Stark eutektische Lösungsmittel für eine hocheffiziente Extraktion

Tief eutektische Lösungsmittel (engl. deep eutectic solvents; DES) und natürliche tief eutektische Lösungsmittel (engl. natural deep eutectic solvents; NADES) bieten als Extraktionslösungsmittel zahlreiche Vorteile und sind damit eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen organischen Lösungsmitteln. Tief eutektische Lösungsmittel funktionieren hervorragend in Kombination mit der Ultraschallextraktion und liefern hohe Extraktausbeuten von höchster Qualität. Erfahren Sie mehr über die Ultraschallextraktion mit natürlichen tief eutektischen Lösungsmitteln.

Wie verbessert Ultraschall die Extraktion mit tief eutektischen Lösungsmitteln?

Ultraschallextraktor UP200Ht (200 Watt, 26 kHz) für die Extraktion bioaktiver Verbindungen wie Polysaccharide, Sterole, Glykoproteine, Terpenoide (z. B. Erinacine) sowie phenolische und flüchtige Verbindungen (z. B. Hericenone) unter Verwendung natürlicher tief eutektischer Lösungsmittel (natural deep eutectic solvents).Die Ultraschall-Extraktion in Kombination mit stark eutektischen Lösungsmitteln und natürlichen tief eutektischen Lösungsmitteln überzeugt durch mehrere Vorteile bei der Extraktion bioaktiver Verbindungen. Einer der Hauptvorteile ist die erhöhte Extraktionseffizienz von phenolischen Verbindungen und anderen Phytochemikalien aus natürlichen Quellen. Tiefeutektische Lösungsmittel sind für ihre hohe Extraktionseffizienz bekannt, die durch ultraschall-gestützte Extraktion noch gesteigert werden kann. Aufgrund ihrer Ungiftigkeit eignen sie sich hervorragend als Lösungsmittel für pharmazeutische Produkte und Lebensmittel. Dies macht die Ultraschallextraktion mit stark eutektischen Lösungsmitteln zu einer umweltfreundlichen und nachhaltigen Methode für die Gewinnung bioaktiver Verbindungen. Es ist wissenschaftlich erwiesen, dass die synergetische Verwendung von Ultraschall mit tief eutektischen Lösungsmitteln zu einer höheren Ausbeute an verschiedenen bioaktiven Verbindungen führt. Insgesamt bietet die Ultraschallextraktion in Kombination mit tief eutektischen Lösungsmitteln sowie natürlichen stark- eutektischen Lösungsmitteln einen effizienteren und umweltfreundlicheren Ansatz für die Extraktion bioaktiver Verbindungen.

Informationen anfordern




Beachten Sie unsere Datenschutzerklärung.


Tief-eutektische / stark eutektische Lösungsmittel (DES) sind hochwirksame Lösungsmittel für die botanische Ultraschallextraktion.

Die Ultraschallextraktion mit (natürlichen) tief eutektischen Lösungsmitteln ist eine hocheffiziente Methode zur Herstellung hochwertiger Pflanzenextrakte. Das Bild zeigt den Ultraschallprozessor UP400St (400W) mit einem 8L-Batch für die botanische Extraktion.

In diesem Video wird die Ultraschallextraktion aus Hopfen (Humulus lupulus) demonstriert. Mit dem Ultraschallgerät UP200Ht werden Caryophyllen und andere Verbindungen extrahiert.

Ultraschall-gestützte Hopfen-Extraktion mit dem Ultrasonicator UP200Ht mit Sonotrode S2614

Video-Miniaturansicht

Vorteile der Ultraschallextraktion mit stark eutektischen Lösungsmitteln

  • Hocheffizient
  • schnelles Verfahren
  • nicht toxisch
  • Exakt abstimmbar auf den spezifische botanischen Stoff
  • Milde Verarbeitungsbedingungen
  • Batch- und Durchfluss-Modus
  • einfach und sicher
  • Umweltfreundlich / biologisch abbaubar
  • Recycelbar
  • Nicht entflammbar
  • Kosteneffizient
  • Leicht zugänglich

Was sind tief eutektische Lösungsmittel (DES)?

