Hexanekstraktion med forbedret effektivitet ved sonikering

Sonikering med en sonde kan forbedre konventionel hexanekstraktion ved at intensivere processen og gøre den betydeligt mere effektiv. Ultralydsekstraktion forbedrer masseoverførslen og nedbryder celler, så de ønskede bioaktive stoffer frigives til opløsningsmidlet, hvilket giver højere ekstraktionsudbytter sammenlignet med konventionelle metoder alene. Ultralydsassisteret ekstraktion er yderst effektiv til at øge udbyttet ved olieekstraktion, herunder ekstraktion af rapsolie og hørfrøolie, og giver en fedtsyresammensætning af høj kvalitet og et højere indhold af bioaktive komponenter.

Hexanekstraktion forbedret med effektultralyd

Ultralydsekstraktion er en procesintensiverende metode, der kan forbedre faststof-væske-ekstraktion og ekstraktion med opløsningsmidler betydeligt.

Begrænsninger ved konventionel hexanekstraktion

Hexanekstraktion er en almindelig teknik til at ekstrahere organiske forbindelser, især upolære stoffer, fra forskellige kilder såsom planter, frø eller jord. Hexan er et kulbrinteopløsningsmiddel, der er yderst effektivt til at opløse og ekstrahere lipider, olier og andre upolære forbindelser. Hexan anvendes i vid udstrækning til olieekstraktion på grund af dets evne til at opløse upolære forbindelser (f.eks. olier), den nemme efterfølgende udskillelse af olien og et snævert kogepunktsinterval (63–69°C).
Effektiviteten af hexanekstraktionsprocesser kan dog variere meget afhængigt af råmaterialet og ekstraktionen: Ekstraktionsudbytte og ekstraktionstid er i høj grad korrelerede. Det betyder, at et højt ekstraktudbytte kræver en længere opholdstid for biomassen i hexanopløsningsmidlet. En anden begrænsende faktor er ofte, at hexan ikke trænger tilstrækkeligt ind i biomassens matrix. Stive cellestrukturer befugtes for det meste med hexan på overfladen, mens cellernes indre kun delvist kommer i kontakt med hexan. En sådan utilstrækkelig indtrængning medfører en ufuldstændig ekstraktionsproces, da de ønskede stoffer såsom lipider (dvs. fedtsyrer, fedtstoffer og olier) forbliver inde i cellematrixen.

Løsningen: Hexanekstraktion intensiveret med ultralyd

Sonikering med en sonde, også kendt som sonikering med en ultralydssonde, er en metode, der anvender ultralydsbølger med høj intensitet til at skabe akustiske kavitationsbobler i et flydende medium. Disse bobler kollapser hurtigt, hvilket genererer intense lokale energifelter og skaber mikroturbulens og kraftige forskydningskræfter i opløsningsmidlet.
På grund af disse energitætte forhold, der skabes med ultralyd, kan sonikering med en sonde intensivere og forbedre hexanekstraktionsprocessen på flere måder:

• Forbedret masseoverførsel: Sonikering forbedrer masseoverførslen mellem den faste prøve og opløsningsmidlet. Mikroturbulensen og kavitationsboblernes hurtige kollaps skaber kraftige forskydningskræfter og lokale trykændringer. Dette bryder grænselaget omkring den faste prøve og fremmer frigivelsen af de ønskede forbindelser til opløsningsmidlet, hvilket forbedrer ekstraktionseffektiviteten.
• Accelereret ekstraktion: Sonikering accelererer ekstraktionskinetikken ved at øge kontaktarealet mellem opløsningsmidlet og den faste prøve. Kavitationsboblerne skaber omrøring og en homogeniseret blanding, hvilket sikrer, at opløsningsmidlet kommer i tæt kontakt med hele overfladen af det faste materiale og dermed øger ekstraktionshastigheden.
• Nedbrydning af cellestrukturer: Ved ekstraktion fra plantemateriale kan sonikering nedbryde cellestrukturer såsom cellevægge og membraner, hvilket letter frigivelsen af intracellulære komponenter. Dette muliggør en mere effektiv ekstraktion af lipider og andre ønskede forbindelser, som kan være indesluttet i cellerne.
• Reduceret ekstraktionstid: Ved at kombinere den øgede masseoverførsel og den accelererede ekstraktionskinetik kan sonikering med en sonde reducere den ekstraktionstid, der kræves for at opnå det ønskede udbytte, betydeligt. Dette kan være særligt fordelagtigt ved behandling af store prøvevolumener eller arbejde med tidsfølsomme anvendelser.

