Στρατηγικές για υψηλότερες αποδόσεις στην εκχύλιση φυτικών υλών
Για την παραγωγή εκχυλισμάτων κορυφαίας ποιότητας από φυτικές ύλες με υψηλή αποδοτικότητα, δηλαδή με υψηλές αποδόσεις εκχυλισμάτων κορυφαίας ποιότητας σε σύντομο χρόνο εκχύλισης, απαιτείται μια τεχνική εκχύλισης υψηλών επιδόσεων. Η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια τεχνική εντατικοποίησης διεργασιών, η οποία επιτρέπει τη χρήση ενός ευρέος φάσματος πρώτων υλών και επιτυγχάνει υψηλές αποδόσεις εκχυλισμάτων ανώτερης ποιότητας με γρήγορο και οικονομικά αποδοτικό τρόπο.
Φυτικά εκχυλίσματα κορυφαίας ποιότητας με υπερήχους ισχύος
Κατά την εκχύλιση μιας συγκεκριμένης βιοδραστικής ένωσης ή ενός βιοδραστικού κλάσματος από μια φυτική ύλη, διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν τη διεργασία εκχύλισης. Εκτός από την τεχνολογία εκχύλισης (π.χ. εκχύλιση με υπερήχους), η πολικότητα του διαλύτη, η πρώτη ύλη και η προεπεξεργασία της, η αναλογία στερεού / υγρού (δηλαδή η αναλογία φυτικής ύλης / διαλύτη), ο χρόνος εκχύλισης και η θερμοκρασία αποτελούν σημαντικούς παράγοντες της διεργασίας που πρέπει να εξετάζονται προσεκτικά. Η εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπερήχους (UAE) επιτρέπει ιδανικές συνθήκες επεξεργασίας, οι οποίες χαρακτηρίζονται ταυτόχρονα από ηπιότητα και υψηλή αποδοτικότητα. Η ελεύθερη επιλογή ήπιων διαλυτών ή εκχύλισης με κρύο νερό, οι χαμηλές θερμοκρασίες και οι σύντομοι χρόνοι επεξεργασίας καθιστούν την εκχύλιση με υπερήχους την ανώτερη τεχνική εκχύλισης, η οποία αποτρέπει τη θερμική ή χημική αποικοδόμηση των βιοδραστικών μορίων. Επιπλέον, η UAE μπορεί να απελευθερώσει ολόκληρη τη διαθέσιμη ποσότητα βιοδραστικών μορίων από τη φυτική πρώτη ύλη. Για τον λόγο αυτό, η κατεργασία με υπερήχους είναι η ευρύτερα χρησιμοποιούμενη τεχνολογία εκχύλισης για την παραγωγή εκχυλισμάτων υψηλής δραστικότητας.
Εκχύλιση φυτικών υλών με το UP400St (400W, 24kHz)
Τι καθιστά την εκχύλιση με υπερήχους ανώτερη;
Η εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπερήχους (UAE) είναι μια εξαιρετικά αποδοτική τεχνική εκχύλισης, η οποία βασίζεται σε αμιγώς μηχανικές δυνάμεις. Η υπερηχητική ή ακουστική σπηλαίωση χαρακτηρίζεται από έντονες δυνάμεις διάτμησης, καθώς και από μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας και πίεσης που εμφανίζονται τοπικά. Αυτές οι εξαιρετικά έντονες δυνάμεις σπηλαίωσης προκαλούν τη λεγόμενη ηχοπορίωση, δηλαδή τη δημιουργία νέων πόρων και τη διεύρυνση των υφιστάμενων πόρων στην κυτταρική μεμβράνη, καθώς και τη διάρρηξη των δομών των φυτικών κυττάρων. Η ροή του διαλύτη προς το εσωτερικό των κυττάρων και από αυτό προς τα έξω, η οποία ενισχύεται με τους υπερήχους, συμβάλλει στην ταχεία και πλήρη απελευθέρωση των φυτικών ουσιών. Χρησιμοποιώντας αποκλειστικά μηχανικές δυνάμεις, η UAE δεν αλλοιώνει τα φυτικά μόρια μέσω χημικών ουσιών ή έντονης θερμικής επεξεργασίας και έτσι αποτρέπει τις χημικές ή θερμικά επαγόμενες αλλοιώσεις των βιοδραστικών ουσιών που βρίσκονται στις φυτικές ύλες. Ως αποτέλεσμα, η εκχύλιση με υπερήχους παράγει εκχυλίσματα πλήρους φάσματος υψηλής ποιότητας, τα οποία παρέχουν το σύνολο των επιδράσεων των συνδυασμένων φυτικών ουσιών, γνωστό ως το λεγόμενο φαινόμενο συνέργειας (entourage effect).
