Hielscher Ultrasonics
Vi drøfter gerne din proces.
Ring til os: +49 3328 437-420
Skriv til os: [email protected]

Meget effektiv vandekstraktion med højintensiv ultralyd

Vandekstraktion af planteforbindelser (f.eks. ekstraktion med koldt eller varmt vand, vandekstraktion under tryk og ekstraktion med subkritisk vand) kan forbedres effektivt ved sonikering. Ultralydsassisteret vandekstraktion giver ikke kun højere udbytter og reducerer behandlingstiden, men medfører også lavere energiforbrug, mildere ekstraktionsbetingelser og ekstrakter af høj kvalitet sammenlignet med konventionelle ekstraktionsteknikker. Ultralydsbaseret vandekstraktion anvendes med succes til ekstraktion af talrige plantebaserede forbindelser, herunder alkaloider, flavonoider, glykosider, fenoliske forbindelser og polysakkarider.

Ultralydsbaseret vandekstraktion af bioaktive forbindelser

Ultralydsekstraktorer såsom UP400St (400W, 24kHz) intensiverer konventionel vandbaseret planteekstraktion.Vand er det mest polære opløsningsmiddel, hvilket gør det til et fremragende opløsningsmiddel til polære forbindelser. På grund af sine ugiftige og miljøvenlige egenskaber ville vand være det ideelle opløsningsmiddel til ethvert planteekstrakt. Mindre polære og upolære komponenter opløses dog kun dårligt eller slet ikke i vand. Uden fremme af masseoverførslen ville ekstraktionsprocessen i vand desuden være utrolig langsom og dermed uøkonomisk. Ultralyd med høj intensitet og lav frekvens er en meget effektiv ekstraktionsteknik, som giver intens blanding og masseoverførsel. Ultralydsekstraktion er derfor kendt for at give betydelige fordele i forhold til konventionelle ekstraktionsmetoder. Disse fordele omfatter højere udbytter, hurtig behandling, hurtig omsætning af batches samt kontinuerlig inline-ekstraktion, brug af grønne opløsningsmidler, milde ekstraktionsbetingelser, der bevarer forbindelserne i ekstraktet, sikker drift og nem opskalering til stor behandlingskapacitet til kommerciel produktion. (jf. Zabot et al., 2021)

Forespørgsel om information



Industrielt ultralydsekstraktionssystem med 16kW til kontinuerlig inline-fremstilling af planteekstrakter af høj kvalitet med vand som ekstraktionsmiddel.

MultiSonoReactor med 4x 4kW til produktion af planteekstrakter i stor skala (masseproduktion) med vand som ekstraktionsmiddel. MultiSonoReactor kan også sættes under tryk og opvarmes for at opnå synergistiske ekstraktionseffekter.

 

Ultralydsekstraktion af plantemateriale – sådan bruges ultralydsapparater til at ekstrahere plantestofferI denne præsentation introducerer vi fremstilling af planteekstrakter. Vi forklarer udfordringerne ved at fremstille planteekstrakter af høj kvalitet, og hvordan et ultralydsapparat kan hjælpe med at overvinde disse udfordringer. Præsentationen viser, hvordan ultralydsekstraktion fungerer. Her beskrives fordelene ved at bruge et ultralydsapparat til ekstraktion, og hvordan en ultralydsekstraktor kan integreres i produktionen af ekstrakter.
I denne præsentation introducerer vi fremstilling af planteekstrakter. Vi forklarer udfordringerne ved at fremstille planteekstrakter af høj kvalitet, og hvordan et ultralydsapparat kan hjælpe med at overvinde disse udfordringer. Præsentationen viser, hvordan ultralydsekstraktion fungerer. Her beskrives fordelene ved at bruge et ultralydsapparat til ekstraktion, og hvordan en ultralydsekstraktor kan integreres i produktionen af ekstrakter.

 

Ekstraktion med varmt vand forbedret ved sonikering

De parametre, der bestemmer ekstraktionen af plantestoffer under vandekstraktion, er temperatur, tid, tryk og plantematerialets overfladeareal. Et varmtvandsekstrakt kan fremstilles på relativt kort tid på grund af vandets høje temperatur.
Løsningen: Udbyttet og ekstraktionshastigheden kan øges betydeligt ved anvendelse af ultralydsomrøring. Varmt vand alene har kun en begrænset evne til at nedbryde cellestrukturer, og høje temperaturer beskadiger eller ødelægger ofte varmelabile forbindelser, så ekstraktets kvalitet forringes. Når ultralydsekstraktion kombineres med ekstraktion med varmt vand, kan temperaturen reduceres drastisk (f.eks. fra 100°C til 50°C), hvilket forhindrer termisk nedbrydning af de ekstraherede plantebestanddele, øger det samlede udbytte og sparer energi. Ultralydskavitation er princippet bag ultralydsekstraktion. Ultralydskavitation (eller akustisk kavitation) består af rent mekaniske kræfter, der nedbryder cellevægge, frigiver målforbindelserne og forbedrer masseoverførslen mellem cellens indre og vandet (opløsningsmidlet). Ultralydsbaseret vandekstraktion giver således fremragende ekstraktionsresultater.

Ekstraktion med koldt vand forbedret ved sonikering

Ekstraktion med koldt vand (koldtvandsinfusion) er betydeligt mere ineffektiv, da brugen af varmt vand undgås. Koldt vand eller vand ved stuetemperatur ekstraherer ikke planteforbindelser særlig godt, da det kolde vand trænger meget langsomt ind i plantematerialet, og masseoverførslen er næsten ubetydelig. Fordelen ved ekstraktion med koldt vand er, at enhver temperaturstigning undgås, hvilket forhindrer termisk nedbrydning af varmefølsomme forbindelser. Den meget ringe ekstraktionsdynamik gør dog konventionel ekstraktion med koldt vand uegnet til kommerciel produktion. Derfor anvendes koldtvandsinfusion næsten udelukkende på forsøgsstadiet på grund af dens langsommelighed og ineffektivitet.
Løsningen: Ved at indføre sonikering i ekstraktion med koldt vand kan langsommeligheden og ineffektiviteten ved iblødsætning i koldt vand nemt overvindes. Ultralydsintensiveret ekstraktion med koldt vand gør det muligt at opretholde lave ekstraktionstemperaturer, samtidig med at intense forskydningskræfter kobles ind i faststof-væske-mediet. Som følge af ultralydsekstraktionens mekanisme åbnes cellevæggene, og planteforbindelserne frigives hurtigt til vandet. Ultralydsbaseret ekstraktion og infusion med koldt vand gør den kolde iblødsætning til en meget effektiv proces, der giver høje udbytter og ekstrakter af høj kvalitet inden for en kort ekstraktionstid.

Koldtvandsekstraktion af svampe med UP400St med 22mm sondeUltralydsbehandling er en hurtig og skånsom ekstraktionsmetode til fremstilling af svampeekstrakt af høj kvalitet med vand som opløsningsmiddel. I videoen bruges ultralydsekstraktoren UP400St til ekstraktion af medicinske svampe.
Ultralydsbehandling er en hurtig og skånsom ekstraktionsmetode til fremstilling af svampeekstrakt af høj kvalitet med vand som opløsningsmiddel. I videoen bruges ultralydsekstraktoren UP400St til ekstraktion af medicinske svampe.

Vandekstraktion under tryk kombineret med sonikering

Ultralydsekstraktion er kendetegnet ved mikroblanding, der gennem vibrationer fremmer øget diffusion af opløsningsmidlet ind i partiklen og fra partiklens indre til overfladen, hvilket intensiverer masseoverførslen. Sonikering reducerer desuden partikelstørrelsen af cellematerialet, hvilket forbedrer virkningen af ultralydsassisteret væskeekstraktion under tryk. Mindre partikler på ca. 0,68 mm giver højere udbytter end større partikler (ca. 1,05 mm), da et større overfladeareal muliggør betydeligt øget masseoverførsel og dermed forbedrede ekstraktionsudbytter. (jf. Zabot et al., 2021)

Industriel ultralydsekstraktor med sonde til vandbaseret isolering af plantestoffer.

Ultralydsintensiveret vandekstraktion af plantemateriale i vand: Ultralydsapparat UIP1000hdT i et stort bægerglas med en plantesuspension. Her anvendes vand som opløsningsmiddel, men ultralydsekstraktion er kompatibel med enhver type opløsningsmiddel.

Fordele ved ultralydsekstraktion

  • Overlegent udbytte
  • Ekstraktion med høj hastighed
  • Ekstrakter af høj kvalitet
  • Mild, ikke-termisk proces
  • Grønne opløsningsmidler
  • Omkostningseffektiv
  • Nem og sikker drift
  • Lave investerings- og driftsomkostninger
  • 24/7-drift under krævende forhold
  • Grøn, miljøvenlig metode

Forespørgsel om information



Effektiv ekstraktion med koldt vand under tryk med højintensiv ultralyd

Industrielt ultralydsudstyr til ekstraktion af fytokemikalier med vand som opløsningsmiddel: Ultralydssonde med flowcellereaktor, der kan sættes under tryk, til inline-produktion af ekstrakter.Under højt tryk trænger koldt vand lettere ind i plantevæv, og vandopløselige fytokemikalier opløses uden at forårsage termisk nedbrydning. Metoden til ekstraktion med koldt vand under højt tryk kan kombineres med ultralyd for at forbedre isoleringen af polære og upolære plantebestanddele. Vand er som ugiftigt, billigt og miljøvenligt opløsningsmiddel et attraktivt alternativ til organiske opløsningsmidler, især ved produktion af plantebaserede fødevarer, terapeutiske produkter og kosttilskud.
Til ultralydsintensiveret ekstraktion med koldt vand under tryk integreres en ultralydssonde (sonotrode) i ekstraktionstanken eller flowcellen. Tanken eller flowcellen sættes normalt under tryk med tryk mellem 5 og 100 barg afhængigt af de forbindelser, der ønskes ekstraheret. Hielscher Ultrasonics leverer endda kundetilpassede industrielle ultralydsreaktorer og flowceller, som kan sættes under tryk op til 300barg, så det optimale tryk til din ekstraktionsproces kan indstilles.
 

Ultralydsekstraktion af plantemateriale – portion på 30 liter / 8 gallonUltralydsekstraktion af plantemateriale giver højere udbytter. Hielscher UIP2000hdT, en homogenisator på 2000 watt, er kraftig nok til nemt at udføre ekstraktion i portioner fra 10 liter til 120 liter.
Ultralydsekstraktion af plantemateriale giver højere udbytter. Hielscher UIP2000hdT, en homogenisator på 2000 watt, er kraftig nok til nemt at udføre ekstraktion i portioner fra 10 liter til 120 liter.

 

Ekstraktion med superkritisk vand forbedret ved sonikering

Ultralydsforstærket ekstraktion med subkritisk vand er en anden synergistisk teknik, hvor højintensiv ultralyd forbedrer masseoverførslen mellem fast stof og væske. Ekstraktion med subkritisk vand (SWE) – også kendt som ekstraktion med varmt vand under tryk eller ekstraktion med overhedet vand – er en mindre almindeligt anvendt teknik til ekstraktion af planteforbindelser med lavere polaritet. Ved ekstraktion med subkritisk vand anvendes vand i sin superkritiske tilstand som opløsningsmiddel.
Hvad er subkritisk vand, og hvorfor er subkritisk vand et godt opløsningsmiddel til ekstraktion af mindre polære planteforbindelser? “Vand har mange termodynamiske egenskaber, som i høj grad påvirkes af temperatur og tryk. Afhængigt af betingelserne kan dets fysiske tilstand (fast stof, væske eller gas), termiske opførsel, densitet eller viskositet ændres. Ved at øge temperaturen og trykket til over et punkt, der kaldes det kritiske punkt (defineret ved 221 bar og 374 °C), kan vand opnå den superkritiske tilstand. Under subkritiske betingelser, svarende til temperaturer mellem 100°C og den kritiske temperatur (374°C) og tryk mellem 1 bar og det kritiske tryk (221 bar) for at undgå fordampning, falder vandets polaritet; dette gør vand til et bedre opløsningsmiddel til ekstraktion af forskellige organiske bioaktive forbindelser.” (Li og Chemat, 2019)
Når ultralyd kombineres med ekstraktion med subkritisk vand, kan ekstraktionseffektiviteten forbedres ved at øge ekstraktudbyttet og reducere ekstraktionstiden. For at opnå optimale resultater bør trykket i den lukkede batchreaktor under tryk eller flowcellereaktor være mindst dobbelt så højt som vandets damptryk. (Du finder en tabel over vandets damptryk nederst på denne side.)
Huang et al. (2010) undersøgte ekstraktionseffekterne af ultralyd med lav frekvens og høj effekt i kombination med ekstraktion med subkritisk vand. Til dette formål kobles en ultralydssonde ind i kedlen på apparatet til ekstraktion med subkritisk vand for at ekstrahere flygtig olie fra Lithospermum erythrorhizon. Resultaterne viste, at den ultralydsassisterede forstærkningseffekt ved 20 KHz var bedre end ved 36 KHz og steg med udgangseffekten (fra 0 til 250 W). Udbyttet ved ekstraktion med subkritisk vand steg fra 1,87% til 2,39% ved ultralydssvingninger (250 W, 20 KHz) ved en temperatur på 160°C og et tryk på 5 MPa under en ekstraktionsproces på 25 minutter. Sonikering kunne forbedre ikke kun ekstraktionsudbyttet, men også ekstraktionshastigheden og dermed spare tid.
Ultralydsassisteret ekstraktion med subkritisk vand kan udføres ved lavere tryk (f.eks. 5barg) end konventionel ekstraktion med subkritisk vand (f.eks. 10MPa), hvilket sparer energiomkostninger og gør ekstraktionsprocessen sikrere.

Højtydende ultralydsekstraktor til isolering af fytokemikalier i batchdrift.

Ultralydsbaseret vandekstraktion af fytokemikalier fra planter kan udføres i batchdrift og kontinuerlig drift. Billedet viser ultralydsapparatet på 1000 watt UIP1000hdT under batchekstraktion af plantestoffer.

Forespørgsel om information



Ultralydsekstraktion af plantemateriale – portion på 8 liter – sonikator UP400SUltralydshomogenisator UP400St til portionsekstraktion af plantemateriale under omrøring.

