Hexanextraktion mit verbesserter Effizienz durch Ultraschallbehandlung
Die Sonden-Ultraschalltechnik kann die herkömmliche Hexanextraktion verbessern, indem sie den Prozess intensiviert und deutlich effizienter macht. Die Ultraschallextraktion verbessert den Stoffaustausch und stört die Zellen, so dass gezielt bioaktive Substanzen in das Lösungsmittel freigesetzt werden, was zu einer höheren Extraktionsausbeute im Vergleich zu herkömmlichen Methoden führt. Die ultraschallunterstützte Extraktion ist äußerst wirksam bei der Steigerung der Ausbeute der Ölextraktion, einschließlich Rapsöl und Leinsamenöl, was zu einer hochwertigen Fettsäurezusammensetzung und einem höheren Gehalt an bioaktiven Komponenten führt.
Verbesserte Hexanextraktion durch Leistungsultraschall
Die Ultraschallextraktion ist eine prozessintensivierende Methode, die die Fest-Flüssig- und Lösungsmittelextraktion erheblich verbessern kann.
- vollständigere Extraktion
- höhere Ausbeute
- schnellere Extraktion
- Geringerer Hexanverbrauch
- Insgesamt verbesserte Effizienz

Ultraschallextraktor UIP2000hdT für eine verbesserte Hexanextraktion von Lipiden und Fettsäuren (Ölen).
Grenzen der konventionellen Hexanextraktion
Die Hexanextraktion ist ein gängiges Verfahren zur Extraktion organischer Verbindungen, insbesondere unpolarer Stoffe, aus verschiedenen Quellen wie Pflanzen, Samen oder Erde. Hexan ist ein Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, das Lipide, Öle und andere unpolare Verbindungen sehr gut auflöst und extrahiert. Hexan wird häufig für die Ölextraktion verwendet, da es unpolare Verbindungen (z. B. Öle) auflöst, die anschließende Ölabtrennung erleichtert und einen niedrigen Siedepunkt (63-69 °C) hat.
Die Effizienz von Hexanextraktionsverfahren kann jedoch je nach Rohmaterial und Extraktion stark variieren: Extraktionsausbeute und Extraktionszeit sind weitgehend korreliert. Das bedeutet, dass für eine hohe Extraktionsausbeute eine längere Verweilzeit der Biomasse im Hexan-Lösungsmittel erforderlich ist. Ein weiterer einschränkender Faktor ist häufig die unzureichende Penetration des Hexans in die Matrix der Biomasse. Starre Zellstrukturen werden meist nur an der Oberfläche mit Hexan benetzt, während das Zellinnere nur teilweise mit Hexan in Kontakt kommt. Diese unzureichende Penetration führt zu einem unvollständigen Extraktionsprozess, da die Zielsubstanzen wie Lipide (d. h. Fettsäuren, Fette, Öle) im Inneren der Zellmatrix verbleiben.
Die Lösung: Intensivierte Hexanextraktion mit Ultraschall
Die Sondenbeschallung, auch bekannt als Ultraschallsondenbeschallung, ist eine Methode, bei der hochintensive Ultraschallwellen zur Erzeugung akustischer Kavitationsblasen in einem flüssigen Medium eingesetzt werden. Diese Blasen kollabieren schnell, erzeugen intensive lokale Energiefelder und sorgen für Mikroturbulenzen und hohe Scherkräfte im Lösungsmittel.
Durch diese mit Ultraschall erzeugten energiereichen Bedingungen kann die Sondenbeschallung den Hexanextraktionsprozess in mehrfacher Hinsicht intensivieren und verbessern:
- Erhöhter Stoffaustausch: Die Sonikation verbessert den Stoffaustausch zwischen der festen Probe und dem Lösungsmittel. Die Mikroturbulenz und der schnelle Kollaps der Kavitationsblasen erzeugen starke Scherkräfte und örtliche Druckänderungen. Dadurch wird die Grenzschicht um die feste Probe unterbrochen, was die Freisetzung der Zielverbindungen in das Lösungsmittel fördert und so die Extraktionseffizienz verbessert.