På grund af disse forbedrede procesfaktorer kan sonikering med en sonde forbedre hexanekstraktionen betydeligt. Den ultralydsassisterede hexanekstraktion kan optimeres ud fra de specifikke forbindelser og volumener, der ekstraheres. Ultralydsintensitet (amplitude), varighed, temperatur, tryk og ekstraktionsopstilling kan justeres for at opnå optimale ekstraktudbytter inden for en kortere ekstraktionsperiode.

• Algeolie
• Vegetabilske olier (soja, hør, raps, solsikke, risklid osv.)
• Æteriske olier
• Caryophyllen
• Vaniljeoleoresin fra vaniljestænger
• Lutein fra æggeblomme
• Astaxanthin fra alger
• Affedtning af insekter

Soxhlet-ekstraktion intensiveret med ultralyd med hexan som opløsningsmiddel

Soxhlet-ekstraktion intensiveret med ultralyd er en proces, der kombinerer traditionel Soxhlet-ekstraktion med ultralydsbølger for at forbedre ekstraktionsprocessens effektivitet. Soxhlet-ekstraktion er en procedure, der almindeligvis anvendes i laboratorier og til produktion af mindre ekstraktvolumener, såsom æteriske olier eller visse bioaktive forbindelser.
Hexan er et almindeligt anvendt opløsningsmiddel til denne proces, da det er effektivt til at ekstrahere lipider fra forskellige kilder, herunder frøolier, algeolie samt lipidbaserede bioaktive forbindelser. Sonikering nedbryder cellestrukturer og fremmer faststof-væske-ekstraktionen gennem øget masseoverførsel og frigivelse af forbindelser til opløsningsmidlet. Dette skyldes, at opløsningsmidlet, såsom hexan, bedre kan trænge ind i det faste materiale og effektivt opløse olierne (lipider, fedtsyrer). Derfor accelereres ekstraktionsprocessen, hvilket reducerer den tid, der kræves for at ekstrahere de ønskede forbindelser. Desuden kan brugen af ultralyd reducere den nødvendige mængde opløsningsmiddel, hvilket gør det til en mere miljøvenlig mulighed.
 

Ultralydsekstraktion muliggør brug af mildere, ugiftige opløsningsmidler

Sonikering forbedrer ikke blot hexanekstraktionen, men muliggør også brug af mildere, ugiftige opløsningsmidler såsom ethanol, vandig ethanol, vand eller naturlige dybe eutektiske opløsningsmidler (DES, NADES). Den yderst effektive cellenedbrydning og masseoverførsel, som ultralydsekstraktorer med sonder giver, sikrer fremragende resultater ved brug af mildere opløsningsmidler. Dermed muliggør ultralydsekstraktion i kombination med mildere, ugiftige og mere miljøvenlige opløsningsmidler ekstrakter af høj kvalitet i fødevarekvalitet, omkostningsbesparelser og en grøn ekstraktionsproces.

Højtydende sonikatorer til forbedret hexanekstraktion

Hielscher Ultrasonics designer, fremstiller og leverer højtydende ultralydsekstraktorer, som nemt kan integreres i eksisterende hexanekstraktionsanlæg eller Soxhlet-ekstraktorer. Ud over levering, installation og vedligeholdelsesservice rådgiver og vejleder Hielscher sine kunder under gennemførlighedstest, procesoptimering og anlægsdesign frem til den endelige installation og idriftsættelse af ekstraktionsprocessen.
Væsentlige fordele ved sonikatorer fra Hielscher er den fulde proceskontrol, den lineære skalerbarhed og alle industrielle ultralydsprocessorers evne til at levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200µm kan nemt opretholdes kontinuerligt i 24/7-drift. Høje amplituder er særligt vigtige ved ekstraktion fra hårdere cellestrukturer såsom frø og kerner.
Vores tekniske personale og vores fuldt udstyrede proceslaboratorium hjælper dig med viden og vejledning!

Design, fremstilling og rådgivning – kvalitet fremstillet i Tyskland

Sonikatorer fra Hielscher er kendt for deres højeste kvalitets- og designstandarder. Robusthed og nem betjening muliggør problemfri integration af vores sonikatorer i industrielle anlæg. Sonikatorer fra Hielscher håndterer nemt barske forhold og krævende miljøer.

Hielscher Ultrasonics er en ISO-certificeret virksomhed og lægger særlig vægt på højtydende sonikatorer med den nyeste teknologi og brugervenlighed. Sonikatorer fra Hielscher er naturligvis CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores sonikatorers omtrentlige behandlingskapacitet: