Εκχύλιση με εξάνιο με βελτιωμένη αποδοτικότητα μέσω κατεργασίας με υπερήχους

Η κατεργασία με υπερήχους μέσω καθετήρα μπορεί να βελτιώσει τη συμβατική εκχύλιση με εξάνιο, εντατικοποιώντας τη διεργασία και καθιστώντας την σημαντικά αποδοτικότερη. Η εκχύλιση με υπερήχους βελτιώνει τη μεταφορά μάζας και προκαλεί κυτταρική διάρρηξη για την απελευθέρωση των στοχευόμενων βιοδραστικών ουσιών στον διαλύτη, επιτυγχάνοντας υψηλότερες αποδόσεις εκχύλισης σε σύγκριση με τη χρήση μόνο συμβατικών μεθόδων. Η εκχύλιση με υποβοήθηση υπερήχων είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική στην αύξηση της απόδοσης εκχύλισης ελαίων, συμπεριλαμβανομένων του κραμβελαίου και του λινελαίου, οδηγώντας σε σύσταση λιπαρών οξέων υψηλής ποιότητας και υψηλότερη περιεκτικότητα σε βιοδραστικά συστατικά.

Βελτιωμένη εκχύλιση με εξάνιο μέσω υπερήχων ισχύος

Η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια μέθοδος εντατικοποίησης διεργασιών που μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τις διεργασίες εκχύλισης στερεού–υγρού και εκχύλισης με διαλύτη.

Περιορισμοί της συμβατικής εκχύλισης με εξάνιο

Η εκχύλιση με εξάνιο είναι μια συνήθης τεχνική για την εκχύλιση οργανικών ενώσεων, ιδιαίτερα μη πολικών ουσιών, από διάφορες πηγές όπως φυτά, σπόρους ή έδαφος. Το εξάνιο είναι ένας υδρογονανθρακικός διαλύτης ιδιαίτερα αποτελεσματικός στη διάλυση και την εκχύλιση λιπιδίων, ελαίων και άλλων μη πολικών ενώσεων. Το εξάνιο χρησιμοποιείται ευρέως για την εκχύλιση ελαίων λόγω της ικανότητάς του να διαλύει μη πολικές ενώσεις (π.χ. έλαια), του εύκολου μετέπειτα διαχωρισμού του ελαίου και του στενού εύρους θερμοκρασίας βρασμού (63–69°C).
Ωστόσο, η αποδοτικότητα των διεργασιών εκχύλισης με εξάνιο μπορεί να ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με την πρώτη ύλη και την εκχύλιση: Η απόδοση εκχύλισης και ο χρόνος εκχύλισης συσχετίζονται σε μεγάλο βαθμό. Αυτό σημαίνει ότι για υψηλή απόδοση εκχυλίσματος απαιτείται μεγαλύτερος χρόνος παραμονής της βιομάζας στον διαλύτη εξάνιο. Ένας άλλος περιοριστικός παράγοντας είναι συχνά η ανεπαρκής διείσδυση του εξανίου στη μήτρα της βιομάζας. Οι άκαμπτες κυτταρικές δομές διαβρέχονται με εξάνιο κυρίως στην επιφάνεια, ενώ το εσωτερικό των κυττάρων έρχεται μόνο εν μέρει σε επαφή με το εξάνιο. Αυτή η ανεπαρκής διείσδυση οδηγεί σε ατελή διεργασία εκχύλισης, καθώς οι στοχευόμενες ουσίες, όπως τα λιπίδια (δηλ. λιπαρά οξέα, λίπη, έλαια), παραμένουν στο εσωτερικό της κυτταρικής μήτρας.

Η λύση: Εκχύλιση με εξάνιο εντατικοποιημένη με υπερήχους

Η κατεργασία με υπερήχους μέσω καθετήρα, γνωστή και ως κατεργασία με καθετήρα υπερήχων, είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιεί κύματα υπερήχων υψηλής έντασης για τη δημιουργία φυσαλίδων ακουστικής σπηλαίωσης σε ένα υγρό μέσο. Αυτές οι φυσαλίδες καταρρέουν ταχύτατα, παράγοντας έντονα τοπικά ενεργειακά πεδία και δημιουργώντας μικροστροβιλισμούς και ισχυρές δυνάμεις διάτμησης μέσα στον διαλύτη.
Χάρη σε αυτές τις συνθήκες υψηλής ενεργειακής πυκνότητας που δημιουργούνται με υπερήχους, η κατεργασία με υπερήχους μέσω καθετήρα μπορεί να εντατικοποιήσει και να βελτιώσει τη διεργασία εκχύλισης με εξάνιο με διάφορους τρόπους:

• Ενισχυμένη μεταφορά μάζας: Η κατεργασία με υπερήχους ενισχύει τη μεταφορά μάζας μεταξύ του στερεού δείγματος και του διαλύτη. Οι μικροστροβιλισμοί και η ταχεία κατάρρευση των φυσαλίδων σπηλαίωσης δημιουργούν ισχυρές δυνάμεις διάτμησης και τοπικές μεταβολές πίεσης. Αυτό διαταράσσει την οριακή στιβάδα γύρω από το στερεό δείγμα, προάγοντας την απελευθέρωση των ενώσεων-στόχων στον διαλύτη και βελτιώνοντας έτσι την αποδοτικότητα της εκχύλισης.
• Επιτάχυνση της εκχύλισης: Η κατεργασία με υπερήχους επιταχύνει την κινητική της εκχύλισης αυξάνοντας την επιφάνεια επαφής μεταξύ του διαλύτη και του στερεού δείγματος. Οι φυσαλίδες σπηλαίωσης προκαλούν ανάδευση και δημιουργούν ένα ομογενοποιημένο μείγμα, εξασφαλίζοντας ότι ο διαλύτης έρχεται σε στενή επαφή με ολόκληρη την επιφάνεια του στερεού υλικού, οδηγώντας σε ταχύτερους ρυθμούς εκχύλισης.
• Διάρρηξη των κυτταρικών δομών: Κατά την εκχύλιση φυτικών υλικών, η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να διαρρήξει τις κυτταρικές δομές, όπως τα κυτταρικά τοιχώματα και τις μεμβράνες, διευκολύνοντας την απελευθέρωση ενδοκυτταρικών συστατικών. Αυτό επιτρέπει την αποδοτικότερη εκχύλιση λιπιδίων και άλλων ενώσεων-στόχων που ενδέχεται να είναι εγκλεισμένες μέσα στα κύτταρα.
• Μειωμένος χρόνος εκχύλισης: Συνδυάζοντας την αυξημένη μεταφορά μάζας και την επιταχυνόμενη κινητική εκχύλισης, η κατεργασία με υπερήχους μέσω καθετήρα μπορεί να μειώσει σημαντικά τον χρόνο εκχύλισης που απαιτείται για την επίτευξη της επιθυμητής απόδοσης. Αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα επωφελές κατά την επεξεργασία μεγάλων όγκων δειγμάτων ή σε εφαρμογές με αυστηρούς χρονικούς περιορισμούς.

Χάρη στη βελτίωση αυτών των παραγόντων της διεργασίας, η κατεργασία με υπερήχους μέσω καθετήρα μπορεί να ενισχύσει σημαντικά την εκχύλιση με εξάνιο. Η εκχύλιση με εξάνιο με χρήση υπερήχων μπορεί να βελτιστοποιηθεί με βάση τις συγκεκριμένες ενώσεις και τους όγκους που υποβάλλονται σε εκχύλιση. Η ένταση των υπερήχων (πλάτος ταλάντωσης), η διάρκεια, η θερμοκρασία, η πίεση και η διάταξη εκχύλισης μπορούν να προσαρμοστούν ώστε να επιτευχθούν βέλτιστες αποδόσεις εκχυλίσματος σε συντομότερο χρόνο εκχύλισης.

• Έλαιο φυκών
• Φυτικά έλαια (σόγιας, λιναριού, ελαιοκράμβης, ηλίανθου, πίτουρου ρυζιού κ.λπ.)
• Αιθέρια έλαια
• Καρυοφυλλένιο
• Ελαιορητίνη βανίλιας από λοβούς βανίλιας
• Λουτεΐνη από κρόκο αυγού
• Ασταξανθίνη από φύκη
• Απολίπανση εντόμων

Εκχύλιση Soxhlet εντατικοποιημένη με υπερήχους με χρήση εξανίου ως διαλύτη

Η εκχύλιση Soxhlet εντατικοποιημένη με υπερήχους είναι μια διεργασία που συνδυάζει την παραδοσιακή εκχύλιση Soxhlet με κύματα υπερήχων για τη βελτίωση της αποδοτικότητας της διεργασίας εκχύλισης. Η εκχύλιση Soxhlet είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται συνήθως σε εργαστήρια και για την παραγωγή μικρότερων όγκων εκχυλισμάτων, όπως αιθέρια έλαια ή ορισμένες βιοδραστικές ενώσεις.
Το εξάνιο είναι ένας διαλύτης που χρησιμοποιείται συνήθως σε αυτή τη διεργασία, καθώς είναι αποτελεσματικό στην εκχύλιση λιπιδίων από διάφορες πηγές, συμπεριλαμβανομένων των σπορελαίων, του ελαίου φυκών καθώς και βιοδραστικών ενώσεων λιπιδικής βάσης. Η κατεργασία με υπερήχους διαρρηγνύει τις κυτταρικές δομές και προάγει την εκχύλιση στερεού–υγρού μέσω της αυξημένης μεταφοράς μάζας και της απελευθέρωσης ενώσεων στον διαλύτη. Αυτό συμβαίνει επειδή ο διαλύτης, όπως το εξάνιο, μπορεί να διεισδύσει καλύτερα στο στερεό υλικό και να διαλύσει αποτελεσματικά τα έλαια (λιπίδια, λιπαρά οξέα). Κατά συνέπεια, η διεργασία εκχύλισης επιταχύνεται, μειώνοντας τον χρόνο που απαιτείται για την εκχύλιση των επιθυμητών ενώσεων. Επιπλέον, η χρήση υπερήχων μπορεί να μειώσει την απαιτούμενη ποσότητα διαλύτη, καθιστώντας την πιο φιλική προς το περιβάλλον επιλογή.
 