- Beschleunigte Extraktion: Die Sonikation beschleunigt die Extraktionskinetik durch Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen dem Lösungsmittel und der festen Probe. Die Kavitationsblasen sorgen für Bewegung und erzeugen ein homogenisiertes Gemisch, wodurch sichergestellt wird, dass das Lösungsmittel in engen Kontakt mit der gesamten Oberfläche des Feststoffs kommt, was zu schnelleren Extraktionsraten führt.
- Unterbrechung der Zellstrukturen: Bei Extraktionen auf pflanzlicher Basis kann die Beschallung die zellulären Strukturen, wie z. B. Zellwände und Membranen, aufbrechen und so die Freisetzung intrazellulärer Bestandteile erleichtern. Dies ermöglicht eine effizientere Extraktion von Lipiden und anderen Zielverbindungen, die in den Zellen eingeschlossen sein können.
- Verkürzte Extraktionszeit: Durch die Kombination von erhöhtem Massentransfer und beschleunigter Extraktionskinetik kann die Sondenbeschallung die Extraktionszeit, die zum Erreichen der gewünschten Ausbeute erforderlich ist, erheblich reduzieren. Dies kann besonders bei der Verarbeitung großer Probenmengen oder bei zeitkritischen Anwendungen von Vorteil sein.
Aufgrund dieser verbesserten Prozessfaktoren kann die Sonden-Ultraschallbehandlung die Hexanextraktion erheblich verbessern. Die Hexanextraktion mit Ultraschall kann auf der Grundlage der spezifischen zu extrahierenden Verbindungen und Mengen optimiert werden. Die Ultraschallintensität (Amplitude), die Dauer, die Temperatur, der Druck und der Extraktionsaufbau können so angepasst werden, dass innerhalb einer verkürzten Extraktionszeit optimale Extraktausbeuten erzielt werden.

Ultraschallextraktor UIP6000hdT für die Hexanextraktion
Beispiele für die ultraschallunterstützte Hexanextraktion
- Algenöl
- Pflanzliche Öle (Soja, Flachs, Raps, Sonnenblumen, Reiskleie usw.)
- Ätherische Öle
- Caryophyllene
- Vanille-Oleoresin aus Vanilleschoten
- Lutein aus Eigelb
- Astaxanthin aus Algen
- Entfettung von Insekten
Ultraschall-verstärkte Soxhlet-Extraktion mit Hexan als Lösungsmittel
Die ultraschallverstärkte Soxhlet-Extraktion ist ein Verfahren, bei dem die traditionelle Soxhlet-Extraktion mit Ultraschallwellen kombiniert wird, um die Effizienz des Extraktionsprozesses zu verbessern. Die Soxhlet-Extraktion ist ein Verfahren, das häufig in Labors und für die Herstellung kleinerer Extraktmengen, wie z. B. ätherische Öle oder bestimmte bioaktive Verbindungen, verwendet wird.
Hexan ist ein häufig verwendetes Lösungsmittel für dieses Verfahren, da es sich gut für die Extraktion von Lipiden aus verschiedenen Quellen eignet, darunter Samenöle, Algenöl sowie bioaktive Verbindungen auf Lipidbasis. Die Ultraschallbehandlung stört die Zellstrukturen und fördert die Fest-Flüssig-Extraktion durch erhöhten Stoffaustausch und Freisetzung von Verbindungen in das Lösungsmittel. Da das Lösungsmittel wie Hexan besser in das feste Material eindringen und die Öle (Lipide, Fettsäuren) effizient auflösen kann. Infolgedessen wird der Extraktionsprozess beschleunigt, wodurch sich die für die Extraktion der gewünschten Verbindungen erforderliche Zeit verkürzt. Darüber hinaus kann durch den Einsatz von Ultraschall die benötigte Lösungsmittelmenge reduziert werden, was eine umweltfreundlichere Option darstellt.
