Strategien für höhere Ausbeuten bei der Pflanzenextraktion

Um hochwertige Pflanzenextrakte mit hoher Effizienz herzustellen, also hohe Ausbeuten an hochwertigen Extrakten innerhalb kurzer Extraktionszeiten zu erzielen, ist ein leistungsfähiges Extraktionsverfahren erforderlich. Die Ultraschallextraktion ist ein Verfahren zur Prozessintensivierung, das den Einsatz einer Vielzahl von Rohstoffen ermöglicht und schnell und kostengünstig hohe Ausbeuten an erstklassigen Extrakten liefert.

Hochwertige Pflanzenextrakte mit Leistungsultraschall

Bei der Extraktion einer bestimmten bioaktiven Verbindung oder einer bioaktiven Fraktion aus einer Pflanze beeinflussen verschiedene Faktoren den Extraktionsprozess. Neben der Extraktionstechnologie (z. B. Ultraschallextraktion) sind die Polarität des Lösungsmittels, der Rohstoff und seine Vorbehandlung, das Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis (d. h. das Verhältnis von Pflanzenmaterial zu Lösungsmittel), die Extraktionszeit und die Temperatur wichtige Prozessfaktoren, die sorgfältig berücksichtigt werden müssen. Die ultraschallunterstützte Extraktion (UAE) ermöglicht ideale Prozessbedingungen, die sich zugleich durch eine schonende Behandlung und hohe Effizienz auszeichnen. Die freie Wahl schonender Lösungsmittel oder die Möglichkeit der Kaltwasserextraktion, niedrige Temperaturen und kurze Verarbeitungszeiten machen die Ultraschallextraktion zum überlegenen Extraktionsverfahren, das den thermischen oder chemischen Abbau der bioaktiven Moleküle verhindert. Darüber hinaus kann die UAE die gesamte verfügbare Menge bioaktiver Moleküle aus dem pflanzlichen Rohstoff freisetzen. Deshalb ist die Ultraschallbehandlung die am weitesten verbreitete Extraktionstechnologie zur Herstellung hochwirksamer Extrakte.

Was macht die Ultraschallextraktion überlegen?

Die ultraschallunterstützte Extraktion (UAE) ist ein hocheffizientes Extraktionsverfahren, das auf rein mechanischen Kräften beruht. Ultraschallkavitation oder akustische Kavitation ist durch starke Scherkräfte sowie lokal auftretende hohe Temperatur- und Druckunterschiede gekennzeichnet. Diese äußerst intensiven Kavitationskräfte bewirken die sogenannte Sonoporation, also die Bildung neuer und die Vergrößerung bestehender Poren in der Zellmembran, sowie den Aufschluss pflanzlicher Zellstrukturen. Die durch Ultraschall verstärkte Strömung des Lösungsmittels in das Zellinnere und aus diesem heraus trägt zur schnellen und vollständigen Freisetzung der Pflanzeninhaltsstoffe bei. Da die UAE ausschließlich mechanische Kräfte nutzt, verändert sie die pflanzlichen Moleküle weder durch Chemikalien noch durch intensive Wärmebehandlung und verhindert dadurch chemische oder wärmebedingte Veränderungen der in Pflanzen enthaltenen bioaktiven Substanzen. Die Ultraschallextraktion liefert somit hochwertige Vollspektrumextrakte, die die volle Wirkung der kombinierten Pflanzeninhaltsstoffe bieten – den sogenannten Entourage-Effekt.
Ultraschallextraktion: ein schonendes, nichtthermisches und dennoch hocheffizientes Verfahren für hohe Ausbeuten an hochwertigen Extrakten.

Vergleich der Ultraschallextraktion mit anderen Verfahren

Die Ultraschallextraktion ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Freisetzung und Isolierung bioaktiver Verbindungen wie Antioxidantien, Polyphenolen, Polysacchariden, Proteinen, Lipiden, Cannabinoiden und anderen sekundären Pflanzenstoffen aus Pflanzenmaterialien. Die Beschallung ist aufgrund zahlreicher Vorteile die bevorzugte Methode: hohe bis vollständige Extraktionsausbeuten, schnelle, nichtthermische Verarbeitung, Kompatibilität mit nahezu allen Lösungsmitteln (z. B. Wasser, Ethanol, Methanol, Isopropanol, Pflanzenölen, Glycerin usw.), einfache und sichere Bedienung, geringer Wartungsaufwand und viele weitere Vorteile.
Die nachstehende Tabelle vergleicht die Ultraschallextraktion mit anderen konventionellen Extraktionsverfahren und verdeutlicht die Vorteile der UAE.

Warum ist die Ultraschallextraktion so effizient?

Der extraktionsintensivierende Mechanismus des Leistungsultraschalls wird hauptsächlich dem Phänomen der akustischen Kavitation zugeschrieben. Ultraschallkavitation verursacht Kollisionen zwischen Partikeln der pflanzlichen Biomasse, wodurch die Partikel durch gegenseitige Zusammenstöße aufgebrochen und verkleinert werden. Wenn Kavitationsblasen an der Oberfläche der pflanzlichen Feststoffe kollabieren, vergrößern Erosion und Sonoporation die Partikeloberfläche weiter. Der dadurch intensivierte Stofftransport erleichtert die Freisetzung von Molekülen wie Proteinen, Lipiden, Zuckern, Vitaminen, Antioxidantien, sekundären Pflanzenstoffen und Ballaststoffen. Durch Ultraschall erzeugte Scherkräfte verbessern das Eindringen des Lösungsmittels in die Zellmatrix des Pflanzenmaterials sowie die Durchlässigkeit der Zellmembranen. Diese Mechanismen des Leistungsultraschalls sind für die erhebliche Prozessintensivierung verantwortlich, die beim Einsatz der Ultraschallbehandlung zur Pflanzenextraktion erzielt wird.

Fordern Sie technische Informationen über Hielscher Ultraschallextraktoren und deren Vorteile an!

Hielscher Ultrasonics entwickelt, fertigt und vertreibt leistungsstarke Ultraschallextraktoren für die chargenweise und kontinuierliche Verarbeitung in jedem Produktionsmaßstab. Neben höchsten technischen Standards, herausragender Robustheit und einem 24/7/365-Betrieb für hohe Betriebseffizienz bieten die Ultraschallgeräte von Hielscher eine einfache und zuverlässige Bedienung. Hohe Effizienz, intelligente Software, intuitive Menüführung, automatische Datenprotokollierung und Fernsteuerung über den Browser sind nur einige der Merkmale, die Extraktoren von Hielscher von anderen Extraktionsanlagen unterscheiden.

Vorteile der Ultraschallextraktoren von Hielscher

Effizienz

• Höhere Ausbeuten
• Schneller Extraktionsprozess – innerhalb von Minuten
• Hochwertige Extrakte – schonende, nichtthermische Extraktion
• Umweltfreundliche Lösungsmittel (Wasser, Ethanol, Glycerin, Pflanzenöle usw.)

Einfachheit

• Plug-and-play – Einrichtung und Einweisung innerhalb weniger Stunden
• Hoher Durchsatz – für die Extraktproduktion im großen Maßstab
• Chargenweiser oder kontinuierlicher Inline-Betrieb
• Einfache Einrichtung – unterstützt mehrere Versorgungsspannungen und erfordert nur den Anschluss von vier Schläuchen
• Mobil
• Lineare Skalierung – zur Kapazitätserhöhung ein weiteres Ultraschallsystem parallel hinzufügen
• Fernüberwachung und Fernsteuerung – über PC, Smartphone oder Tablet
• Keine Prozessüberwachung erforderlich – einrichten und starten
• Hohe Leistungsfähigkeit – ausgelegt für die kontinuierliche 24/7-Produktion
• Robustheit und geringer Wartungsaufwand
• Hohe Qualität – entwickelt und gefertigt in Deutschland
• Schnelles Befüllen und Entleeren zwischen den Chargen
• Leicht zu reinigen

Sicherheit

• Einfach und sicher zu betreiben
• Lösungsmittelfreie oder lösungsmittelbasierte Extraktion (Wasser, Ethanol, Pflanzenöle, Glycerin usw.)
• Keine hohen Drücke und Temperaturen
• ATEX-zertifizierte explosionsgeschützte Systeme verfügbar
• Einfach zu steuern (auch per Fernsteuerung)

Lösungsmittel für die Ultraschallextraktion
Wählen Sie das ideale Lösungsmittel für Ihren Extraktionsprozess: Wasser, Wasser-Alkohol-Gemische, Isopropylalkohol, Hexan, Ethanol, Methanol, Butan, Pflanzenöle, Glycerin,
ungiftige Lösungsmittel sowie alle anderen gängigen Lösungsmittel sind mit der Ultraschallextraktion kompatibel.
Ultraschall-Kaltwasserextraktion: Obwohl Wasser technisch gesehen ein Lösungsmittel ist, das sogenannte universelle Lösungsmittel, wird eine wasserbasierte Extraktion im Allgemeinen als lösungsmittelfreie Extraktion betrachtet. Eine lösungsmittelfreie Ultraschallextraktion erfordert keine Fremdstoffe. Die Suspension aus Wasser und Pflanzenmaterial wird beschallt, um die pflanzlichen Zellwände aufzubrechen, sodass die bioaktiven Moleküle in das Wasser (Lösungsmittel) freigesetzt werden. Die Beschallung ist eine rein mechanische Methode, die den Rohstoff und den Extrakt chemisch nicht verändert. Daher ist die Ultraschallextraktion das bevorzugte Verfahren zur Herstellung hochwertiger Pflanzenextrakte.

Sonotroden-Ultraschallgerät UIP1000hdT mit Rührwerk zur Herstellung von Pflanzenextrakten wie Cannabinoiden (z. B. CBD, THC, CBG)

 
Die nachstehende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt für die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallextraktoren (Chargen- und Durchflussbetrieb):