Υπερήχων Soxhlet εκχύλιση

Υπερήχων βελτιώνει τη συμβατική εκχύλιση Soxhlet. Υπερήχων υποβοηθούμενη Soxhlet, επίσης γνωστή ως Sono-Soxhlet, εκχύλιση οδηγεί σε υψηλότερες αποδόσεις και μικρότερους χρόνους εκχύλισης. Hielscher αισθητήρα-τύπου υπερήχων μπορεί εύκολα να ενσωματωθεί σε οποιαδήποτε κλασική ρύθμιση εξαγωγής Soxhlet.

Soxhlet εκχύλιση χρησιμοποιώντας υπερήχους

Η εκχύλιση με Soxhlet είναι μια συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος εκχύλισης στερεού-υγρού που χρησιμοποιείται σε συνθετικό ή αναλυτικό εργαστήριο και απαιτείται όταν μια επιθυμητή ένωση παρουσιάζει περιορισμένη διαλυτότητα σε διαλύτη και η πρόσμειξη είναι αδιάλυτη σε αυτόν τον διαλύτη. Εν συντομία, η αρχή λειτουργίας της εκχύλισης Soxhlet μπορεί να περιγραφεί ως παλινδρόμηση με βάση διαλύτη.
Ο υπέρηχος ενσωματώνεται επιτυχώς στην εκχύλιση Soxhlet για να αυξήσει την απόδοση και να συντομεύσει τη διάρκεια. Όταν ολοκληρωθεί η εκχύλιση με Soxhlet, ο διαλύτης απομακρύνεται (π.χ. χρησιμοποιώντας περιστροφικό εξατμιστή).

Προβλήματα με τη συμβατική εκχύλιση Soxhlet:

Η παραδοσιακή εκχύλιση Soxhlet έχει σημαντικά μειονεκτήματα λόγω της μεγάλης διάρκειας εκχύλισης και της μεγάλης ποσότητας διαλύτη που χρησιμοποιείται. Επιπλέον, ένας συμβατικός απορροφητήρας Soxhlet στερείται ανάδευσης. Απαιτείται ανάδευση για την επιτάχυνση της διαδικασίας εκχύλισης. Καθώς οι συμβατικοί εκχυλιστές Soxhlet χρησιμοποιούν μεγάλες ποσότητες διαλύτη, η επακόλουθη εξάτμιση και συγκέντρωση απαιτούν πολλή ενέργεια. Η ποιότητα του εκχυλίσματος συχνά επηρεάζεται αρνητικά από τον μεγάλο χρόνο κατακράτησης των εκχυλισμένων ενώσεων στον θερμαινόμενο βολβό της εγκατάστασης εκχύλισης Soxhlet. Οι θερμοασταθείς ενώσεις-στόχοι αποσυντίθενται καθώς το υλικό εκτίθεται, κατά τη διάρκεια της μακράς διάρκειας εκχύλισης, στη θερμότητα του σημείου ζέσεως του διαλύτη.

Λύση: Υπερήχων Soxhlet εκχύλιση

Ο ισχυρός υπέρηχος αυξάνει τη μεταφορά μάζας μεταξύ δείγματος και διαλύτη. Ως εκ τούτου, απαιτείται λιγότερος διαλύτης. Η διάρκεια εκχύλισης μειώνεται δραστικά, έτσι ώστε τα εκχυλίσματα να μην εκτίθενται σε μακρά έκθεση σε θερμότητα. Με αυτόν τον τρόπο, αποφεύγεται η ανεπιθύμητη θερμική αποσύνθεση του εκχυλίσματος ή τουλάχιστον μειώνεται σημαντικά.
Ο υπέρηχος μπορεί εύκολα να ενσωματωθεί σε μια ρύθμιση εξαγωγής Soxhlet – είτε με την εισαγωγή του υπερηχητικού κέρατος (καθετήρας, sonotrode) στο θάλαμο Soxhlet είτε με υπερήχηση του θαλάμου Soxhlet έμμεσα μέσω του τοιχώματος του αγγείου. Υπερήχων Soxhlet εκχύλιση – aslo γνωστό ως Sono-Soxhlet – έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερες αποδόσεις εντός μικρότερου χρόνου εκχύλισης υπό ηπιότερες συνθήκες εκχύλισης.