Εκχύλιση με υπερήχους: ήπια, μη θερμική, αλλά εξαιρετικά αποδοτική τεχνική για υψηλές αποδόσεις εκχυλισμάτων κορυφαίας ποιότητας.
Σύγκριση της εκχύλισης με υπερήχους με άλλες τεχνικές
Η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική για την απελευθέρωση και απομόνωση βιοδραστικών ενώσεων, όπως αντιοξειδωτικά, πολυφαινόλες, πολυσακχαρίτες, πρωτεΐνες, λιπίδια, κανναβινοειδή και άλλες φυτοχημικές ουσίες, από φυτικά υλικά.
Η κατεργασία με υπερήχους είναι η προτιμώμενη μέθοδος χάρη σε πολυάριθμα πλεονεκτήματα, όπως οι υψηλές / πλήρεις αποδόσεις εκχύλισης, η ταχεία, μη θερμική επεξεργασία, η συμβατότητα με σχεδόν οποιονδήποτε διαλύτη (π.χ. νερό, αιθανόλη, μεθανόλη, ισοπροπανόλη, φυτικά έλαια, γλυκερίνη κ.λπ.), η απλή και ασφαλής λειτουργία και οι χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης, μεταξύ πολλών άλλων.
Ο παρακάτω πίνακας συγκρίνει την εκχύλιση με υπερήχους με άλλες συμβατικές μεθόδους εκχύλισης, αναδεικνύοντας τα πλεονεκτήματα της UAE.
Οι εκχυλιστές υπερήχων της Hielscher διακρίνονται για την αποδοτικότητα, την αξιοπιστία και την ευχρηστία τους
| Εκχύλιση με υπερήχους | Εκχύλιση με εμβάπτιση | Εκχύλιση με CO2 | Soxhlet | Εκχύλιση με διήθηση | |
|---|---|---|---|---|---|
| Διαλύτης | συμβατή με σχεδόν οποιονδήποτε διαλύτη | νερό, υδατικοί και μη υδατικοί διαλύτες | CO2 | νερό, υδατικοί και μη υδατικοί διαλύτες | οργανικοί διαλύτες |
| Θερμοκρασία | μη θερμική εκχύλιση, ακριβής έλεγχος θερμοκρασίας |
περιβάλλοντος | με θέρμανση | θερμοκρασία περιβάλλοντος, περιστασιακά εφαρμόζεται θέρμανση |
πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία των 31°C |
| Πίεση | είναι δυνατή η λειτουργία τόσο σε ατμοσφαιρική όσο και σε αυξημένη πίεση |
ατμοσφαιρική | ατμοσφαιρική | ατμοσφαιρική | πολύ υψηλές πιέσεις (πάνω από την κρίσιμη πίεση των 74 bar) |
| Χρόνος επεξεργασίας | σύντομος | πολύ μεγάλος | μεγάλος | πολύ μεγάλος | μέτριος |
| Ποσότητα διαλύτη | μικρή, υψηλή φόρτιση στερεού φυτικού υλικού στον διαλύτη, ιδιαίτερα όταν χρησιμοποιείται διάταξη με κυψελίδα ροής |
μεγάλη | μέτρια | μεγάλη | μεγάλες ποσότητες υπερκρίσιμου CO2 |
| Πολικότητα φυσικού εκχυλίσματος | εξαρτάται από τον διαλύτη· για την εκχύλιση μη πολικών και πολικών ενώσεων συνιστάται εκχύλιση δύο σταδίων με χρήση δύο διαλυτών |
εξαρτάται από τον διαλύτη | εξαρτάται από τον διαλύτη | εξαρτάται από τον διαλύτη | εξαρτάται από την πίεση (σε υψηλότερες πιέσεις είναι πιο πολικό) |
| Ευελιξία / Δυνατότητα κλιμάκωσης | για εκχύλιση κατά παρτίδες και εντός γραμμής, γραμμική κλιμάκωση |
μόνο εκχύλιση κατά παρτίδες, περιορισμένη δυνατότητα κλιμάκωσης |
