Ultralyd tobak ekstraktion
Konventionel tobaksekstraktion 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. Ultralydekstraherede alkaloider såsom nikotin fra tobak frigives i en hurtig og meget effektiv procedure, som giver høje udbytter af et fuldspektret ekstrakt (indeholdende nikotin, nornikotin, chlorogensyre, 5-caffeoylquinsyre, rutin, koffeinsyre og scopoletin, solanesol osv.).
Ultralydsekstraktion af tobak
Ultralydassisteret ekstraktion er en hurtig, effektiv og bekvem ekstraktionsmetode, der er baseret på anvendelse af power-ultralyd. Intense ultralydsbølger genererer hurtig mikrobevægelse og akustisk kavitation i faste væskesystemer (f.eks. Vegetabilsk materiale i opløsningsmiddel, f.eks. Tobaksblade i ethanol), hvilket resulterer i en øget masseoverførsel samt en accelereret ekstraktionsproces. I sammenligning med andre avancerede ekstraktionsteknikker såsom superkritisk væskeekstraktion og ionparekstraktion er ultralydassisteret ekstraktion betydeligt mere økonomisk, miljøvenlig, sikrere og nemmere at bruge. Derfor er ultralydsekstraktion den foretrukne ekstraktionsteknik til frigivelse af bioaktive forbindelser fra botaniske stoffer.
Ultralydsekstraktion resulterer i et bredspektret ekstrakt, der indeholder nikotin, som er det primære alkaloid med 94-98% af det samlede alkaloidindhold i tobak samt alkaloiderne nornikotin, anabasin, anatabin, kotinin og myosmin.
Læs mere om alkaloidekstraktion fra plantemateriale ved hjælp af en sonde-type ultralydsapparat!
Sonicator UP400St (400 watt) til udvinding af alkaloider som nikotin, nornikotin, chlorogensyre osv. fra tobaksblade.
Fuldspektret tobaksekstrakter med sonikering
Alkaloider såsom nikotin og nornikotin, chlorogensyre, phenoler, solanesol og andre bioaktive forbindelser kan isoleres hurtigt, effektivt og sikkert ved hjælp af ultralydsekstraktion. Den konventionelle tobaksekstraktion involverer brugen af giftige opløsningsmidler såsom heptan ved høje temperaturer, hvilket gør ekstraktionsprocessen til en farlig procedure. Hele den konventionelle ekstraktionsproces tager ca. 24 timer og er dermed meget tidskrævende.
Ultralydsekstraktion kan udføres som koldtvandsekstraktion eller ved hjælp af milde opløsningsmidler såsom ethanol eller ethanol-vandblanding ved stuetemperatur eller let forhøjede temperaturer. Sonikeringen tager et par minutter, hvilket gør ekstraktionen til en hurtig procedure. Desuden er processen helt sikker og bekvem ved brug af vand eller milde opløsningsmidler.
De ultralydsfremstillede fuldspektrede ekstrakter indeholder det primære alkaloid nikotin samt de sekundære eller mindre alkaloider såsom anabasin eller 3-(2-piperidinyl)pyridin, anatabin eller 3-(2-1,2,3,6-tetrahydropyridyl)pyridin, cotinin eller 1-methyl-5-(3-pyridyl)-2-pyrrolidinon), 2,3'-dipyridyl eller isonicotein, N-formylnornikotin eller 2-(3-pyridyl)pyrrolidincarbaldehyd, myosmin eller 3-(1-pyrrolin-2-yl)pyridin nornikotin 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 tobaksprodukter. Mens nikotin er det primære alkaloid med 94-98 % af det samlede alkaloidindhold, er nornikotin og anatabin de to mest udbredte sekundære alkaloider, der hver især tegner sig for ca. 2 % til 6 % af det samlede alkaloidindhold i tobak.
- Højere udbytte
- høj kvalitet
- Hurtig udsugning
- Mild, ikke-termisk proces
- Vand eller opløsningsmiddel
- simpel & Sikker drift
Vælg mellem et bredt udvalg af opløsningsmidler
Ved hjælp af ultralydsekstraktion kan du vælge mellem forskellige opløsningsmidler, herunder vand, alkohol, ethanol, methanol, ethanol-vandblandinger eller stærke opløsningsmidler såsom heptan eller hexan. Alle de tidligere navngivne opløsningsmidler er allerede blevet testet med succes og vist sig at være effektive til isolering af bioaktive forbindelser såsom alkaloider, terpenoider, phenoler og solanesol fra tobaksplantematerialer. Sonikering kan anvendes 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 stoffer!
Lær mere om ultralydsintensiveret hexanekstraktion!
Ultralyd nikotinekstraktion fra tobaksblade ved hjælp af The sonicator UP200Ht
Højtydende ultralydsudsugninger
Hielschers ultralydsudstyr er et almindeligt ekstraktionsværktøj til isolering af bioaktive forbindelser fra botaniske stoffer. Hielscher leverer ultralydsekstraktorer til alle processkalaer og er i stand til at anbefale dig det bedst egnede ultralydssystem til dine behov. Start med kompakt, men alligevel kraftfuld Laboratoriesystemer til analyse og gennemførlighedstest tilbyder Hielscher hele spektret fra laboratorie- og pilotanlæg ultralydapparater op til Fuldt industriel ultralyd Reaktorer. Hielscher tilbyder den fulde båndbredde af ultralydsprocessorer og har den ideelle opsætning til din ekstraktionsproces. Afhængigt af din procesvolumen og mål kan ultralydsekstraktion udføres i batch- eller kontinuerlig flowtilstand. Manifoldtilbehør såsom sonotroder, boosterhorn, flowceller og reaktorer gør det muligt at udstyre ultralydsprocessoren til at opfylde procesmålene ideelt.
Hielscher ultralydsprocessorer kan styres præcist, og procesdata registreres automatisk på det integrerede SD-kort i vores digitale ultralydssystemer. Den pålidelige kontrol over procesparametrene sikrer en ensartet høj produktkvalitet. Den automatiske dataregistrering af procesparametrene giver mulighed for en nem processtandardisering og opfyldelse af god fremstillingspraksis (GMP).
Robustheden af Hielschers ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift ved tunge og krævende miljøer. Nem og sikker betjening samt lav vedligeholdelse gør Hielscher ultralydssystemer til den pålidelige arbejdshest i din produktion.
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:
| Batch volumen | Flowhastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 0.5 til 1,5 ml | n.a. | VialTweeter |
| 1 til 500 ml | 10 til 200 ml/min | UP100H |
| 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 til 20L | 0.2 til 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10 l/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 til 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os nu for yderligere information! Vores veluddannede personale vil med glæde diskutere din ekstraktionsproces med dig!
Kontakt os! / Spørg os!
Ultralydsprocessorer med høj effekt fra laboratorie til pilot og industriel skala.
UIP2000hdT, en 2kW kraftfuld højtydende ultralydsapparat
Litteratur/Referencer
- Esclapez, M.D.; García-Pérez, J.V.; Mulet, A.; Cárcel, J.A. (2011): Ultrasound-Assisted Extraction of Natural Products. Food Engineering Reviews, Volume 3, 2011. 108–120.
- 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, 2005.
- Yuegang Zuo, Liliang Zhang, Jingping Wu, Johnathan W. Fritz, Suzanne Medeiros, Christopher Rego (2004): Ultrasonic extraction and capillary gas chromatography determination of nicotine in pharmaceutical formulations. Analytica Chimica Acta, Volume 526, Issue 1, 2004. 35-39.
Fakta, der er værd at vide
Hvorfor er ultralydsekstraktion så effektiv?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) er baseret på kobling af meget intense ultralydsbølger (akustiske bølger) til en væske eller gylle. De akustiske bølger skaber vekslende højtryks- / lavtrykscyklusser, som resulterer i fænomenet akustisk kavitation. Fænomenet ultralyd eller akustisk kavitation er kendetegnet ved ekstreme, lokalt begrænsede forhold med meget høje tryk, temperaturer og forskydningskræfter. I nærheden af de imploderende kavitationsbobler kan der måles temperaturer på op til 5000K, tryk på 1000 atmosfære, opvarmnings-kølehastighed over 1010 K/s og væskestråler med op til 280m/s hastighed, der fremstår som meget høj forskydningskraft og turbulenser i kavitationszonen. Kombinationen af disse faktorer (tryk, varme, forskydning og turbulens) forstyrrer celler (lyse) og intensiverer masseoverførslen under ekstraktionsprocessen. Derved fremmes den flydende-faste ekstraktion af fytobestanddele fra planteceller. Ultralydsekstraktionsteknikken anvendes i vid udstrækning til vellykket og effektiv ekstraktion af flavonoider, polysaccharider, alkaloider, phytosteroler, polyfenoler og pigmenter fra planter.
Ultralydsekstraktion fra planteceller: det mikroskopiske tværsnit (TS) viser virkningsmekanismen 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 er fremstillet af tobaksplantens hærdede blade. Mens Nicotiana tabacum er den vigtigste afgrøde til tobaks- og nikotinproduktion, er der over 70 plantearter af tobak. N. tabacum er den dominerende art, der bruges til tobaksprodukter, men den mere potente variant N. rustica kan findes over hele verden og bruges til produktion af pesticider. Sammenligner man nikotincententen, har N. rustica-blade et nikotinindhold så højt som 9%, mens N. tabacum-blade indeholder omkring 1 til 3%.
Tobak indeholder det stimulerende alkaloid nikotin samt harmala-alkaloider. Tørrede og hærdede tobaksblade bruges hovedsageligt til rygning i cigaretter, cigarer, piber, shishas samt e-cigaretter, e-cigarer, e-piber og fordampere. Alternativt kan de indtages som snus, tyggetobak, dyppetobak og snus.
Tobaksplantefamilien indeholder forskellige (under)arter, som udviser forskellige alkaloid- og smagsprofiler.
Orientalsk tobak (Nicotiana tabacum L.) er en tobaksart, der hovedsageligt dyrkes i Tyrkiet, Grækenland og de omkringliggende områder, og som bruges til kommerciel produktion af cigaretter, cigarer og tyggetobak. Den har en stærk karakteristisk smag, er relativt lav i nikotin og høj i reducerende sukkerarter, syrer og flygtig smagsolie, hvilket giver tobaksprodukterne en intens aroma.
Der er 67 naturlige tobaksarter kendt. Nedenfor er de mest almindelige arter oplistet:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – mangeblomstret tobak
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – vinget 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. – Aztekisk tobak, mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. – Australsk tobak
- Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – sydamerikansk tobak, skovtobak
- Nicotiana tabacum L. – kommerciel tobak dyrket til fremstilling 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 ældningsproces af tobaksblade inducerer en langsom oxidation og nedbrydning af de nuværende carotenoider i tobaksblade. På grund af oxidationen syntetiseres visse forbindelser i tobaksbladene, hvilket resulterer i sødt hø, te, rosenolie eller frugtagtige aromatiske smagsstoffer, som bidrager til “glathed” røgen. Stivelse omdannes til sukkerarter, som efterfølgende glykerer proteiner, og oxideres til avancerede glykeringsslutprodukter (AGE'er). Dette er en karamelliseringsproces, der også giver røgen sin smag.
Tilberednings- og hærdningsmetoden for tobak påvirker dens endelige aromaegenskaber. Hærdning kan opnås ved luft-, brand-, røg- og solhærdning. F.eks. indeholder flue-cured tobak (f.eks. fra Frankrig) kun lave niveauer af alkaloider, mens air-cured Burley-tobak (f.eks. fra Guatemala) er kendt for sit høje indhold af alkaloider.