Fordelene ved ultralydsbaseret planteekstraktion

Både videnskabelig forskning og industriel anvendelse viser, at ultralydsassisteret ekstraktion er en pålidelig teknik, der er nem at betjene og ikke kræver teknisk baggrund eller intensiv oplæring. Meget høj ekstraktionseffektivitet, høje udbytter, lave driftsomkostninger samt lave investeringsomkostninger (især sammenlignet med andre teknikker såsom CO2 -ekstraktorer) og lave energiomkostninger er de vigtigste fordele ved ultralydsekstraktorer med sonde.
Yderligere fordele, der gør ultralydsekstraktionsteknologien til den foretrukne metode, er ekstrakter af høj kvalitet på grund af lave ekstraktionstemperaturer, pålidelige resultater (repeterbarhed / reproducerbarhed), fuldstændig lineær opskalering til ethvert produktionsniveau samt et lavt vedligeholdelsesbehov.
„Andre fordele ved brug af ultralydsekstraktion med sonde er nem håndtering af ekstraktet, hurtig udførelse, ingen rester, højt udbytte, miljøvenlighed, forbedret kvalitet og forebyggelse af nedbrydning af ekstraktet.”
(jf. Chemat og Khan, 2011)

Ultralydsekstraktion og oprensning af fytokemikalier fra planter: Billedet viser ultralydsapparatet med sonde UP400St, et Büchi-vakuumfilter og en rotationsfordamper til ekstraktion af curcumin.

Ekstraktionsopstilling til isolering af plantestoffer: Ultralydsapparat med sonde UP400St, Büchi-vakuumfilter og rotationsfordamper til ekstraktion af fytokemikalier.

Højtydende ultralydsapparater til vandekstraktion

Ultralydsekstraktor med sonde til effektiv frigivelse af fytokemikalier og plantestoffer fra planter.Ekstraktorer fra Hielscher Ultrasonics er veletablerede inden for planteekstraktion, uanset hvilket opløsningsmiddel der anvendes. Ekstraktproducenter – både mindre, eksklusive producenter af nicheekstrakter og masseproducenter i stor skala – finder i Hielschers brede udstyrsportefølje det ideelle ultralydsekstraktionsudstyr til deres produktionskrav. Opstillinger til både batchprocesser og kontinuerlige inline-processer er tilgængelige og kan leveres fra lager. Ultralydsekstraktion er egnet til brug med ethvert opløsningsmiddel og kan anvendes fleksibelt til ekstraktion af ethvert plantemateriale. Brug af vand som opløsningsmiddel gør det muligt at fremstille økologisk certificerede ekstrakter uden brug af meget dyr “økologisk” ethanol. (Plantematerialet skal naturligvis være økologisk dyrket for at fremstille et økologisk vandekstrakt).

Højeffektiv ekstraktion med Hielscher Ultrasonics

Hielschers ultralydsekstraktorer nedbryder effektivt planteceller og øger plantematerialets overfladeareal for indtrængning af opløsningsmidlet samt masseoverførslen til frigivelse af fytokemikalier (sekundære metabolitter). Hielschers ekstraktorer er designet med fokus på brugervenlighed, installeres hurtigt og kan betjenes sikkert og intuitivt.

Opfylder de højeste kvalitetsstandarder – designet og fremstillet i Tyskland

Den avancerede hardware og intelligente software i Hielschers ultralydsapparater er designet til at garantere pålidelige resultater ved ultralydsekstraktion af dine planteråvarer med reproducerbare resultater og brugervenlig, sikker drift. Robusthed, pålidelighed, 24/7-drift under fuld belastning og enkel betjening set fra operatørens perspektiv er yderligere kvalitetsfaktorer, som gør Hielschers ultralydsapparater attraktive.
Ekstraktorer fra Hielscher Ultrasonics anvendes verden over til ekstraktion af fytokemikalier af høj kvalitet. Hielschers ultralydsekstraktorer har dokumenteret deres evne til at give planteforbindelser af høj kvalitet og anvendes ikke kun af mindre producenter af special- og boutiqueekstrakter, men hovedsageligt til industriel produktion af ekstrakter, kosttilskud og terapeutiske produkter, der er bredt tilgængelige på markedet. På grund af deres robuste hardware og intelligente software kan Hielschers ultralydsprocessorer nemt betjenes og overvåges.

Automatisk datalogning

Hielschers ultralydsapparater kan fjernstyres via browserstyring. Sonikeringsparametre kan overvåges og justeres præcist efter proceskravene.For at opfylde produktionsstandarderne for fødevarer, kosttilskud og terapeutiske produkter skal produktionsprocesserne overvåges og registreres detaljeret. De digitale ultralydsapparater fra Hielscher Ultrasonics har automatisk datalogning. Takket være denne intelligente funktion gemmes alle vigtige procesparametre såsom ultralydsenergi (samlet energi og nettoenergi), temperatur, tryk og tid automatisk på et indbygget SD-kort, så snart apparatet tændes. Procesovervågning og dataregistrering er vigtige for løbende processtandardisering og produktkvalitet. Ved at tilgå de automatisk registrerede procesdata kan du gennemgå tidligere sonikeringsforløb og evaluere resultaterne.
En anden brugervenlig funktion er fjernstyring af vores digitale ultralydssystemer via en browser. Via browserbaseret fjernstyring kan du starte, stoppe, justere og overvåge din ultralydsprocessor på afstand fra hvor som helst.
Vil du vide mere om fordelene ved ultralydsbaseret vandekstraktion af plantematerialer? Kontakt os nu for at drøfte din proces til fremstilling af planteekstrakter! Vores erfarne medarbejdere deler gerne flere oplysninger om ultralydsekstraktion, vores ultralydssystemer og priser!

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

Batchvolumen Volumenstrøm Anbefalede apparater
1 til 500mL 10 til 200mL/min UP100H
10 til 2000mL 20 til 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 til 20L 0,2 til 4L/min UIP2000hdT
10 til 100L 2 til 10L/min UIP4000hdT
ikke relevant 10 til 100L/min UIP16000
ikke relevant større gruppe af UIP16000

Kontakt os! / Spørg os!

Bed om mere information

Brug venligst formularen nedenfor til at anmode om yderligere oplysninger om ultralydsprocessorer, anvendelser og pris. Vi drøfter gerne Deres proces med Dem og tilbyder Dem et ultralydssystem, der opfylder Deres krav!





Ultralydshomogenisatorer med høje forskydningskræfter anvendes til behandling i laboratorie-, bord-, pilot- og industriel skala.

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer til blandingsopgaver, dispergering, emulgering og ekstraktion i laboratorie-, pilot- og industriel skala.

Tekniske oplysninger om ultralydsbaseret vandekstraktion

Konventionelle ekstraktionsmetoder såsom maceration, infusion, perkolation, dekoktion, refluksekstraktion, dampdestillation, sublimering og presning anvendes almindeligvis til ekstraktion af medicinske forbindelser fra planter. Ulemperne ved disse metoder omfatter en tidskrævende proces, ringe renhed og lav effektivitet.

Procesparametre, der påvirker ultralydsekstraktion

Ultralydsassisteret ekstraktion er kendt for sine unikke egenskaber og fordele, som gør sonikering til den overlegne ekstraktionsteknik sammenlignet med konventionelle metoder til ekstraktion af planteforbindelser. En væsentlig fordel ved ultralydsassisteret ekstraktion er, at ultralydsbehandlingens faktorer (såsom amplitude, tid, temperatur og tryk) kan tilpasses præcist, så ultralydsprocessen kan indstilles optimalt til målforbindelsen. Hvert plantemateriale har ideelle ekstraktionsparametre, hvor det bedste udbytte, den bedste kvalitet og den bedste ekstraktionshastighed opnås. Ultralydsekstraktionsprocessen gør det muligt at tilpasse disse optimale ekstraktionsbetingelser perfekt.

Ultralydsamplitude

Amplituden er ultralydssondens (sonotrodens) svingningsudsving. Jo højere amplituden er, desto mere intense er vibrationerne og kavitationen i den sonikerede væske. Hielscher Ultrasonics er specialiseret i højtydende ultralydsapparater med sonde, som kan levere præcist justerbare amplituder. Kundetilpassede sonder, der kan levere op til 200µm i kontinuerlig 24/7-drift, er tilgængelige fra lager. Kundetilpassede ultralydssonotroder til endnu højere amplituder kan også nemt fremstilles.
Amplituden er en af de vigtigste parametre – hvis ikke den allervigtigste – for effektiv planteekstraktion. Høje amplituder skaber de nødvendige kræfter til at nedbryde cellevægge og frigive det intracellulære materiale. Derved bliver højtydende sonikering så effektiv til planteekstraktion.

Tid / varighed af ultralydsbehandling

Ultralydsassisteret ekstraktion er normalt meget kortere end traditionelle metoder, da sonikering frigiver planteforbindelserne ved betydeligt højere ekstraktionshastigheder. Sonikering muliggør kortere ekstraktionsprocesser, hvilket beskytter de ekstraherede forbindelser mod overbehandling. Kortere behandling ved hjælp af ultralyd betyder højere behandlingskapacitet og højere ekstraktkvalitet.

Pulseret ultralydsbehandling

Ultralydspulsering er en behandlingsform, hvor ultralydsbehandlingen afbrydes af definerede pausecyklusser (f.eks. 50% driftscyklus: 30 sek. TIL, 30 sek. FRA; 100% driftscyklus: kontinuerlig sonikering uden pauser) Ultralydens driftscyklus (også kendt som pulstilstand eller ultralydspulseringscyklusser) angiver den procentdel af tiden, hvor ultralyd kobles ind i mediet (pulsvarighed) i løbet af én pulsperiode. For eksempel ville en cyklustilstand på 50% være 30 sek. TIL, 30 sek. FRA. Under driftscyklussens pausefase vender den sonikerede væske tilbage til en uforstyrret tilstand i et defineret tidsrum (f.eks. 30 sek.), hvilket fremmer varmeafledningen, så den ønskede behandlingstemperatur kan opretholdes. Sonikeringens driftscyklus er mindre vigtig for ekstraktionseffektiviteten, men bruges til at opretholde en bestemt procestemperatur.

Hydrostatisk tryk

Tryk er en anden meget vigtig parameter for ultralydsprocesser. Påføring af hydrostatisk tryk på det sonikerede medium påvirker kavitationens intensitet. Ved forhøjet tryk øges intensiteten af ultralydskavitationen (akustisk kavitation). Hielscher Ultrasonics tilbyder forskellige typer ultralydsbatchreaktorer og flowceller, som kan sættes under tryk for at intensivere sonikeringsresultaterne.

Ekstraktionstemperatur

Ultralydsekstraktor UP400ST med temperatursensor.Som enhver mekanisk behandling medfører sonikering en temperaturstigning, hvilket er i overensstemmelse med termodynamikkens 2. lov. Sonikering er dog en ikke-termisk behandlingsteknik, da ultralydsassisterede behandlinger er baseret på rent mekaniske kræfter (også kaldet sonomekaniske kræfter). Ekstraktionstemperaturen under ultralydsekstraktion kan kontrolleres effektivt og holdes inden for et bestemt valgt temperaturområde. Alle Hielschers digitale ultralydsprocessorer er udstyret med en tilslutningsbar temperatursensor og intelligent software, hvor et bestemt temperaturområde kan indstilles for processen. Når dette temperaturområde overskrides, holder ultralydsapparatet pause, indtil temperaturen igen er inden for det valgte område, og fortsætter derefter automatisk sonikeringsprocessen. Denne intelligente funktion i Hielschers ultralydsapparater muliggør en præcist kontrollerbar sonikeringsproces og ideelle resultater.
Da ekstraktionstemperaturen kan være forskellig for forskellige planteforbindelser og planter, er temperaturen en vigtig faktor, som ikke bør overses ved optimering af ultralydsprocessen. For eksempel viste 80°C sig at være ideelt til at opnå maksimalt udbytte af flavonoider fra Sophora flavescens, mens de bedste resultater ved ekstraktion af arabinoxylan fra hvedeklid blev opnået ved 50°C.

Brug ethvert opløsningsmiddel til ultralydsekstraktion

Forskellige planteforbindelser har forskellige polariteter, som påvirker deres opløselighed i forskellige opløsningsmidler. For eksempel er saponiner og polysakkarider mere polære og har derfor god opløselighed i vand, da vand er stærkt polært. Fenoliske forbindelser såsom anthocyaniner og chlorogensyre er derimod ret upolære og opløses derfor bedre i et mindre polært opløsningsmiddel såsom ethanol. Valget af opløsningsmiddel bør derfor foretages i overensstemmelse med målforbindelsernes opløselighed for at opnå høj ekstraktionseffektivitet. For eksempel er vand et godt opløsningsmiddel til ekstraktion af polære forbindelser såsom psilocybin fra svampe samt oligosakkarider, glykosider og flavonoider, mens en ethanol-vand-blanding med en ethanolkoncentration på 60% (v/v) er egnet til ultralydsassisteret ekstraktion af f.eks. apigenin, baicalin og luteolin.
Læs mere om opløsningsmidler, opløsningsmidlers polaritet og de bedst egnede opløsningsmidler til ultralydsekstraktion!

Vand som ekstraktionsmiddel

Vand er det mest polære opløsningsmiddel og er egnet til ekstraktion af en bred vifte af polære forbindelser. Dets vigtigste fordele omfatter evnen til at opløse en bred vifte af stoffer. Desuden er det billigt, ugiftigt, sikkert og ikke-brandfarligt. Dets ulemper omfatter den stærke selektivitet for polære forbindelser på grund af dets høje polaritet. På grund af dets høje kogepunkt på 100°C kræver koncentrering af ekstraktet (f.eks. ved destillation eller rotationsfordampning) en stor mængde energi. Desuden er vand udsat for bakterie- og skimmelvækst.

Ultralydsfrekvens

Ultralydsfrekvensen omkring 20kHz har vist sig at være den mest effektstærke og effektive til planteekstraktion. Den påvirker effektiviteten af ultralydsassisteret ekstraktion af medicinske forbindelser fra planter. Generelt skaber den lave ultralydsfrekvens (dvs. omkring 20kHz) mere intens kavitation (sonomekaniske effekter), hvilket medfører større effektivitet i ekstraktionsprocessen.

Plantematerialet

Plantematerialer kan variere meget i cellernes struktur og stivhed. Afhængigt af cellevæggenes sammensætning, som kan omfatte cellulose, hemicelluloser, lignin, pektiske polysakkarider, proteiner, fenoliske og ikke-cellulosebaserede forbindelser samt vand, kan cellevæggene være enten robuste eller bløde. Forskellige plantetyper og plantedele indeholder forskellige typer og mængder af disse cellevægskomponenter. Derfor kræver hver plantetype specifikke behandlingsparametre for at opnå optimale ekstraktionsresultater.
Da intensiteten kan indstilles præcist, kan Hielschers ultralydsekstraktorer pålideligt nedbryde bløde og hårde cellevægge. Bløde cellevægge kan kræve mindre intens sonikering, mens robuste cellestrukturer har gavn af en mere intens behandling.
Råmaterialet til planteekstraktion kan være friskhøstet (vådt) eller tørret. Ultralydsekstraktion er egnet til både friske/våde og tørrede planter. Partikelstørrelsen af de faste plantestoffer er en anden vigtig faktor: Et stort overfladeareal (dvs. en lille partikelstørrelse) er fordelagtigt, da det giver en stor kontaktflade for forskydningskræfterne fra ultralydskavitationen, hvilket medfører højere effektivitet. Derfor macereres eller formales plantematerialet til små stykker (ca. 3–5mm).

Hvorfor er ultralydsekstraktion den bedste metode?

Effektivitet

  • Højere udbytter
  • Hurtig ekstraktionsproces – inden for få minutter
  • Ekstrakter af høj kvalitet – mild, ikke-termisk ekstraktion
  • Grønne opløsningsmidler (vand, ethanol, glycerin, vegetabilske olier, NADES osv.)

Enkelhed

  • Plug-and-play – opsætning og drift inden for få minutter
  • Høj behandlingskapacitet – til ekstraktproduktion i stor skala
  • Batchvis eller kontinuerlig inline-drift
  • Enkel installation og opstart
  • Bærbar / flytbar – bærbare enheder eller monteret på hjul
  • Lineær opskalering – tilføj endnu et ultralydssystem parallelt for at øge kapaciteten
  • Fjernovervågning og fjernstyring – via pc, smartphone eller tablet
  • Intet procestilsyn påkrævet – opsæt og start
  • Høj ydeevne – designet til kontinuerlig 24/7-produktion
  • Robusthed og lavt vedligeholdelsesbehov
  • Høj kvalitet – designet og fremstillet i Tyskland
  • Hurtig påfyldning og tømning mellem partier
  • Nem at rengøre

Sikkerhed

  • Enkel og sikker drift
  • Ekstraktion uden eller med opløsningsmiddel (vand, ethanol, vegetabilske olier, glycerin osv.)
  • Ingen høje tryk og temperaturer
  • ATEX-certificerede eksplosionssikre systemer tilgængelige
  • Nem at styre (også via fjernstyring)


Litteratur / referencer

Tabel: Vandets damptryk

Temperatur
i °C
Damptryk
i mmHg (Torr)
Damptryk
i hektopascal hPa
-80 0,00041 0,00055
-75 0,000915 0,00122
-70 0,00196 0,00261
-65 0,00405 0,0054
-60 0,008101 0,0108
-55 0,0157 0,02093
-50 0,02952 0,03936
-45 0,05402 0,07202
-40 0,09631 0,1284
-39,5 0,1019 0,1359
-39 0,1078 0,1437
-38,5 0,114 0,1520
-38 0,1206 0,1607
-37,5 0,1274 0,1699
-37 0,1347 0,1796
-36,5 0,1423 0,1897
-36 0,1503 0,2004
-35,5 0,1587 0,2116
-35 0,1676 0,2235
-34,5 0,1769 0,2359
-34 0,1867 0,2490
-33,5 0,197 0,2627
-33 0,2078 0,2771
-32,5 0,2192 0,2923
-32 0,2311 0,3082
-31,5 0,2437 0,3249
-31 0,2568 0,3424
-30,5 0,2706 0,3608
-30 0,2851 0,3801
-29,5 0,3003 0,4004
-29 0,3162 0,4216
-28,5 0,333 0,4439
-28 0,3505 0,4673
-27,5 0,3688 0,4918
-27 0,3881 0,5174
-26,5 0,4083 0,5443
-26 0,4294 0,5725
-25,5 0,4515 0,6020
-25 0,4747 0,6329
-24,5 0,4989 0,6652
-24 0,5243 0,6991
-23,5 0,5509 0,7345
-23 0,5787 0,7716
-22,5 0,6078 0,8104
-22 0,6383 0,851
-21,5 0,6701 0,8934
-21 0,7034 0,9377
-20,5 0,7381 0,9841
-20 0,77451 1,0326
-19,5 0,81251 1,0833
-19 0,85222 1,1362
-18,5 0,89368 1,1915
-18 0,93698 1,2492
-17,5 0,98222 1,3095
-17 1,0295 1,3725
-16,5 1,0787 1,4382
-16 1,1302 1,5068
-15,5 1,1839 1,5783
-15 1,2399 1,653
-14,5 1,2983 1,7309
-14 1,3593 1,8122
-13,5 1,4228 1,8969
-13 1,489 1,9852
-12,5 1,5581 2,0773
-12 1,6300 2,1732
-11,5 1,705 2,2732
-11 1,7832 2,3774
-10,5 1,8646 2,4859
-10 1,9494 2,5990
-9,5 2,0377 2,7168
-9 2,1297 2,8394
-8,5 2,2254 2,9670
-8 2,325 3,0998
-7,5 2,4287 3,2380
-7 2,5366 3,3819
-6,5 2,6489 3,5316
-6 2,7657 3,6873
-5,5 2,8872 3,8492
-5 3,0134 4,0176
-4,5 3,1448 4,1927
-4 3,2813 4,3747
-3,5 3,4232 4,5639
-3 3,5707 4,7606
-2,5 3,724 4,9649
-2 3,8832 5,1772
-1,5 4,0486 5,3977
-1 4,2204 5,6267
-0,5 4,3987 5,8645
0 4,5840 6,1115
0,01 4,58780 6,11657
1 4,9286 6,5709
2 5,2954 7,0599
3 5,6861 7,5808
4 6,1021 8,1355
5 6,5449 8,7258
6 7,0158 9,3536
7 7,5164 10,021
8 8,0482 10,730
9 8,6130 11,483
10 9,2123 12,282
11 9,8483 13,130
12 10,522 14,028
13 11,237 14,981
14 11,993 15,990
15 12,795 17,058
16 13,642 18,188
17 14,539 19,384
18 15,487 20,647
19 16,489 21,983
20 17,546 23,393
21 18,663 24,882
22 19,841 26,453
23 21,085 28,111
24 22,395 29,858
25 23,776 31,699
26 25,231 33,639
27 26,763 35,681
28 28,376 37,831
29 30,071 40,092
30 31,855 42,470
31 33,730 44,969
32 35,700 47,596
33 37,769 50,354
34 39,942 53,251
35 42,221 56,290
36 44,613 59,479
37 47,121 62,823
38 49,750 66,328
39 52,506 70,002
40 55,391 73,849
41 58,413 77,878
42 61,577 82,096
43 64,886 86,508
44 68,349 91,124
45 71,968 95,950
46 75,749 100,99
47 79,709 106,27
48 83,834 111,77
49 88,147 117,52
50 92,648 123,52
51 97,343 129,78
52 102,24 136,31
53 107,35 143,12
54 112,67 150,22
55 118,23 157,62
56 124,01 165,33
57 130,03 173,36
58 136,29 181,71
59 142,82 190,41
60 149,61 199,46
61 156,67 208,88
62 164,02 218,67
63 171,65 228,85
64 179,59 239,43
65 187,83 250,42
66 196,39 261,83
67 205,28 273,68
68 214,51 285,99
69 224,09 298,76
70 234,03 312,01
71 244,33 325,75
72 255,02 340,00
73 266,11 354,78
74 277,59 370,09
75 289,49 385,95
76 301,82 402,39
77 314,58 419,41
78 327,80 437,03
79 341,48 455,27
80 355,63 474,14
81 370,28 493,67
82 385,43 513,87
83 401,10 534,76
84 417,30 556,35
85 434,04 578,67
86 451,33 601,73
87 469,21 625,56
88 487,67 650,17
89 506,73 675,58
90 526,41 701,82
91 546,72 728,90
92 567,68 756,84
93 589,31 785,68
94 611,61 815,41
95 634,61 846,08
96 658,34 877,71
97 682,78 910,30
98 707,98 943,90
99 733,95 978,52
100 760,00 1013,3
101 787,57 1050,0
102 815,86 1087,7
103 845,12 1126,7
104 875,06 1166,7
105 906,07 1208,0
106 937,92 1250,5
107 970,60 1294,0
108 1004,42 1339,12
109 1038,92 1385,11
110 1074,56 1432,63
111 1111,20 1481,48
112 1148,74 1531,53
113 1187,42 1583,10
114 1227,25 1636,20
115 1267,98 1690,50
120 1489,14 1985,36
125 1740,93 2321,05
130 2026,10 2701,24
135 2347,26 3129,42
140 2710,92 3614,26
145 3116,76 4155,34
150 3570,48 4760,25
175 6694,08 8924,71
200 11.659,16 15.544,27
225 19.123,12 25.495,40
250 29.817,84 39.753,85
275 44.580,84 59.436,23
300 64.432,8 85.903,3
325 90.447,6 120.587
350 124.001,6 165.321,9
360 139.893,2 186.508,9
365 148.519,2 198.009,3
366 150.320,4 200.410,7
367 152.129,2 202.822,3
368 153.960,8 205.264,2
369 155.815,2 207.736,5
370 157.692,4 210.239,2
371 159.584,8 212.762,2
372 161.507,6 215.325,8
373 163.468,4 217.939,9
373,946 165.452,0 220.584,5

Ultralyd med høj ydeevne! Hielschers produktsortiment dækker hele spektret fra det kompakte ultralydsapparat til laboratoriet over bordmodeller til fuldt industrielle ultralydssystemer.

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer fra laboratoriestørrelse til industriel størrelse.

Vi drøfter gerne din proces.

✕