Ultralyd Soxhlet ekstraktion

Ultralyd forbedrer den konventionelle Soxhlet-ekstraktion. Ultralydassisteret Soxhlet, også kendt som Sono-Soxhlet, ekstraktion fører til højere udbytter og kortere ekstraktionstider. Hielscher sonde-type sonde-type sonde kan nemt integreres i enhver klassisk Soxhlet ekstraktoropsætning.

Soxhlet-ekstraktion ved hjælp af ultralydbehandling

Soxhlet-ekstraktion er en hyppigt anvendt fast-væske-ekstraktionsmetode, der anvendes i syntetiske eller analytiske laboratorier og er påkrævet, når en ønsket forbindelse kun viser en begrænset opløselighed i et opløsningsmiddel, og urenheden er uopløselig i dette opløsningsmiddel. Kort fortalt kan arbejdsprincippet for Soxhlet-ekstraktionen beskrives som en opløsningsmiddelbaseret refluks.
Ultralyd er med succes integreret i Soxhlet-ekstraktion for at øge udbyttet og forkorte varigheden. Når Soxhlet-ekstraktionen er afsluttet, fjernes opløsningsmidlet (f.eks. ved hjælp af en rotationsfordamper).

Problemer med konventionel Soxhlet-ekstraktion:

Den traditionelle Soxhlet-ekstraktion har store ulemper på grund af dens lange ekstraktionsvarighed og den store mængde opløsningsmiddel, der anvendes. Desuden mangler en konventionel Soxhlet-emhætte omrøring. Omrøring er påkrævet for at fremskynde ekstraktionsprocessen. Da konventionelle Soxhlet-ekstraktorer bruger store mængder opløsningsmiddel, kræver den efterfølgende fordampning og koncentration meget energi. Ekstraktkvaliteten påvirkes ofte negativt af den lange retentionstid for de ekstraherede forbindelser i den opvarmede pære i Soxhlet-ekstraktionsopsætningen. Termolabile målforbindelser nedbrydes, når materialet udsættes for varmen fra opløsningsmidlets kogepunkt under den lange ekstraktionstid.

Løsning: Ultralyd Soxhlet-ekstraktion

Kraftig ultralyd øger masseoverførslen mellem prøve og opløsningsmiddel. Derved kræves mindre opløsningsmiddel. Ekstraktionsvarigheden forkortes drastisk, så ekstrakterne ikke udsættes for lang varmeeksponering. Derved undgås uønsket termisk nedbrydning af ekstraktet eller i det mindste reduceres betydeligt.
Ultralyd kan nemt integreres i en Soxhlet-ekstraktionsopsætning – enten ved at indføre ultralydshornet (sonde, sonotrode) i Soxhlet-kammeret eller ved sonikering Soxhlet-kammeret indirekte gennem karvæggen. Ultralyd Soxhlet-ekstraktion – også kendt som Sono-Soxhlet – resulterer i et højere udbytte inden for kortere ekstraktionstid under mildere ekstraktionsforhold.

Sono-Soxhlet og Sono-Clevenger opsætninger i industriel skala med Sonicator UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

“Ultralydbehandling som ekstraktionsmetode er en effektiv teknik sammenlignet med refluksmetoder til udvinding af organiske spor fra jord og sedimenter. Ultralydsekstraktionsteknikker viste sig at generere sammenlignelige eller endnu større mængder (Song et al., 2002) af kulbrinter end andre ekstraktionsteknikker […]. Afhængig af typen af forurenende stoffer og matrix kan sonikering have fordelen ved hurtigere ekstraktionstider. Optimering af ultralydsekstraktionsparametrene, herunder type opløsningsmiddel eller opløsningsmiddelsammensætning, ekstraktionstid, prøvebelastning og vandindhold er påkrævet mange gange for mere effektive og reproducerbare ekstraktioner (Berset et al., 1999). Ultralydbehandlingsteknikker giver normalt en relativt billig metode ved hjælp af små mængder organisk opløsningsmiddel uden behov for udførlige glasvarer og instrumentering.”
[Oluseyi et al. 2011]

Fordele ved Sono-Soxhlet-ekstraktion

Sono-Soxhlet-ekstraktion er en variant af den traditionelle Soxhlet-ekstraktionsteknik, der inkorporerer ultralyd med høj intensitet for at forbedre ekstraktionsprocessen. Sono-Soxhlet-teknikken giver flere fordele, understøttet af videnskabelig forskning og undersøgelser, som omfatter:

• Øget ekstraktionseffektivitet: Sono-Soxhlet-ekstraktion øger effektiviteten af ekstraktionen ved at nedbryde cellevæggene i plantematerialer eller andre prøvematricer. Akustisk kavitation skabt af intense ultralydsbølger forbedrer masseoverførslen og forbedrer opløsningsmidlets indtrængning i prøven og øger derved udbyttet af ekstraherede forbindelser.
• Reduceret ekstraktionstid: Sono-Soxhlet-ekstraktion reducerer ekstraktionstiden betydeligt sammenlignet med konventionel Soxhlet-ekstraktion. Da ultralyd fremmer hurtigere masseoverførsel og diffusion, tager ekstraktionen af analytter og botaniske forbindelser kun en kort behandling. Kortere udsugningsvarighed betyder også højere gennemløbskapacitet.
• Lavere forbrug af opløsningsmiddel: Kombinationen af Soxhlet og ultralydsekstraktion resulterer i reduceret opløsningsmiddelforbrug. Dette bidrager ikke kun til omkostningsbesparelser, men minimerer også miljøpåvirkningen.
• Alsidighed i anvendelsen: Sono-Soxhlet-ekstraktion er alsidig og kan anvendes på en bred vifte af prøvematricer, herunder plantematerialer, fødevarer, polymerer og miljøprøver. Dens tilpasningsevne gør den til et værdifuldt værktøj inden for forskellige videnskabelige områder, såsom fytokemi, kemi og miljøanalyse.
• Grøn kemi: Sono-Soxhlet-ekstraktion er i overensstemmelse med principperne for grøn kemi ved at reducere affald og energiforbrug. Dens effektivitet og reducerede brug af opløsningsmidler bidrager til mere miljøvenlige udvindingsprocesser.

Disse gavnlige aspekter af Sono-Soxhlet-ekstraktion bidrager til forbedret proceseffektivitet, tids- og energieffektivitet samt miljøvenlighed. De vigtigste fordele ved Sono-Soxhlet-ekstraktion er baseret på øget ekstraktionseffektivitet, reduceret behandlingstid, lavere opløsningsmiddelforbrug, alsidighed og bidrag til grøn kemi.
Udnyt ultralydsforbedret Soxhlet-ekstraktion og kontakt os for mere information!

Litteratur / Referencer