Dybe eutektiske opløsningsmidler til højeffektiv ekstraktion

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.

Hvad er Deep Eutectic Solvents (DES)?

Dybe eutektiske opløsningsmidler (DES'er) er blandinger af mindst én hydrogenbindingstager (HBA) og en hydrogenbindingsdonor (HBD), herunder carboxylsyrer og andre vedvarende forbindelser. Ifølge Cai et al. (2019) "er det stærke hydrogenbindingsinteraktion mellem HBA og HBD den vigtigste faktor for dannelsen af DES'er." [Cai et al. 2019] For hydrogenbindingsdonorer (HBD'er) anvendes forbindelser som sukkerarter, aminosyrer, carboxylsyrer (f.eks. benzoesyre, citronsyre, succinsyre) eller aminer (f.eks. urinstof, benzamid) ofte. HBD'ernes kemiske interaktionspotentiale er de vigtigste faktorer, der bidrager til dannelse og effektivitet af dybe eutektiske opløsningsmidler. Halidsalte som cholinchlorid eller zinkchlorid kan også anvendes sammen med HBD'erne. Andre cholinchlorid-baserede DES er dannet med æblesyre, phenol eller glycerin. Som følge af de stærke hydrogenbindingsinteraktioner reduceres smeltepunktet for dybe eutektiske opløsningsmidler betydeligt sammenlignet med dets individuelle komponenter. I modsætning til konventionelle opløsningsmidler (f.eks. ethanol, methanol, hexan, butan osv.) DES er ikke-flygtige, hvilket betyder, at de har et meget lavt damptryk og derved næppe er brandfarlige. Toksiciteten af dybe eutektiske opløsningsmidler er lav, deres bionedbrydelighed er høj, og de nødvendige prækursorer er billige, let og rigelige tilgængelige såvel som vedvarende. Naturlige dybe eutektiske opløsningsmidler (NADES' er) er endnu mere miljøvenlige, da alle prækursorer stammer fra naturlige kilder. DESs tilbyder også en tunable solvens baseret på kemien i opløst og de arter, der anvendes til at skabe DES. Nogle NADES udviser en høj viskositet, og de er derfor ikke særlig velegnede til batchudvinding. NADES med højere viskositeter kan dog med succes anvendes som opløsningsmidler i ultralydsstrømningsekstraktion.

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 ultralyds udsugningsanlæg

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: