Ultralyd tobak udvinding
Konventionel tobaks udvinding er en langsom, tidskrævende proces, som involverer brug af giftige opløsningsmidler ved høje temperaturer, hvilket gør processen farlig.
Ultralydassisteret ekstraktion af alkaloider fra tobak kan køres ved hjælp af vand eller milde opløsningsmidler i en hurtig proces på få minutter. Ultralyd ekstraherede alkaloider såsom nikotin fra tobak frigives i en hurtig og yderst effektiv procedure, hvilket giver høje udbytter af et fuldt spektrum ekstrakt (indeholdende nikotin, nornikotin, chlorogen syre, 5-caffeoylquinsyre, rutin, koffeinsyre og scopoletin, solanesol osv.).
Ultralydsekstraktion af tobak
Ultralyd-assisteret ekstraktion (UAE) er en hurtig, effektiv og bekvem udvinding metode, som er baseret på anvendelsen af magt-ultralyd. Intense ultralydbølger genererer hurtig mikro-bevægelse og akustisk kavitation i faste væskesystemer (f. eks. vegetalt materiale i opløsningsmiddel, fx tobaksblade i ethanol), hvilket resulterer i en øget masseoverførsel samt en accelereret ekstraktionsproces. I sammenligning med andre avancerede ekstraktionsteknikker såsom superkritisk væskeekstraktion og ion-pair ekstraktion er ultralydassisteret ekstraktion betydeligt mere økonomisk, miljøvenlig, sikrere og lettere at bruge. Derfor er ultralydsekstraktion den foretrukne ekstraktionsteknik til frigivelse af bioaktive forbindelser fra botaniske stoffer.
Ultralydsekstraktion resulterer i et bredt spektrum ekstrakt, der indeholder nikotin, som er tobakkens primære alkaloid med 94-98% af det samlede alkaloid indhold, samt alkaloider nornikotin, anabasine, anatabin, cotinine og myosmine.
SonoStation – et ultralyds system med 2x 2 kW ultrasonicators, Omrørt tank og pumpe – er et brugervenligt system til udvinding.
Fuld spektrum tobak ekstrakter med sonikering
Alkaloider såsom nikotin og nornikotin, chlorogenic syre, phenolics, solanesol og andre bioaktive forbindelser kan hurtigt, effektivt og sikkert isoleret ved hjælp af ultralydsekstraktion. Den konventionelle tobaks ekstraktion indebærer anvendelse af giftige opløsningsmidler såsom heptan ved høje temperaturer, hvilket forvandler ekstraktionsprocessen til en farlig procedure. Hele konventionel ekstraktionsproces tager ca. 24 timer og er dermed meget tidskrævende.
Ultralydsekstraktion kan udføres som kold vands ekstraktion eller ved hjælp af milde opløsningsmidler såsom ethanol eller ethanol-vand blanding ved stuetemperatur eller lidt forhøjede temperaturer. Sonikering tager et par minutter, hvilket forvandler ekstraktionen til en hurtig procedure. Desuden, ved hjælp af vand eller milde opløsningsmidler processen er helt sikker og bekvem.
De ultralydproducerede fuldspektrumekstrakter indeholder den primære alkaloide nikotin samt de sekundære eller mindre alkaloider såsom anabasin eller 3-(2-piperidinyl)pyridinin anatabin eller 3-(2-1,2,3,6-tetrahydropyridyl)pyridin, cotinin eller 1-methyl-5-(3-pyridyl)-2-pyrrolidinon), 2,3'-dipyridyl eller isonicotin N-formylnornicotin eller 2-(3-pyridyl)pyrrolidincarbaldehyd, myosmin eller 3-(1-pyrrolin-2-yl)pyridin, nornicotin eller 3-(pyrrolidin-2-yl)pyridin , og beta-nicotyrin eller 3-(1-methylpyrrol-2-yl)pyridin.
Indholdet af disse alkaloider varierer afhængigt af tobaksarter og tobaksvarer. Mens nikotin er den primære alkaloid med 94-98% af det samlede alkaloidindhold, er nornicotin og anatabin de to mest rigelige sekundære alkaloider, der hver tegner sig for ca. 2% til 6% af det samlede alkaloidindhold i tobak.
- højere udbytte
- høj kvalitet
- udvinding Hurtig
- Mild, ikke-termisk proces
- Vand eller opløsningsmiddel
- Enkel & sikker drift
Vælg mellem et bredt udvalg af opløsningsmidler
Ved hjælp af ultralydekstraktion kan du vælge mellem forskellige opløsningsmidler, herunder vand, alkohol, ethanol, methanol, ethanol-vandblandinger eller stærke opløsningsmidler som heptane eller hexan. Alle de tidligere navngivne opløsningsmidler er allerede blevet testet med succes og vist sig at være effektive til isolering af bioaktive forbindelser som alkaloider, terpenoider, phenolics og solanesol fra tobaksplantematerialer. Sonikering kan bruges i opløsningsmiddelfri koldtvandsekstraktion (f.eks. til fremstilling af organiske ekstrakter) eller kan kombineres med et opløsningsmiddel efter eget valg.
Lær mere om opløsningsmidler til ultralydsekstraktion fra botaniske!
Ultralydsprocessor UP400St (400 watt) til udvinding af alkaloider som nikotin og harmala fra tobaksblade.
Højtydende ultralydsemhættemaskiner
Hielschers ultralydsudstyr er et almindeligt ekstraktionsværktøj til isolering af bioaktive forbindelser fra botaniske stoffer. Hielscher leverer ultralydsudsugninger til alle procesvægte og er i stand til at anbefale dig det mest egnede ultralydssystem til dine behov. Startende med kompakt, men kraftfuld laboratoriesystemer til analyse- og gennemførlighedstest tilbyder Hielscher hele spektret fra laboratorie- og pilotanlægs ultralydsapparater til fuldt industrielt ultralyd Reaktorer. Hielscher tilbyder ultralydsprocessorernes fulde båndbredde og har det ideelle setup til din ekstraktionsproces. Afhængigt af din procesvolumen og mål kan ultralydsudtræk udføres i batch- eller kontinuerlig flowtilstand. Mangfoldigt tilbehør som sonotoder, boosterhorn, flowceller og reaktorer gør det muligt at udstyre ultralydsprocessoren til at opfylde procesmålene ideelt.
Hielschers ultralydsprocessorer kan styres præcist, og procesdata registreres automatisk på det integrerede SD-kort i vores digitale ultralydssystemer. Den pålidelige kontrol over procesparametrene sikrer en konstant høj produktkvalitet. Den automatiske dataregistrering af procesparametrene giver mulighed for en nem processtandardisering og opfyldelse af god fremstillingspraksis (GMP).
Robustheden af Hielscher's ultralyds udstyr giver mulighed for 24/7 drift ved tung pligt og i krævende miljøer. Nem og sikker drift samt lav vedligeholdelse gør Hielscher's ultralydssystemer den pålidelige arbejdshest i din produktion.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:
| Batch Volumen | Strømningshastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 0.5 til 1,5 ml | na | VialTweeter |
| 1 til 500 ml | 10 til 200 ml / min | UP100H |
| 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 til 20L | 0.2 til 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 til 100 l | 2 til 10 l / min | UIP4000 |
| na | 10 til 100 l / min | UIP16000 |
| na | større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os nu for yderligere information! Vores veluddannede medarbejdere vil være glade for at diskutere din udvindingsproces med dig!
Kontakt os! / Spørg Os!
High-Power ultralyds-processorer fra Lab til pilot og industriel skala.
UIP2000hdT, en kraftig ultralydshøjttaler med en kraftig ultralydseffekt på 2 kW
Litteratur / Referencer
- Vinatoru, M. (2001): An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrasonics Sonochemistry 8(3):303-13.
- Chen, P.X.; Qian, N.; Burton, H.R.; Moldoveanu, S.C. (2005): Analysis of Minor Alkaloids in Tobacco: A Collaborative Study. Contributions to Tobacco Research, Vol.21 / No.7; October 2005.
Fakta Værd at vide
Hvorfor er ultralydsudvinding så effektiv?
Ultralydassisteret ekstraktion (UAE) er baseret på kobling af meget intense ultralydbølger (akustiske bølger) til en væske eller gylle. De akustiske bølger skaber vekslende højtryks-/lavtrykscyklusser, hvilket resulterer i fænomenet akustisk kavitation. Fænomenet ultralyd eller akustisk kavitation er kendetegnet ved ekstreme, lokalt begrænsede forhold med meget højt tryk, temperaturer og forskydningskræfter. I nærheden af de imploderende kavitationsbobler kan temperaturer på op til 5000K, tryk på 1000 atmosfære, opvarmningskølingshastighed over 1010 K/s og væskestråler med op til 280 m/s hastighed, der fremstår som meget høj forskydningskraft og turbulenser i kavitationszonen, måles. Kombinationen af disse faktorer (tryk, varme, forskydning og turbulens) forstyrrer cellerne (lysis) og intensiverer masseoverførslen under ekstraktionsprocessen. Derved fremmes den flydende faste ekstraktion af fytokonstituenter fra planteceller. Ultralydekstraktionsteknikken anvendes bredt til vellykket og effektiv ekstraktion af flavonoider, polysaccharider, alkaloider, phytosteroler, polyfenoler og pigmenter fra planter.
Ultralydsekstraktion fra planteceller: den mikroskopiske tværsnit (TS) viser mekanismen af handlinger under ultralydsekstraktion fra celler (forstørrelse 2000x) [ressource: Vilkhu et al. 2011]
Tobak
Forskellige planter i Nicotiana slægten og Solanaceae (natskygge) familien er kendt som tobaksplanter. Ud over at være den almindeligt anvendte betegnelse for planten beskriver tobak også de produkter, der fremstilles af tobaksplantens hærdede blade. Mens Nicotiana tabacum er den vigtigste afgrøde brug for tobak og nikotin produktion, der er over 70 plantearter af tobak. N. tabacum er den dominerende art, der anvendes til tobaksvarer, men den mere potente variant N. rustica kan findes rundt om i verden og bruges til.
Tobak indeholder den stimulerende alkaloid nikotin samt harmala alkaloider. Tørrede og saltede tobaksblade bruges hovedsageligt til rygning i cigaretter, cigarer, rør, shishas samt e-cigaretter, e-cigarer, e-rør og vaporizers. Alternativt kan de indtages som snus, tyggetobak, dyppe tobak og snus.
Tobaksplantefamilien indeholder forskellige (sub-)arter, som udviser forskellige alkaloide og smagsprofiler.
Orientalsk tobak (Nicotiana tabacum L.) er en tobaksart, der hovedsagelig dyrkes i Tyrkiet, Grækenland og de omkringliggende områder, som anvendes til kommerciel produktion af cigaretter, cigarer og tyggetobak. Det har en stærk karakteristisk smag, er relativt lav i nikotin og høj i at reducere sukkerarter, syrer og flygtig smagsolie, hvilket giver tobaksvarerne en intens aroma.
Der er 67 kendte naturarter af tobak. Nedenfor er de mest almindelige arter opført:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – mange blomstertobak
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – bevinget tobak, jasmintobak, tanbaku (persisk)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – coyote tobak
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – trætobak, brasiliansk trætobak, busktobak, sennepstræ
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – ørkentobak, punche, “Tabaquillo”
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. – Aztec tobak, mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. – Australsk tobak
- Nicotiana sylvestris Speg. & Kommer - Sydamerikansk tobak, skovtobak
- Nicotiana tabacum L. – kommerciel tobak dyrket til produktion af cigaretter, cigarer, tyggetobak osv.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
De tre arter nedenfor er menneskeskabte hybrider:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
Typer af tobak
Hærdningen og den efterfølgende aldringsproces af tobaksblade fremkalder en langsom oxidation og nedbrydning af de nuværende carotenoider i tobaksblade. På grund af oxidationen syntetiseres visse forbindelser i tobaksbladene, hvilket resulterer i sød hø, te, rosenolie eller frugtagtig aromatiske smag, som bidrager til “Glathed” af røgen. Stivelse omdannes til sukkerarter, som efterfølgende glyker proteiner, og oxideres til avancerede glykeringssluprodukter (AGE'er). Dette er en karamelliseringsproces, der også giver røgen sin smag.
Tobaksforberedelses- og hærdningsmetoden påvirker dens endelige aromaegenskaber. Hærdning kan opnås ved luft-, brand-, røg-, og sol-hærdning. F.eks. indeholder fluehærdet tobak (f.eks. fra Frankrig) kun lave niveauer af alkaloider, mens lufthærdet Burley-tobak (f.eks. fra Guatemala) er kendt for sit høje indhold af alkaloider.