Tief eutektische Lösungsmittel werden in Kombination mit Ultraschallextraktion zur Herstellung organischer Pflanzenextrakte verwendetTief eutektische Lösungsmittel (DES) sind Gemische aus mindestens einem Wasserstoffbrückenbindungsakzeptor (engl. hydrogen bond acceptor - HBA) und einem Wasserstoffbrückenbindungsdonor (engl. hydrogen bond donor -HBD), darunter Carbonsäuren und andere erneuerbare Verbindungen. Laut Cai et al. (2019) ist "die starke Wasserstoffbrückenbindungswechselwirkung zwischen HBA und HBD der wichtigste Faktor für die Bildung von DESs." [Cai et al. 2019]
Als Wasserstoffbrückenbindungsdonatoren werden häufig Verbindungen wie Zucker, Aminosäuren, Carbonsäuren (z. B. Benzoesäure, Zitronensäure, Bernsteinsäure) oder Amine (z. B. Harnstoff, Benzamid) verwendet. Das chemische Wechselwirkungspotenzial der Wasserstoffbrückenbindungsdonatoren ist der Hauptfaktor für die Bildung und die Effizienz von tief eutektischen Lösungsmitteln. Halogenidsalze wie Cholinchlorid oder Zinkchlorid können ebenfalls in Verbindung mit den Wasserstoffbrückenbindungsspendern verwendet werden. Andere tief eutektische Lösungsmittel auf Cholinchloridbasis werden mit Malonsäure, Phenol oder Glycerin gebildet. Aufgrund der starken Wasserstoffbrückenbindungen ist der Schmelzpunkt von tief eutektischen Lösungsmitteln im Vergleich zu ihren Einzelkomponenten deutlich reduziert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungsmitteln (z. B. Ethanol, Methanol, Hexan, Butan usw.) sind tief eutektische Lösungsmittel nicht flüchtig, d. h. sie haben einen sehr niedrigen Dampfdruck und sind daher schwer entflammbar. Die Toxizität tief eutektischer Lösungsmittel ist gering, ihre biologische Abbaubarkeit ist hoch, und die erforderlichen Ausgangsstoffe sind preiswert, leicht und reichlich verfügbar sowie erneuerbar.
Natürliche tief-eutektische Lösungsmittel (engl. Natural deep eutectic solvents - NADES) sind sogar noch umweltfreundlicher, da alle Ausgangsstoffe aus natürlichen Quellen stammen. (Natürlich) tief eutektische Lösungsmittel bieten zudem eine gut einstellbare Löslichkeit, die entsprechend der Chemie des gelösten Stoffes und der zur Herstellung tief eutektischer Lösungsmittel verwendeten Spezies angepasst wird. Einige natürliche tief eutektische Lösungsmittel weisen eine hohe Viskosität auf und sind daher für die Batch-Extraktion nicht sehr geeignet. Natürliche tief eutektische Lösungsmittel mit höherer Viskosität können jedoch erfolgreich als Lösungsmittel in der Durchflussextraktion mit Ultraschall eingesetzt werden.

Die nachstehende Tabelle zeigt einige beispielhafte Zusammensetzungen natürlicher tief eutektischer Lösungsmittel (NADES) für die Extraktion von Phytochemikalien:

NADES-Zusammensetzung Molarer Quotient
Cholinchlorid:Milchsäure 1:2
Cholinchlorid:Zitronensäure:Wasser 1:1:2
Cholinchlorid:Apfelsäure:Wasser 1:1:2
Cholinchlorid:Weinsäure 1:2
Cholinchlorid:Glycerin 1:2
Cholinchlorid:1,2-Propandiol 1:3
Cholinchlorid:Sorbitol 1:1
Cholinchlorid:Glukose:Wasser 2:1:1
Cholinchlorid:Fruktose:Wasser 2:1:1
Cholinchlorid:Harnstoff 1:2

 

In dieser Präsentation führen wir Sie in die Herstellung botanischer Extrakte ein. Wir erläutern die Herausforderungen bei der Herstellung hochwertiger botanischer Extrakte und wie ein Sonicator Ihnen helfen kann, diese Herausforderungen zu meistern. Diese Präsentation zeigt Ihnen, wie die Ultraschallextraktion funktioniert. Sie erfahren, welche Vorteile Sie bei der Verwendung eines Sonicators für die Extraktion erwarten können und wie Sie einen Ultraschallextraktor in Ihre Extraktproduktion integrieren können.

Botanische Ultraschallextraktion - Wie man Ultraschallgeräte zur Extraktion botanischer Substanzen verwendet

Video-Miniaturansicht

 

Wie funktioniert die Ultraschallextraktion mit tief eutektischen Lösungsmitteln?

Die Ultraschallkavitation wird für vielfältige Prozesse wie Homogenisieren, Dispergieren, Emulgieren und Extrahieren eingesetzt.Die Ultraschallextraktion basiert auf der sonomechanischen Wirkung von hochintensivem, niederfrequentem Ultraschall. Um die Extraktion von Pflanzenstoffen (d. h. bioaktiven Substanzen) durch Ultraschall zu fördern und zu intensivieren, werden Hochleistungs-Ultraschallwellen über eine Ultraschallsonde (auch Ultraschallhorn oder Sonotrode genannt) in das flüssige Medium, d. h. die Aufschlämmung, bestehend aus dem pflanzlichen Rohstoff und dem (natürlichen) tiefen eutektischen Lösungsmittel, eingekoppelt. Die Ultraschallwellen wandern durch die Flüssigkeit und erzeugen abwechselnde Niederdruck-/Hochdruckzyklen. Während der Niederdruckzyklen entstehen winzige Vakuumblasen (sogenannte Kavitationsblasen), die über mehrere Druckzyklen wachsen. Während dieser Zyklen des Blasenwachstums treten die in der Flüssigkeit gelösten Gase in die Vakuumblase ein, so dass sich die Vakuumblase in wachsende Gasblasen verwandelt. Nach dem Wachstum über mehrere Zyklen erreichen die Vakuumblasen eine bestimmte Größe, bei der sie keine Energie mehr aufnehmen können, so dass sie während eines Hochdruckzyklus gewaltsam implodieren. Die Blasenimplosion ist durch intensive Kavitationskräfte gekennzeichnet, die sehr hohe Temperaturen und Drücke von bis zu 4000K bzw. 1000atm sowie entsprechend hohe Temperatur- und Druckdifferenzen beinhalten. Diese durch Ultraschall erzeugten Turbulenzen und Scherkräfte brechen Pflanzenzellen auf und setzen die intrazellulären bioaktiven Verbindungen in das (natürliche) tiefe eutektische Lösungsmittel frei. Die Ultraschallextraktion öffnet die Zellstruktur der Pflanzen und intensiviert den Stoffaustausch zwischen Pflanzenmaterial und Lösungsmittel. Die Beschallung fördert dadurch die Wirksamkeit der natürlichen tiefen eutektischen Lösungsmittel. Die Ultraschallextraktion mit (natürlichen) tief eutektischen Lösungsmitteln führt zu außergewöhnlich hohen Ausbeuten innerhalb einer sehr kurzen Verarbeitungszeit.

Die ultraschall-gestützte Extraktion basiert auf dem Prinzip der durch akustischen Kavitation, welche Zellstrukturen aufbricht und den Stofftransfer fördert.

Leistungsstarke Ultraschallwellen brechen die Zellstruktur der Pflanzen auf, setzen die bioaktiven Verbindungen frei und fördern den Stoffaustausch zwischen dem Pflanzenmaterial und dem Lösungsmittel (z.B. dem tief eutektische Lösungsmittel).

Die Kombination von Ultraschallextraktion mit (natürlichen) tief eutektischen Lösungsmitteln bietet Ihnen die Möglichkeit, die prozessverstärkende Kraft des Ultraschalls mit den bemerkenswerten lösenden Effekten und der hervorragenden Gestaltungsmöglichkeit tief eutektischer Lösungsmittel zu kombinieren. Aufgrund der überlegenen Effizienz der Ultraschallextraktion, werden Ultrasonicators auch erfolgreich zur besonders schonenden Kaltwasserextraktion eingesetzt..
Kontaktieren Sie uns jetzt, um mehr über die leistungsstarke Anwendung der Ultraschallextraktion mit tief eutektischen Lösungsmitteln zu erfahren!

Die Ultraschallextraktion kann mit tief eutektischen Lösungsmitteln kombiniert werden, um eine höhere Effizienz und Umweltfreundlichkeit zu erreichen.

Ultraschall-Extraktor UIP2000hdT (2kW) zur Herstellung von botanischen Extrakten

Informationen anfordern




Beachten Sie unsere Datenschutzerklärung.


Hochleistungs-Ultraschall-Extraktoren für die Verwendung von stark eutektischen Lösungsmitteln

Industrieller Ultraschallextraktor für die Inline-Extraktion von pflanzlichen Stoffen in großem Maßstab.Die Ultraschallextraktion ist eine zuverlässige Prozesstechnologie, welche die Herstellung von hochwertigen Extrakten aus verschiedenen pflanzlichen sowie mit beliebigen Lösungsmitteln vereinfacht und beschleunigt. Die Ultraschallextraktion ist in hohem Maße mit (natürlichen) tief eutektischen Lösungsmitteln kompatibel, welche aufgrund ihres hervorragenden Lösungsvermögens, der Anpassungsfähigkeit an den Extrakt, der Nachhaltigkeit, der biologischen Abbaubarkeit und der Umweltfreundlichkeit als besonders vorteilhaft gelten. Die Kombination der Prozessintensivierung durch Leistungsultraschalls mit den Vorteilen (natürlicher) tief eutektischer Lösungsmittel verleiht dieser Verfahrenstechnik Überlegenheit auf vielen Ebenen. Das Portfolio von Hielscher Ultrasonics reicht vom kompakten Labor-Ultraschallgerät bis zur industriellen Extraktionsanlage. Alle Geräte sind natürlich für die Extraktion mit tief eutektischen Lösungsmitteln geeignet.
Unsere langjährig erfahrenen Mitarbeiter begleiten Sie von der Machbarkeitsprüfung über die Prozessoptimierung bis hin zur Installation Ihres Ultraschallsystems auf finaler Produktionsebene.

Hielscher Ultraschall-Extraktoren zeichnen sich aus durch:

  • hocheffizienten Leistungs-Ultraschall
  • hohe Prozesszuverlässigkeit
  • sehr hohe Amplituden
  • Betrieb im Batch und Durchfluss
  • wiederholbare / reproduzierbare Ergebnisse
  • 24/7/365-Betrieb
  • Robustheit
  • intelligente Software
  • Browser Remote Control
  • Benutzerfreundlichkeit
  • geringer Wartungsaufwand
  • Sicherheit

In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
1 bis 500ml 10 bis 200ml/min UP100H
10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000hdT
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

Kontaktieren Sie uns! / Fragen Sie uns!

Fordern Sie weitere Informationen an!

Bitte füllen Sie das untenstehende Formular aus, um weitere Informationen über Ultraschallextraktoren, Extraktionsprotokolle und Preise anzufordern. Wir freuen uns darauf, Ihren Extraktionsprozess mit Ihnen zu besprechen und Ihnen ein Ultraschallsystem anzubieten, das Ihren Anforderungen entspricht!









Bitte beachten Sie unsere Datenschutzerklärung.


Dieser Videoclip zeigt den Hielscher Ultraschall-Homogenisator UP100H, ein Ultraschallgerät, das häufig für die Probenvorbereitung in Laboratorien eingesetzt wird.

Ultraschall-Homogenisator UP100H

Video-Miniaturansicht

Ultraschall-High-Shear-Homogenisatoren werden im Labor, Technikum, in der Pilotanlage sowie in der industriellen Produktion eingesetzt. Die Ultraschallbehandlung ist hocheffizient bei der Herstellung von langzeitstabilen Nanoemulsionen.

Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren für Mischanwendungen, Dispergierung, Emulgierung und Extraktion im Labor-, Pilot- und Industriemaßstab her.



Literatur / Literaturhinweise

Hielscher Ultrasonics liefert Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren vom Labor- bis zum Industriemaßstab.

Hochleistungs-Ultraschall! Die Produktpalette von Hielscher deckt das gesamte Spektrum vom kompakten Labor-Ultraschallgerät über Tischgeräte bis hin zu vollindustriellen Ultraschallsystemen ab.


Wir besprechen Ihr Verfahren gerne mit Ihnen.

Lassen Sie uns in Kontakt treten.