Die Ultraschallextraktion ermöglicht die Verwendung von milderen, ungiftigen Lösungsmitteln
Die Ultraschallextraktion verbessert nicht nur die Hexanextraktion, sondern ermöglicht auch die Verwendung milderer, nichttoxischer Lösungsmittel wie Ethanol, wässriges Ethanol, Wasser oder natürliche, tief eutektische Lösungsmittel (DES, NADES). Der hochwirksame Zellaufschluss und Massentransfer durch Ultraschallsondenextraktoren führt zu hervorragenden Ergebnissen bei der Verwendung milderer Lösungsmittel. Dadurch ermöglicht die Ultraschallextraktion in Kombination mit milderen, ungiftigen, umweltfreundlicheren Lösungsmitteln hochwertige Extrakte in Lebensmittelqualität, Kosteneinsparungen und einen umweltfreundlichen Extraktionsprozess.
Hochleistungs-Ultraschallgeräte zur verbesserten Hexanextraktion
Hielscher Ultrasonics entwickelt, fertigt und liefert Hochleistungs-Ultraschall-Extraktoren, die problemlos in bestehende Hexan-Extraktionsanlagen oder Soxhlet-Extraktoren integriert werden können. Neben Lieferung, Installation und Wartung berät und begleitet Hielscher seine Kunden bei Machbarkeitsstudien, Prozessoptimierung und Anlagenplanung bis hin zur endgültigen Installation und Inbetriebnahme des Extraktionsprozesses.
Wesentliche Vorteile der Hielscher-Ultraschallgeräte sind die volle Prozesskontrolle, die lineare Skalierbarkeit und die Fähigkeit aller industriellen Ultraschallprozessoren, sehr hohe Amplituden zu liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7-Betrieb gefahren werden. Hohe Amplituden sind besonders wichtig, wenn es um die Extraktion von härteren Zellstrukturen wie Samen und Kernen geht.
Unser technisches Personal und unser voll ausgestattetes Prozesslabor unterstützen Sie mit Wissen und Beratung!
Design, Herstellung und Beratung – Qualität Made in Germany
Hielscher Ultraschallgeräte sind bekannt für höchste Qualität und Designstandards. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die problemlose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Raue Bedingungen und anspruchsvolle Umgebungen sind für Hielscher Ultraschallgeräte kein Problem.
Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt großen Wert darauf, Hochleistungs-Ultraschallgeräte zu entwickeln und zu produzieren, die sich durch modernste Technik und Benutzerfreundlichkeit auszeichnen. Selbstverständlich sind Hielscher Sonicators CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.
Die nachstehende Tabelle gibt Ihnen einen Hinweis auf die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Sonicators:
Batch-Volumen | Durchfluss | Empfohlenes Ultraschallgerät |
---|---|---|
0,5 bis 1,5 ml | n.a. | VialTweeter | 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 |
15 bis 150 Liter | 3 bis 15 l/min | UIP6000hdT |
n.a. | 10 bis 100l/min | UIP16000 |
n.a. | größere | Cluster aus UIP16000 |
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Literatur / Literaturhinweise
- Negin Moradi, Masoud Rahimi, Atefeh Moeini, Mohammad Amin Parsamoghadam (2018): Impact of ultrasound on oil yield and content of functional food ingredients at the oil extraction from sunflower. Separation Science and Technology, 53:2, 2018. 261-276.
- A. Meullemiestre, C. Breil, M. Abert-Vian, F. Chemat (2017): Manothermosonication as a useful tool for lipid extraction from oleaginous microorganisms. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 37, July 2017. 216-221.
- A. Perrier, C. Delsart, N. Boussetta, N. Grimi, M. Citeau, E. Vorobiev (2017): Effect of ultrasound and green solvents addition on the oil extraction efficiency from rapeseed flakes. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 39, 2017. 58-65.
- Reyman, D. & Almudena, Quiñones (2020): Simultaneous Oil Sono-Extraction And Sono-Transesterification (In Situ) Of Soybean And Sunflower Seeds For The Production Of Biodiesel. Research Square Preprint 2020.
- Djenni, Zoubida; Pingret, Daniella; Mason, Timothy J.; Chemat, Farid (2012): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Analytical Methods, 2012.

Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.