Βιομηχανικές εγκαταστάσεις Sono-Soxhlet και Sono-Clevenger με Υπερήχων UIP1000hdT
(©Vernes κ.ά., 2020)

“Υπερήχους ως μέθοδος εκχύλισης είναι μια αποτελεσματική τεχνική σε σύγκριση με τις μεθόδους παλινδρόμησης για την εξαγωγή ιχνών οργανικών από εδάφη και ιζήματα. Οι τεχνικές εκχύλισης με υπερήχους αποδείχθηκε ότι παράγουν συγκρίσιμες ή ακόμη μεγαλύτερες ποσότητες (Song et al., 2002) υδρογονανθράκων από άλλες τεχνικές εκχύλισης […]. Ανάλογα με τον τύπο των ρύπων και της μήτρας, υπερήχηση μπορεί να έχει το πλεονέκτημα των ταχύτερων χρόνων εκχύλισης. Η βελτιστοποίηση των παραμέτρων εκχύλισης με υπερήχους, συμπεριλαμβανομένου του τύπου της σύνθεσης διαλύτη ή διαλύτη, του χρόνου εκχύλισης, του φορτίου δείγματος και της περιεκτικότητας σε νερό απαιτούνται πολλές φορές για πιο αποτελεσματικές και αναπαραγώγιμες εκχυλίσεις (Berset et al., 1999). Υπερήχους τεχνικές παρέχουν συνήθως μια σχετικά χαμηλού κόστους μέθοδο, χρησιμοποιώντας μικρούς όγκους οργανικού διαλύτη χωρίς την ανάγκη περίτεχνων γυάλινων σκευών και οργάνων.”
[Oluseyi et al. 2011]

Πλεονεκτήματα της εκχύλισης Sono-Soxhlet

Η εκχύλιση Sono-Soxhlet είναι μια παραλλαγή της παραδοσιακής τεχνικής εκχύλισης Soxhlet που ενσωματώνει υπερήχους υψηλής έντασης για την ενίσχυση της διαδικασίας εκχύλισης. Η τεχνική Sono-Soxhlet προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα, υποστηριζόμενα από επιστημονικές έρευνες και μελέτες, τα οποία περιλαμβάνουν:

• Αυξημένη απόδοση εκχύλισης: Η εκχύλιση Sono-Soxhlet αυξάνει την αποτελεσματικότητα της εκχύλισης διασπώντας τα κυτταρικά τοιχώματα φυτικών υλικών ή άλλων μητρών δειγμάτων. Η ακουστική σπηλαίωση που δημιουργείται από έντονα υπερηχητικά κύματα βελτιώνει τη μεταφορά μάζας και ενισχύει τη διείσδυση του διαλύτη στο δείγμα, αυξάνοντας έτσι την απόδοση των εκχυλισμένων ενώσεων.
• Μειωμένος χρόνος εκχύλισης: Η εκχύλιση Sono-Soxhlet μειώνει σημαντικά τον χρόνο εκχύλισης σε σύγκριση με τη συμβατική εκχύλιση Soxhlet. Καθώς ο υπέρηχος προάγει την ταχύτερη μεταφορά και διάχυση μάζας, η εκχύλιση των αναλυτών και των βοτανικών ενώσεων διαρκεί μόνο μια σύντομη θεραπεία. Μικρότερη διάρκεια εξαγωγής σημαίνει επίσης υψηλότερες δυνατότητες απόδοσης.
• Χαμηλότερη κατανάλωση διαλύτη: Ο συνδυασμός Soxhlet και εκχύλιση με υπερήχους έχει ως αποτέλεσμα μειωμένη κατανάλωση διαλύτη. Αυτό όχι μόνο συμβάλλει στην εξοικονόμηση κόστους, αλλά και ελαχιστοποιεί τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
• Ευελιξία εφαρμογής: Η εκχύλιση Sono-Soxhlet είναι ευέλικτη και μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα ευρύ φάσμα μητρών δειγμάτων, συμπεριλαμβανομένων φυτικών υλικών, προϊόντων διατροφής, πολυμερών και περιβαλλοντικών δειγμάτων. Η προσαρμοστικότητά του το καθιστά πολύτιμο εργαλείο σε διάφορους επιστημονικούς τομείς, όπως η φυτοχημεία, η χημεία και η περιβαλλοντική ανάλυση.
• Πράσινη Χημεία: Η εξόρυξη Sono-Soxhlet ευθυγραμμίζεται με τις αρχές της πράσινης χημείας μειώνοντας τα απόβλητα και την κατανάλωση ενέργειας. Η αποτελεσματικότητά του και η μειωμένη χρήση διαλυτών συμβάλλουν σε πιο φιλικές προς το περιβάλλον διαδικασίες εκχύλισης.

Αυτές οι ευεργετικές πτυχές της εξόρυξης Sono-Soxhlet συμβάλλουν στη βελτίωση της αποδοτικότητας της διαδικασίας, της αποδοτικότητας του χρόνου και της ενέργειας, καθώς και της φιλικότητας προς το περιβάλλον. Τα κύρια πλεονεκτήματα της εκχύλισης Sono-Soxhlet βασίζονται στην αυξημένη αποτελεσματικότητα εκχύλισης, τον μειωμένο χρόνο επεξεργασίας, τη χαμηλότερη κατανάλωση διαλυτών, την ευελιξία και τη συμβολή στην πράσινη χημεία.
Επωφεληθείτε από υπερήχων βελτιωμένη εκχύλιση Soxhlet και επικοινωνήστε μαζί μας μάθετε για περισσότερες πληροφορίες!

Βιβλιογραφία / Αναφορές