Ultralydbehandling udkonkurrerer andre ekstraktionsmetoder efter hastighed
Den hurtige procedure for ultralydsudvinding og deraf deraf følgende tidsbesparelser i ekstraktproduktionen er en af mange fordele ved ultralydsudvinding af bioaktive forbindelser fra planter. Ultralydsudvinding er videnskabeligt sammenlignet med alternative ekstraktionsteknikker som superkritisk CO2-ekstraktion, maceration, varme refluks, Soxhlet eller mikrobølgeudvinding og forskningsresultater viser den betydelige fordel ved ultralydbehandling med hensyn til ekstraktionshastighed og udbytte.
Ultralydbehandling som hurtig ekstraktionsprocedure
Ultralydsudvinding af bioaktive forbindelser er kendt for sine høje udbytter, ekstrakter af høj kvalitet, kort ekstraktionstid, lavt energiforbrug og evnen til at arbejde med meget milde opløsningsmidler. Alle disse faktorer bidrager til den ekstraordinære samlede effektivitet af ultralydsudvinding af bioaktive bestanddele fra plantematerialer.
Nedenfor kan du finde et udvalg af videnskabelige forskningsrapporter, hvor ultralydsudvinding (også ultralydassisteret ekstraktion / UAE) blev sammenlignet med andre ekstraktionsteknikker såsom maceration, Soxhlet, varme-refluks, superkritisk CO2og mikrobølgeudvinding.
ultralydator UP400St til højhastighedsudvinding af botaniske stoffer i batchtilstand
| Udvindingsprogram | Ultralyd ekstraktionstid | Alternativ udvindingsmetodetid | Yderligere oplysninger | Kilde |
|---|---|---|---|---|
| Anthocyanin udvinding fra myrte bær | 5 min | 15 min Mikroovn |
Ultralydsenhed UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Boldo forlader udvinding | 5-30 min | 15-90 min Udblødning |
ultralydsdiske UIP1000hdT "Vi kan se, at fra 5 til 30 min sonikering, udbyttet svarer til udbyttet af konventionel maceration på 15 til 90 min: UAE kræver en tredjedel af tiden til at udtrække det opløselige materiale af bladene i konventionel makrelation." |
Petigny et al., 2013 |
| Udvinding af total phenoler og flavonoider fra salvie | 11 min | 30 min konventionel udsugning med vandbad shaker ved 60ºC |
Ultrasonic Udsugningsanlæg UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Udvinding af polyfenoler af olivenblade | 21 min | 60min konventionel varme-refluks udvinding |
ultralydsenhed UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Udvinding af bioaktive phenolics fra Malva sylvestris blade | 49 min 48 °C ved 110W |
5 timer omrørt sengeudtrækning ved 150 omdrejninger pr. minut |
Ultralydsenhed UP200S HPLC-analyse viste, at koncentrationen af bioaktive phenolics steg betydeligt (p≺0,05) under den optimale UAE kår. |
Bimakr et al., 2017 |
| Udvinding af lipider fra Winter Melon (Benincasa hispida) Frø | ∼36 min | Superkritisk kuldioxidudvinding kombineret med trykgyngeteknik (SCE-PST) (∼50 min), superkritisk CO2 (∼97 min), og konventionel Soxhlet-udvinding (∼360 min) | sammenligning af superkritisk kuldioxid (sCO2), ultralydsassisteret ekstraktion (UAE), superkritisk kuldioxidudvinding kombineret med trykgyngeteknik (SCE-PST) og Soxhlet ekstraktion viser, at UAE er den mest effektive og hurtige udvindingsteknik. | Bimakr et al. (2015) |
sammenligning af superkritisk kuldioxid (sCO2), ultralydsassisteret ekstraktion (UAE), superkritisk kuldioxidudvinding kombineret med trykgyngeteknik (SCE-PST) og Soxhlet-udvindingen viser, at UAE er den mest effektive og hurtige udsugningsteknik.
- Høj udsugningseffektivitet
- Bedre ekstraktionsudbytter
- hurtig proces
- Lave temperaturer
- Velegnet til ekstrakt af termolabile forbindelser
- Kompatibel med ethvert opløsningsmiddel
- Lavt energiforbrug
- Grøn ekstraktionsteknik
- Nem og sikker drift
- Lave investerings-og driftsomkostninger
- 24/7 drift under krævende
Højtydende ultralydsekstraktorer til ekspresisolation af forbindelser
Hielschers topmoderne ultralydsudstyr muliggør en hurtig udvinding af biomolekyler af høj kvalitet fra planter. Fuld kontrol over procesparametre som amplitud, temperatur, tryk og energitilførsel giver mulighed for de mest effektive og mildeste ekstraktionsforhold, der producerer ubeskadigede, meget bioaktive ekstrakter. Optimering af ultralydsudvindingsparametre som råmaterialepartikelstørrelse, opløsningsmiddeltype, fast-til-opløsningsmiddel-forhold og ekstraktionstid kan optimeres for højeste effektivitet og bedste samlede resultater. Da ultralydsudvinding er en ikke-termisk ekstraktionsmetode, kan termisk nedbrydning af de bioaktive ingredienser undgås, hvilket resulterer i overlegen ekstraktkvalitet.
Samlet set gør fordele som højt udbytte, kort ekstraktionstid, lav ekstraktionstemperatur og de reducerede krav til opløsningsmidler sonikering til den foretrukne ekstraktionsmetode.
Ultralydsudsmyvning udkonkurrerer mikroovn i anthocyaninudvindingen fra myrtebær. Sonikering er tre gange hurtigere end mikrobølgeudtrækning.
Sammenligningen af ultralyd vs konventionel med en vandbad shaker viser en signifikant reduceret ekstraktionstid for samlede phenoler og flavonoider fra salvie, når ultralydsudvinding anvendes. Ultralydsudvinding kræver kun en tredjedel af ekstraktionstiden med en vandbad shaker.
Ultralydsudvinding: Etableret i lab og industri
Ultralydsudvinding anvendes bredt til udvinding af enhver form for bioaktiv forbindelse fra botaniske, svampe, alger, bakterier og pattedyrceller. Ultralydsudvinding er blevet etableret som en enkel, omkostningseffektiv og meget effektiv, der udmærker sig ved andre traditionelle ekstraktionsteknikker ved højere ekstraktionsudbytte og kortere behandlingsvarighed.
Med lab, bench-top og fuldt industrielle ultralydssystemer let tilgængelige, ultralyd ekstraktion er i dag en veletableret og pålidelig teknologi. Hielscher ultralydsekstraktorer installeres over hele verden i industrielle forarbejdningsfaciliteter til produktion af bioaktive forbindelser af fødevare- og pharma-kvalitet.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:
| Batch Volumen | Strømningshastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 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 | UIP4000hdT |
| na | 10 til 100 l / min | UIP16000 |
| na | større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg Os!
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydhomogenisatorer til blanding af applikationer, dispersion, emulgering og udvinding på laboratorium, pilot og industriel skala.
Litteratur / Referencer
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Fakta Værd at vide
Arbejdsprincip for ultralydsudvinding
Ultralydsudvinding er en meget anvendt metode til at isolere og adskille bioaktive komponenter fra plantematerialer. Da sonikering er kompatibel med enhver form for opløsningsmiddel, kan ultralydsudvindingsproceduren være optimalt designet med hensyn til bioaktive forbindelser (dvs. de målrettede forbindelser), deres polaritet, opløselighed, varmefølsomhed og andre faktorer. Tilpasning af sonikeringsprocessen specifikt til en bestemt forbindelse eller forskellige forbindelser, den mest ideelle opsætning kan vælges for at opnå et ekstrakt af ekstraordinær høj kvalitet.
Ultralydbølger koblet til en væske eller gylle skaber intense vibrationer og akustisk kavitation. Akustisk aka ultralyd kavitation bestemmes af lokalt forekommende ekstremt højt tryk differentialer, forskydning kræfter og flydende jetfly. Disse kræfter bryder cellevægge, forstyrrer vegetabilske celler og intensiverer masseoverførslen mellem celleinteriør og opløsningsmiddel. Derved frigives bioaktive ingredienser effektivt i det omgivende opløsningsmiddel, hvorfra målmolekyler let kan isoleres og renses (f.eks. ved rotorfordampning, dampdestillation eller HPLC).
Ultralydsudvinding fra planteceller: den mikroskopiske tværgående sektion (TS) viser virkningsmekanismen under ultralydsudvinding fra celler (forstørrelse 2000x)
[kilde: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralyd homogenisatorer fra Lab til industriel størrelse.