Η εκχύλιση με υπερήχους επιτρέπει τη χρήση ηπιότερων, μη τοξικών διαλυτών

Η κατεργασία με υπερήχους δεν βελτιώνει μόνο την εκχύλιση με εξάνιο, αλλά επιτρέπει επίσης τη χρήση ηπιότερων, μη τοξικών διαλυτών, όπως αιθανόλη, υδατική αιθανόλη, νερό ή φυσικοί βαθέως ευτηκτικοί διαλύτες (DES, NADES). Η ιδιαίτερα αποτελεσματική κυτταρική διάρρηξη και μεταφορά μάζας που παρέχουν οι εκχυλιστήρες υπερήχων τύπου καθετήρα προσφέρουν εξαιρετικά αποτελέσματα με τη χρήση ηπιότερων διαλυτών. Έτσι, η εκχύλιση με υπερήχους σε συνδυασμό με ηπιότερους, μη τοξικούς, φιλικότερους προς το περιβάλλον διαλύτες επιτρέπει την παραγωγή εκχυλισμάτων υψηλής ποιότητας κατάλληλων για χρήση σε τρόφιμα, την εξοικονόμηση κόστους και μια πράσινη διεργασία εκχύλισης.

Συσκευές υπερήχων υψηλής απόδοσης για βελτιωμένη εκχύλιση με εξάνιο

Η Hielscher Ultrasonics σχεδιάζει, κατασκευάζει και προμηθεύει εκχυλιστήρες υπερήχων υψηλής απόδοσης, οι οποίοι μπορούν εύκολα να ενσωματωθούν σε υπάρχουσες εγκαταστάσεις εκχύλισης με εξάνιο ή σε εκχυλιστήρες Soxhlet. Πέρα από την προμήθεια, την εγκατάσταση και τις υπηρεσίες συντήρησης, η Hielscher παρέχει συμβουλές και καθοδήγηση στους πελάτες της κατά τις δοκιμές σκοπιμότητας, τη βελτιστοποίηση της διεργασίας και τον σχεδιασμό της μονάδας έως την τελική εγκατάσταση και θέση σε λειτουργία της διεργασίας εκχύλισης.
Κύρια πλεονεκτήματα των συσκευών υπερήχων Hielscher είναι ο πλήρης έλεγχος της διεργασίας, η γραμμική δυνατότητα κλιμάκωσης και η ικανότητα όλων των βιομηχανικών επεξεργαστών υπερήχων να παρέχουν πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης. Πλάτη ταλάντωσης έως 200µm μπορούν εύκολα να διατηρούνται συνεχώς σε λειτουργία 24/7. Τα υψηλά πλάτη ταλάντωσης είναι ιδιαίτερα σημαντικά για την εκχύλιση σκληρότερων κυτταρικών δομών, όπως σπόρων και πυρήνων.
Το τεχνικό προσωπικό μας και το πλήρως εξοπλισμένο εργαστήριο διεργασιών μας θα σας υποστηρίξουν με γνώσεις και καθοδήγηση!

Σχεδιασμός, κατασκευή και συμβουλευτική – Ποιότητα κατασκευασμένη στη Γερμανία

Οι συσκευές υπερήχων Hielscher είναι γνωστές για τα υψηλότατα πρότυπα ποιότητας και σχεδιασμού τους. Η ανθεκτικότητα και η εύκολη λειτουργία επιτρέπουν την ομαλή ενσωμάτωση των συσκευών υπερήχων μας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Οι συσκευές υπερήχων Hielscher ανταποκρίνονται εύκολα σε αντίξοες συνθήκες και απαιτητικά περιβάλλοντα.

Η Hielscher Ultrasonics είναι μια εταιρεία πιστοποιημένη κατά ISO και δίνει ιδιαίτερη έμφαση σε συσκευές υπερήχων υψηλής απόδοσης που διαθέτουν τεχνολογία αιχμής και είναι φιλικές προς τον χρήστη. Φυσικά, οι συσκευές υπερήχων Hielscher συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις CE και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας: