Das Funktionsprinzip der Ultraschall-Extraktion

Die Ultraschallextraktion ist die bevorzugte Technik zur Isolierung bioaktiver Verbindungen aus pflanzlichen Stoffen. Durch Beschallung wird eine vollständige Extraktion erreicht, so dass in einer sehr kurzen Extraktionszeit überlegene Extraktausbeuten erzielt werden. Als solch effiziente Extraktionsmethode ist die Ultraschall-Extraktion kosten- und zeitsparend und führt gleichzeitig zu qualitativ hochwertigen Extrakten, welche für Lebensmittel, Nahrungsergänzungsmittel und Arzneimittel verwendet werden.

Ultraschall-Extraktion

Die Ultraschall-Extraktion wird in der Lebensmittel-, Nahrungsergänzungsmittel- und Pharmaindustrie eingesetzt, um bioaktive Verbindungen wie Vitamine, Polyphenole, Polysaccharide, Cannabinoide und andere Phytochemikalien aus Pflanzen freizusetzen. Die ultraschall-gestützte Extraktion basiert auf dem Prinzip der akustischen bzw. ultraschall-induzierten Kavitation.

Vorteile der Ultraschallextraktion

  • hohe Erträge
  • hohe Qualität
  • Vollspektrum-Extrakte
  • schnelles Verfahren
  • kompatibel mit allen Lösungsmitteln
  • einfach und sicher zu bedienen
  • lineare Skalierbarkeit
  • umweltfreundlich
  • schneller ROI

 

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

 

Informationen anfordern




Beachten Sie unsere Datenschutzerklärung.


 

Ultraschallextraktoren wie der UP400St (400W, 24kHz) intensivieren die herkömmliche Extraktion von Pflanzen mit Wasser und eignen sich hervorragend für die Herstellung von Pflanzenextrakten, Tinkturen und Aufgüssen.

Ultraschallsonde UP400ST für die Extraktion pflanzlicher Stoffe zur Herstellung von Tinkturen und pflanzlichen Aufgüssen.

Auf welchem Wirkprinzip basiert akustische Kavitation?

Ultraschall-Homogenisator UP400St für die Extraktion Bei der Ultraschallextraktion werden Ultraschallwellen mit hoher Leistung und niedriger Frequenz in eine Aufschlämmung aus pflanzlichem Material in einem Lösungsmittel eingekoppelt. Hochleistungs-Ultraschallwellen werden über einen sondenartigen Ultraschallprozessor in die Aufschlämmung eingekoppelt. Die hochenergetischen Ultraschallwellen bewegen sich durch die Flüssigkeit und erzeugen abwechselnde Hoch- und Niederdruckzyklen, was zu dem Phänomen der akustischen Kavitation führt. Akustische oder Ultraschallkavitation führt lokal zu extremen Temperaturen, Drücken, Heiz-/Kühlraten, Druckunterschieden und hohen Scherkräften im Medium. Wenn Kavitationsblasen an der Oberfläche von Festkörpern (wie Partikeln, Pflanzenzellen, Geweben usw.) implodieren, führen Mikrostrahlen und Kollisionen zwischen den Partikeln zu Effekten wie Oberflächenablösung, Erosion, Partikelzerfall, Sonoporation (Perforation von Zellwänden und Zellmembranen) und Zellauflösung. Außerdem führt die Implosion von Kavitationsblasen in flüssigen Medien zu Makroturbulenzen und Mikrovermischung. Die Beschallung mit Ultraschall ist ein effizientes Mittel zur Verbesserung von Stoffübertragungsprozessen, da die Beschallung zu Kavitation und den damit verbundenen Mechanismen wie Mikrobewegung durch Flüssigkeitsstrahlen, Kompression und Dekompression im Material mit anschließender Zersetzung der Zellwände sowie zu hohen Heiz- und Kühlraten führt.
Ultraschallgeräte mit Sonotrode können sehr hohe Amplituden erzeugen, die notwendig ist, um intensive Kavitation zu erzeugen. Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungs-Ultraschallprozessoren her, die problemlos Amplituden von 200µm im kontinuierlichen 24/7-Betrieb erzeugen können. Für noch höhere Amplituden bietet Hielscher spezielle hochamplitudige Sonotroden (Ultraschallstäbe) an.
Zur Intensivierung der Kavitation werden druckbeaufschlagbare Ultraschallreaktoren und Durchflusszellen eingesetzt. Mit steigendem Druck werden Kavitations- und Kavitationsscherkräfte intensiver und verbessern dadurch die Ultraschalleffekte.

Die ultraschall-erzeugte bzw. akustische Kavitation erzeugt hochintensive Kräfte, welche Zellen aufschließt und Zellwände aufbricht (sog. Lyse). (Zum Vergrößern anklicken!).

Die Ultraschallextraktion basiert auf der akustischen Kavitation und ihren hydrodynamischen Scherkräften.

Dieser Videoclip zeigt die effiziente Extraktion von bioaktiven Substanzen aus Heilpilzen. Der Hielscher Ultraschall-Homogenisator UP400St wird häufig zur Herstellung hochwertiger Pilzextrakte verwendet.

Ultraschallextraktion bioaktiver Substanzen aus Heilpilzen

Video-Miniaturansicht

Effekte der Ultraschall-Extraktion

Zellaufschluss und verbesserter Stoffaustausch mittels Ultraschall
Ultraschall kann Extraktionsprozesse sowohl durch Zellaufschluss als auch durch Verbesserung des Stoffaustausches der Festsstoffe aus der Zellmatrix in das Lösungsmittel verbessern.
Die Sonoporation, die Perforation von Zellwänden und Membranen mittels Ultraschall, erhöht die Durchlässigkeit der Zellwände und Membranen und ist meist ein Zwischenschritt, bevor die Zellen durch Beschallung vollständig zerstört werden.
Die mechanischen Effekte der ultraschall-induzierten Kavitation, wie Wärme- und Druckunterschiede, Schockwellen, Scherkräfte, Flüssigkeitsstrahlen und Mikroströmungen, verstärken das Eindringen des Lösungsmittels in das Zellinnere und verbessern den Stoffaustausch zwischen Zelle und Lösungsmittel, so dass die interzellulären Materialien in das Lösungsmittel überführt werden.

Ultraschalldisruptoren werden für Extraktionen aus Phytoquellen (z.B. Pflanzen, Algen, Pilze) eingesetzt.

Ultraschallextraktion aus Pflanzenzellen: Der mikroskopische Querschnitt (TS) zeigt den Wirkungsmechanismus der Ultraschallextraktion aus Zellen (Vergrößerung 2000x)[Quelle: Vilkhu et al. 2011].

Ultraschallprozessor UIP2000hdT (2kW) mit gerührtem Reaktor

Ultraschallhomogenisator UIP2000hdT (2kW) mit kontinuierlich gerührtem Batch-Reaktor

Ultraschall-Extraktionssysteme

Hielscher Ultraschallprozessoren sind Hochleistungs-Extraktionssysteme, die zuverlässig produzieren und einfach und sicher zu bedienen sind. Abhängig von Ihrem Rohmaterial, Ihren Prozessleistungen und Ihrem Leistungsziel bietet Ihnen Hielscher das geeigneteste Ultraschallgerät an. Unser Produktportfolio reicht von kompakten, leistungsstarken Handultraschallgeräten über Technikumssystem bis hin zu vollindustriellen Ultraschallgeräten, die mehrere Tonnen pro Stunde verarbeiten können.
Hielscher Ultraschall-Extraktoren können sowohl für Batch- als auch für die kontinuierliche Inline-Extraktion eingesetzt werden und sind mit jedem beliebigen Lösungsmittel kompatibel.
Verschiedenes Zubehör wie Sonotroden (Sonden) in verschiedenen Größen und Formen, Booster-Hörner, Durchflusszellen mit verschiedenen Volumina und Geometrien, ansteckbare Temperatur- und Drucksensoren und viele andere Accessoires stehen zur Verfügung, um das ideale Ultraschall-Setup für Ihren Extraktionsprozess zusammenzustellen.
Alle unsere digitalen Modelle sind mit intelligenter Software ausgestattet, mit der Sie die Extraktionsparameter einstellen, überwachen und regulieren können. Dank der präzisen Steuerung von Amplitude, Beschallungszeit und Puls-Modus können optimale Prozessergebnisse wie überlegene Ausbeute und höchste Extraktqualität erzielt werden. Die automatische Datenaufzeichnung der Beschallungsprozesse bildet die Grundlage für die Prozessstandardisierung und Reproduzierbarkeit / Wiederholbarkeit, welche für Good Manufacturing Practices (GMP) erforderlich sind.

Die industriellen Ultraschallprozessoren von Hielscher Ultrasonics können sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7-Betrieb gefahren werden. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschallsonotroden erhältlich. Die Robustheit der Hielscher-Ultraschallgeräte ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Belastung und in anspruchsvollen Umgebungen.
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
Die botanische Extraktion mit Ultraschall bringt höhere Ausbeuten. Der Hielscher UIP2000hdT, 2000 Watt Homogenisator ist leistungsfähig genug, um Batch-Behälter von 10 bis 120 Litern schnell und zuverlässig zu extrahieren.

Ultraschall-Extraktion von pflanzlichen Stoffen - 30 Liter / 8 Gallonen Batch

Video-Miniaturansicht

Kontaktieren Sie uns! / Fragen Sie uns!

Fordern Sie weitere Informationen an!

Bitte verwenden Sie das untenstehende Formular, um zusätzliche Informationen über unsere Ultraschallprozessoren, Anwendungen und Preise anzufordern. Gerne besprechen wir Ihr Verfahren mit Ihnen und bieten Ihnen ein Ihren Anforderungen entsprechendes Ultraschallsystem an!









Bitte beachten Sie unsere Datenschutzerklärung.


Hielscher Ultrasonics stellt leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren für die Dispersion, Emulgierung und Zellenextraktion her.

Leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren von Labor bis Pilot- und industrielle Maßstab.



Literatur / Literaturhinweise

 

Wissenswertes

Pflanzenextrakte

Botanische Extrakte sind bioaktive Verbindungen, die aus Pflanzenmaterial wie Kräutern, Blüten, Blättern, Stängeln, Wurzeln und anderen Pflanzenteilen isoliert werden. Bioaktive Verbindungen wie Vitamine, Antioxidantien, Polyphenole, Polysaccharide, Cannabinoide und andere Pflanzenmoleküle werden als funktionelle Lebensmittelzusatzstoffe, Nutrazeutika, Cosmeceuticals, Pharmazeutika sowie als natürliche Farbstoffe verwendet.

Wir besprechen Ihr Verfahren gerne mit Ihnen.

Lassen Sie uns in Kontakt treten.