybe eutektiske opløsningsmidler giver dig mulighed for at kombinere processen intensiverende effekt af ultralyd med de bemærkelsesværdige opløsende virkninger og fremragende designbarhed af dybe eutektiske opløsningsmidler. På grund af den overlegne effektivitet af ultralydsekstraktion, ultralydapparater anvendes også med succes til vandudvinding.
Kontakt os nu for at få mere at vide om den kraftfulde ultralydsudvindingsapplikation ved hjælp af dybe eutektiske opløsningsmidler!

Højtydende ultralydsekstraktorer til brug af dybe eutektiske opløsningsmidler

Ultralydekstraktion er en pålidelig forarbejdningsteknologi, som letter og fremskynder produktionen af ekstrakter af høj kvalitet fra forskellige botaniske såvel som ethvert opløsningsmiddel. Ultralydekstraktion er yderst kompatibel med (naturlige) dybe eutektiske opløsningsmidler, som er gunstige på grund af deres fremragende opløsende kraft, designbarhed til ekstraktet, bæredygtighed, bionedbrydelighed og miljøvenlighed. Kombinationen af processen intensivering af effekt ultralyd med fordelene ved (naturlige) dybe eutektiske opløsningsmidler giver denne proces teknologi overlegenhed på mange niveauer. Hielscher Ultrasonics portefølje dækker hele spektret fra kompakte lab ultralydsapparater til industrielle ekstraktionssystemer. Alle er naturligvis velegnede til ekstraktionen med dybe eutektiske opløsningsmidler.
Vores mangeårige erfarne medarbejdere vil hjælpe dig fra gennemførlighedstest og procesoptimering til installation af dit ultralydssystem på det endelige produktionsniveau.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: