Ekstraktion med superkritiske fluider forbedret med højintensitetsultralyd
Ultralydsekstraktion alene eller i kombination med alternative ekstraktionsmetoder såsom opløsningsmiddelekstraktion eller superkritiske CO2 -ekstraktorer anvendes med succes til at ekstrahere hele spektret af cannabinoider fra cannabisplanten (hamp og marihuana). I marihuana er den vigtigste cannabinoidbestanddel Δ9-tetrahydro-cannabinol (Δ9-THC) med sine velkendte psykotrope virkninger. Andre vigtige cannabinoider med mindre eller ingen psykotrop aktivitet findes i både hamp og marihuana og omfatter cannabidiolsyre (CBDA), cannabidiol (CBD), cannabigerol (CBG), cannabichromen (CBC), cannabinol (CBN) og cannabicyclol (CBL) samt andre C19-relaterede homologer.
Ultralydsforbedret superkritisk CO2 -ekstraktion
Kombinationen af højintensitetsultralyd og ekstraktorer til superkritiske fluider (SFE) er en yderst effektiv og ren metode til at fremskynde og forbedre masseoverførselsprocesser. Masseoverførslen mellem råmaterialet (f.eks. plantematerialer såsom blade, blomster, knopper osv.) og opløsningsmidlet (f.eks. superkritisk CO2) er den begrænsende faktor under ekstraktionsprocesser. Den begrænsede masseoverførsel reducerer ekstraktionseffektiviteten. For at kompensere for den manglende effektivitet skal ekstraktionstiden enten forlænges, eller ekstraktionsudbyttet må reduceres.
Sonikering med høj effekt er en veldokumenteret teknologi til at intensivere langsomme reaktioner ved at forbedre masseoverførslen mellem to faser. Gennem intense vibrationer, forskydningskræfter og omrørende turbulens bringer højintensitetsultralyd råmaterialet til ekstraktion i kontakt med opløsningsmidlet med en væsentligt øget hastighed. Dette giver overlegne ekstraktionsudbytter og en kortere ekstraktionstid. Sonikering forbedrer ekstraktionseffektiviteten i enhver type ekstraktor til superkritiske fluider:
- ved at øge udbyttet
- ved at forkorte ekstraktionstiden
- ved at reducere det nødvendige tryk
- ved at forbedre den samlede produktionskapacitet
UIP2000hdT ultralydsekstraktoren kan tilsluttes med en flange til ekstraktionskolonner til superkritisk CO
Ultralydsforbedring af masseoverførslen i superkritiske CO2-ekstraktionsprocesser kan nemt realiseres ved at integrere en højtydende ultralydssonde såsom en Cascatrode i ekstraktoren til superkritiske fluider. Sonder fra Hielscher Ultrasonics (også kendt som ultralydshorn eller sonotroder) kan tilsluttes via en standardflange med tætning og er kompatible med swedge lock-koblinger. Dette gør installation og drift enkel og sikker. Da alle Hielscher ultralydsapparater er kendt for deres robusthed og vedvarende ydeevne, kræver et system kun lidt vedligeholdelse, når det først er installeret.
Hielscher ultralydsapparater og sonder fås til
- ekstraktorer til superkritiske fluider i lille skala / laboratorieskala
- semiindustriel skala
- industriel skala
Ultralydsekstraktor integreret i et superkritisk CO2-system for at forbedre masseoverførslen. Dette øger ekstraktionsudbyttet og reducerer ekstraktionstiden og temperaturen.
figur og undersøgelse: Hu et al. 2007
Casestudie af ultralydsforbedret superkritisk CO2 -ekstraktion
Ingefærekstraktion: Balachandran et al. (2006) undersøgte effektiviteten af ultralydsassisteret superkritisk CO2-ekstraktion ved hjælp af Hielscher ultralydsapparatet UIP500hdT. De undersøgte ultralydens indflydelse på superkritisk ekstraktion ved hjælp af frysetørret ingefær. “Udbyttet af stærkt smagende forbindelser fra ingefær øges betydeligt under påvirkning af ultralyd, med forbedringer på op til 30% mod slutningen af ekstraktionsperioden.” (Balachandran et al. 2006)
Læs mere om ultralydsekstraktion af ingefær!
FESEM-billeder af ingefærpartikler. (A) Forsøg uden sonikering, (B) forsøg med sonikering ved hjælp af UIP500hdT .
Billede og undersøgelse: Balachandran et al. 2006
- intensivere masseoverførslen under SFE
- øge ekstraktudbyttet
- fremskynde SFE-ekstraktion
- nemt håndtere høje tryk
- håndtere forskellige råmaterialer
- eftermonteres i eksisterende SFE-systemer
- installeres fleksibelt
- styres præcist
- fjernstyres
- betjenes sikkert
Ultralydsekstraktorer med høj effekt til ekstraktion med superkritiske fluider
Hielscher ultralydsapparater kan nemt integreres i enhver almindelig superkritisk CO2 -ekstraktor for at forbedre masseoverførslen og dermed øge ekstraktionsudbyttet.
Ultralydssonder af typen CascatrodeTM er særligt velegnede til integration i en CO2 -ekstraktor, da Hielscher cascatrodes har et stort overfladeareal, som udsender kraftig kavitation i de store tanke i CO2 -ekstraktionssystemer og dermed nemt kan behandle store volumener. De robuste og pålidelige industrielle ultralydsprocessorer fra Hielscher Ultrasonics kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200µm kan nemt opretholdes kontinuerligt i 24/7-drift. Til endnu højere amplituder fås specialtilpassede ultralydssonotroder. Den pålidelige kontinuerlige drift ved høje amplituder samt Hielscher ultralydsekstraktorernes robusthed og lave vedligeholdelsesbehov gør dem til det ideelle udstyr til integration i superkritiske / subkritiske CO2 -ekstraktorer til forskning og udvikling samt kommerciel anvendelse.
- vedvarende høj ydeevne
- 24/7/365-drift
- præcis processtyring
- robusthed
- lavt vedligeholdelsesbehov
- sikre og nemme at betjene
- fjernstyring via browser
Tabellen nedenfor giver en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet:
| Batchvolumen | Flowhastighed | Anbefalede apparater |
|---|---|---|
| 10 til 2000mL | 20 til 400mL/min | UP200St, UP400St |
| 0,1 til 8L | 0,2 til 2L/min | UIP500hdT |
| 0,1 til 20L | 0,2 til 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 til 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | højere | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg os!
Litteratur / referencer
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry
Volume 13, Issue 6, Sept. 2006. 471-479. - Yanxiang Gao, Bence Nagy, Xuan Liu, Béla Simándi, Qi Wang (2009): Supercritical CO2 extraction of lutein esters from marigold (Tagetes erecta L.) enhanced by ultrasound. The Journal of Supercritical Fluids. Volume 49, Issue 3, 2009. 345-350.
- E. Riera, A. Blanco, J. García, J. Benedito, A. Mulet, J. A. Gallego-Juárez, M. Blasco (2010): High-power ultrasonic system for the enhancement of mass transfer in supercritical CO2 extraction processes. Ultrasonics, 50, 2010, 306-309.
- Ai-jun Hu, Shuna Zhao, Hanhua Liang, Tai-qiu Qiu, Guohua Chen (2007): Ultrasound assisted supercritical fluid extraction of oil and coixenolide from adlay seed. Ultrasonics Sonochemistry Volume 14, Issue 2, Feb. 2007. 219-224.
Højtydende ultralyd! Hielschers produktsortiment dækker hele spektret fra det kompakte ultralydsapparat til laboratoriet over bordmodeller til ultralydssystemer i fuld industriel skala.