μόνο εκχύλιση κατά παρτίδες, περιορισμένη δυνατότητα κλιμάκωσης |
μόνο εκχύλιση κατά παρτίδες, περιορισμένη δυνατότητα κλιμάκωσης |
μόνο εκχύλιση κατά παρτίδες, περιορισμένη δυνατότητα γραμμικής κλιμάκωσης, πολύ δαπανηρή |
Γιατί είναι τόσο αποδοτική η εκχύλιση με υπερήχους;
Ο μηχανισμός εντατικοποίησης της εκχύλισης με υπερήχους ισχύος αποδίδεται κυρίως στο φαινόμενο της ακουστικής σπηλαίωσης. Η σπηλαίωση που προκαλείται από τους υπερήχους προκαλεί συγκρούσεις μεταξύ των σωματιδίων της φυτικής βιομάζας, με αποτέλεσμα τον κατακερματισμό τους λόγω των μεταξύ τους συγκρούσεων και τη μείωση του μεγέθους τους. Όταν οι φυσαλίδες σπηλαίωσης καταρρέουν στην επιφάνεια των φυτικών στερεών, η διάβρωση και ο σχηματισμός πόρων μέσω υπερήχων αυξάνουν περαιτέρω την επιφάνεια των σωματιδίων. Η μεταφορά μάζας που εντείνεται με αυτόν τον τρόπο διευκολύνει την απελευθέρωση μορίων όπως πρωτεΐνες, λιπίδια, σάκχαρα, βιταμίνες, αντιοξειδωτικά, φυτοχημικές ουσίες και διαιτητικές ίνες. Οι δυνάμεις διάτμησης που παράγονται από τους υπερήχους βελτιώνουν τη διείσδυση του διαλύτη στην κυτταρική μήτρα του φυτικού υλικού και τη διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών, αντίστοιχα. Αυτοί οι μηχανισμοί των υπερήχων ισχύος ευθύνονται για τη σημαντική εντατικοποίηση της διεργασίας που επιτυγχάνεται όταν εφαρμόζεται κατεργασία με υπερήχους για την εκχύλιση φυτικού υλικού.
- υψηλές αποδόσεις εκχύλισης
- εκχυλίσματα κορυφαίας ποιότητας
- εξαιρετικά αποδοτική, ταχεία διεργασία
- χαμηλό λειτουργικό κόστος
- αναπαραγώγιμα αποτελέσματα
- γραμμική κλιμάκωση
- απλή & ασφαλής λειτουργία
- ανθεκτικότητα
Λάβετε τεχνικές πληροφορίες για τους εκχυλιστήρες υπερήχων της Hielscher και τα πλεονεκτήματά τους!
Η Hielscher Ultrasonics σχεδιάζει, κατασκευάζει και διανέμει εκχυλιστήρες υπερήχων υψηλών επιδόσεων για επεξεργασία κατά παρτίδες και συνεχή επεξεργασία σε οποιαδήποτε κλίμακα παραγωγής. Εκτός από τα υψηλότερα τεχνικά πρότυπα, την εξαιρετική ανθεκτικότητα και τη λειτουργία 24/7/365 για υψηλή αποδοτικότητα, οι συσκευές υπερήχων της Hielscher προσφέρουν εύκολο και αξιόπιστο χειρισμό. Η υψηλή αποδοτικότητα, το έξυπνο λογισμικό, το διαισθητικό μενού, η αυτόματη καταγραφή δεδομένων και ο τηλεχειρισμός μέσω προγράμματος περιήγησης είναι μερικά μόνο από τα χαρακτηριστικά που διακρίνουν τους εκχυλιστήρες της Hielscher από άλλον εξοπλισμό εκχύλισης.
Πλεονεκτήματα των εκχυλιστήρων υπερήχων της Hielscher
Αποδοτικότητα
- Υψηλότερες αποδόσεις εκχύλισης
- Ταχεία διεργασία εκχύλισης – μέσα σε λίγα λεπτά
- Εκχυλίσματα υψηλής ποιότητας – ήπια, μη θερμική εκχύλιση
- Πράσινοι διαλύτες (νερό, αιθανόλη, γλυκερίνη, φυτικά έλαια κ.λπ.)
Απλότητα
- Άμεση λειτουργία με τη σύνδεση – Εγκατάσταση και εκπαίδευση μέσα σε λίγες ώρες
- Υψηλή δυναμικότητα επεξεργασίας – Για παραγωγή εκχυλισμάτων μεγάλης κλίμακας
- Λειτουργία κατά παρτίδες ή συνεχής λειτουργία εντός γραμμής
- Απλή εγκατάσταση – Υποστηρίζει πολλαπλές τάσεις και απαιτεί σύνδεση μόνο τεσσάρων εύκαμπτων σωλήνων
- Δυνατότητα μετακίνησης
- Γραμμική αύξηση κλίμακας – προσθέστε ένα ακόμη σύστημα υπερήχων παράλληλα για να αυξήσετε τη δυναμικότητα
- Απομακρυσμένη παρακολούθηση και έλεγχος – μέσω υπολογιστή, έξυπνου κινητού τηλεφώνου ή τάμπλετ
- Δεν απαιτείται επίβλεψη της διεργασίας – Εγκατάσταση και έναρξη λειτουργίας
- Υψηλές επιδόσεις – σχεδιασμένο για συνεχή παραγωγή 24/7
- Ανθεκτικότητα και χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης
- Υψηλή ποιότητα – σχεδιασμένο και κατασκευασμένο στη Γερμανία
- Γρήγορη φόρτωση και εκφόρτωση μεταξύ παρτίδων
- Εύκολος καθαρισμός
Ασφάλεια
- Απλή και ασφαλής λειτουργία
- Εκχύλιση χωρίς διαλύτη ή με διαλύτη (νερό, αιθανόλη, φυτικά έλαια, γλυκερίνη κ.λπ.)
- Χωρίς υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες
- Διατίθενται συστήματα αντιεκρηκτικής προστασίας με πιστοποίηση ATEX
- Εύκολος έλεγχος (και μέσω τηλεχειρισμού)
Διαλύτες για εκχύλιση με υπερήχους
Επιλέξτε τον ιδανικό διαλύτη για τη διαδικασία εκχύλισής σας: νερό, μείγμα νερού και αλκοόλης, ισοπροπυλική αλκοόλη, εξάνιο, αιθανόλη, μεθανόλη, βουτάνιο, φυτικά έλαια, γλυκερίνη,
μη τοξικοί διαλύτες, καθώς και όλοι οι άλλοι συνήθεις διαλύτες είναι συμβατοί με την εκχύλιση με υπερήχους.
Εκχύλιση με υπερήχους σε κρύο νερό: Αν και το νερό είναι τεχνικά διαλύτης, ο λεγόμενος καθολικός διαλύτης, η εκχύλιση με βάση το νερό θεωρείται γενικά εκχύλιση χωρίς διαλύτη. Η εκχύλιση με υπερήχους χωρίς διαλύτη δεν απαιτεί ξένες ουσίες. Ο πολτός νερού και φυτικού υλικού υποβάλλεται σε κατεργασία με υπερήχους για τη διάσπαση των κυτταρικών τοιχωμάτων του φυτού, ώστε τα βιοδραστικά μόρια να απελευθερωθούν στο νερό (διαλύτη). Η κατεργασία με υπερήχους είναι μια αμιγώς μηχανική μέθοδος, η οποία δεν αλλοιώνει χημικά την πρώτη ύλη και το εκχύλισμα. Επομένως, η εκχύλιση με υπερήχους είναι η προτιμώμενη τεχνική για την παραγωγή φυτικών εκχυλισμάτων υψηλής ποιότητας.
Συσκευή υπερήχων με ηχοτρόδιο UIP1000hdT με αναδευτήρα για την παραγωγή φυτικών εκχυλισμάτων, όπως κανναβινοειδών (π.χ., CBD, THC, CBG)
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των εκχυλιστών υπερήχων μας (επεξεργασία κατά παρτίδες και σε συνεχή ροή):
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Βιομηχανική εγκατάσταση του εκχυλιστή υπερήχων UIP4000hdT για την παραγωγή φυτικών εκχυλισμάτων.
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει και προμηθεύει εκχυλιστές υπερήχων υψηλών επιδόσεων για εργαστηριακή, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων από εργαστηριακή κλίμακα έως βιομηχανική κλίμακα.