Εκχύλιση καπνού με υπερήχους
Η συμβατική εκχύλιση καπνού είναι μια αργή, χρονοβόρα διεργασία που περιλαμβάνει τη χρήση τοξικών διαλυτών σε υψηλές θερμοκρασίες, γεγονός που καθιστά τη διεργασία επικίνδυνη. Η εκχύλιση αλκαλοειδών από τον καπνό με υποβοήθηση υπερήχων μπορεί να πραγματοποιηθεί με νερό ή ήπιους διαλύτες, σε μια ταχεία διεργασία λίγων λεπτών. Τα αλκαλοειδή που εκχυλίζονται από τον καπνό με υπερήχους, όπως η νικοτίνη, απελευθερώνονται με μια ταχεία και εξαιρετικά αποδοτική διαδικασία, η οποία παρέχει υψηλές αποδόσεις εκχυλίσματος πλήρους φάσματος (που περιέχει νικοτίνη, νορνικοτίνη, χλωρογενικό οξύ, 5-καφεοϋλοκινικό οξύ, ρουτίνη, καφεϊκό οξύ και σκοπολετίνη, σολανεσόλη κ.λπ.).
Εκχύλιση καπνού με υπερήχους
Η εκχύλιση με υποβοήθηση υπερήχων είναι μια γρήγορη, αποτελεσματική και εύχρηστη μέθοδος εκχύλισης, η οποία βασίζεται στην εφαρμογή υπερήχων ισχύος. Τα έντονα υπερηχητικά κύματα δημιουργούν ταχεία μικροκίνηση και ακουστική σπηλαίωση σε συστήματα στερεού–υγρού (π.χ. φυτικό υλικό σε διαλύτη, όπως φύλλα καπνού σε αιθανόλη), με αποτέλεσμα την αύξηση της μεταφοράς μάζας και την επιτάχυνση της διεργασίας εκχύλισης. Σε σύγκριση με άλλες προηγμένες τεχνικές εκχύλισης, όπως η εκχύλιση με υπερκρίσιμο ρευστό και η εκχύλιση ζευγών ιόντων, η εκχύλιση με υποβοήθηση υπερήχων είναι σημαντικά πιο οικονομική, πιο φιλική προς το περιβάλλον, ασφαλέστερη και ευκολότερη στη χρήση. Επομένως, η εκχύλιση με υπερήχους αποτελεί την προτιμώμενη τεχνική εκχύλισης για την απελευθέρωση βιοδραστικών ενώσεων από φυτικές ύλες.
Η εκχύλιση με υπερήχους δίνει ένα εκχύλισμα ευρέος φάσματος, το οποίο περιέχει νικοτίνη, το κύριο αλκαλοειδές που αντιστοιχεί στο 94–98% της συνολικής περιεκτικότητας του καπνού σε αλκαλοειδή, καθώς και τα αλκαλοειδή νορνικοτίνη, αναβασίνη, αναταβίνη, κοτινίνη και μυοσμίνη.
Διαβάστε περισσότερα για την εκχύλιση αλκαλοειδών από φυτικό υλικό με συσκευή υπερήχων τύπου ακίδας!
Συσκευή υπερήχων UP400St (400 watts) για την εκχύλιση αλκαλοειδών όπως η νικοτίνη, η νορνικοτίνη, το χλωρογενικό οξύ κ.λπ. από φύλλα καπνού.
Εκχυλίσματα καπνού πλήρους φάσματος με κατεργασία με υπερήχους
Αλκαλοειδή όπως η νικοτίνη και η νορνικοτίνη, το χλωρογενικό οξύ, οι φαινολικές ενώσεις, η σολανεσόλη και άλλες βιοδραστικές ενώσεις μπορούν να απομονωθούν γρήγορα, αποδοτικά και με ασφάλεια με εκχύλιση με υπερήχους. Η συμβατική εκχύλιση καπνού περιλαμβάνει τη χρήση τοξικών διαλυτών, όπως το επτάνιο, σε υψηλές θερμοκρασίες, γεγονός που καθιστά τη διεργασία εκχύλισης επικίνδυνη. Ολόκληρη η συμβατική διεργασία εκχύλισης διαρκεί περίπου 24h και, ως εκ τούτου, είναι πολύ χρονοβόρα.
Η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να πραγματοποιηθεί ως εκχύλιση με κρύο νερό ή με χρήση ήπιων διαλυτών, όπως η αιθανόλη ή ένα μείγμα αιθανόλης–νερού, σε θερμοκρασία δωματίου ή σε ελαφρώς αυξημένες θερμοκρασίες. Η κατεργασία με υπερήχους διαρκεί λίγα λεπτά, καθιστώντας την εκχύλιση μια ταχεία διαδικασία. Επιπλέον, με τη χρήση νερού ή ήπιων διαλυτών, η διεργασία είναι απολύτως ασφαλής και εύχρηστη.
Τα εκχυλίσματα πλήρους φάσματος που παράγονται με υπερήχους περιέχουν το κύριο αλκαλοειδές νικοτίνη, καθώς και δευτερεύοντα αλκαλοειδή ή αλκαλοειδή μικρότερης περιεκτικότητας, όπως η αναβασίνη ή 3-(2-πιπεριδινυλο)πυριδίνη, η αναταβίνη ή 3-(2-1,2,3,6-τετραϋδροπυριδυλο)πυριδίνη, η κοτινίνη ή 1-μεθυλο-5-(3-πυριδυλο)-2-πυρρολιδινόνη), το 2,3’-διπυριδύλιο ή ισονικοτεΐνη, η N-φορμυλονορνικοτίνη ή 2-(3-πυριδυλο)πυρρολιδινοκαρβαλδεΰδη, η μυοσμίνη ή 3-(1-πυρρολιν-2-υλο)πυριδίνη, η νορνικοτίνη ή 3-(πυρρολιδιν-2-υλο)πυριδίνη και η βήτα-νικοτυρίνη ή 3-(1-μεθυλοπυρρολ-2-υλο)πυριδίνη.
Η περιεκτικότητα σε αυτά τα αλκαλοειδή ποικίλλει ανάλογα με το είδος του καπνού και τα προϊόντα καπνού. Ενώ η νικοτίνη είναι το κύριο αλκαλοειδές, με 94–98% της συνολικής περιεκτικότητας σε αλκαλοειδή, η νορνικοτίνη και η αναταβίνη είναι τα δύο δευτερεύοντα αλκαλοειδή με τη μεγαλύτερη αφθονία, καθένα από τα οποία αντιστοιχεί περίπου στο 2% έως 6% της συνολικής περιεκτικότητας του καπνού σε αλκαλοειδή.
- Υψηλότερη απόδοση
- Υψηλή ποιότητα
- Ταχεία εκχύλιση
- Ήπια, μη θερμική διεργασία
- Νερό ή διαλύτης
- Απλή και ασφαλής λειτουργία
Επιλέξτε από μια ευρεία γκάμα διαλυτών
Με την εκχύλιση με υπερήχους, μπορείτε να επιλέξετε ανάμεσα σε διάφορους διαλύτες, όπως νερό, αλκοόλη, αιθανόλη, μεθανόλη, μείγματα αιθανόλης-νερού ή ισχυρούς διαλύτες όπως το επτάνιο ή το εξάνιο. Όλοι οι προαναφερθέντες διαλύτες έχουν ήδη δοκιμαστεί επιτυχώς και έχει αποδειχθεί ότι είναι αποτελεσματικοί για την απομόνωση βιοδραστικών ενώσεων όπως αλκαλοειδή, τερπενοειδή, φαινολικές ενώσεις και σολανεσόλη από φυτικά υλικά καπνού. Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εκχύλιση με κρύο νερό χωρίς διαλύτες (π.χ. για την παρασκευή βιολογικών εκχυλισμάτων) ή να συνδυαστεί με έναν διαλύτη της επιλογής σας.
Μάθετε περισσότερα για τους διαλύτες που χρησιμοποιούνται στην εκχύλιση φυτικών υλικών με υπερήχους!
Μάθετε περισσότερα για την εκχύλιση με εξάνιο που ενισχύεται με υπερήχους!
Εκχύλιση νικοτίνης από φύλλα καπνού με υπερήχους χρησιμοποιώντας τη συσκευή υπερήχων UP200Ht
Εκχυλιστήρες υπερήχων υψηλών επιδόσεων
Ο εξοπλισμός υπερήχων της Hielscher αποτελεί ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο εργαλείο εκχύλισης για την απομόνωση βιοδραστικών ενώσεων από φυτικά υλικά. Παρέχοντας εκχυλιστήρες υπερήχων για όλες τις κλίμακες διεργασίας, η Hielscher μπορεί να σας προτείνει το καταλληλότερο σύστημα υπερήχων για τις ανάγκες σας. Ξεκινώντας από συμπαγή αλλά ισχυρά εργαστηριακά συστήματα για αναλύσεις και δοκιμές σκοπιμότητας, η Hielscher προσφέρει ολόκληρη τη γκάμα, από εργαστηριακές συσκευές υπερήχων και συσκευές υπερήχων πιλοτικών εγκαταστάσεων έως πλήρως βιομηχανικούς αντιδραστήρες υπερήχων. Προσφέροντας όλο το φάσμα επεξεργαστών υπερήχων, η Hielscher διαθέτει την ιδανική διάταξη για τη διεργασία εκχύλισής σας. Ανάλογα με τον όγκο και τον στόχο της διεργασίας σας, η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να πραγματοποιηθεί κατά παρτίδες ή σε λειτουργία συνεχούς ροής. Πολυάριθμα εξαρτήματα, όπως ηχοτρόδια, κέρατα ενίσχυσης πλάτους, κυψελίδες ροής και αντιδραστήρες, επιτρέπουν τον εξοπλισμό του επεξεργαστή υπερήχων ώστε να επιτυγχάνονται ιδανικά οι στόχοι της διεργασίας.
Οι επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher μπορούν να ελέγχονται με ακρίβεια και τα δεδομένα της διεργασίας καταγράφονται αυτόματα στην ενσωματωμένη κάρτα SD των ψηφιακών συστημάτων υπερήχων μας. Ο αξιόπιστος έλεγχος των παραμέτρων της διεργασίας εξασφαλίζει σταθερά υψηλή ποιότητα προϊόντος. Η αυτόματη καταγραφή των παραμέτρων της διεργασίας επιτρέπει την εύκολη τυποποίηση της διεργασίας και τη συμμόρφωση με τις Ορθές Πρακτικές Παραγωγής (GMP).
Η ανθεκτικότητα του εξοπλισμού υπερήχων της Hielscher επιτρέπει τη λειτουργία 24/7 υπό βαριά καταπόνηση και σε απαιτητικά περιβάλλοντα. Η εύκολη και ασφαλής λειτουργία, καθώς και οι χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης, καθιστούν τα συστήματα υπερήχων της Hielscher αξιόπιστους στυλοβάτες της παραγωγής σας.
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 0,5 έως 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 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 | UIP4000 |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για περισσότερες πληροφορίες! Το άρτια εκπαιδευμένο προσωπικό μας θα χαρεί να συζητήσει μαζί σας τη διεργασία εκχύλισής σας!
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
UIP2000hdT, μια ισχυρή συσκευή υπερήχων υψηλών επιδόσεων με ισχύ 2kW
Βιβλιογραφία/Αναφορές
- Esclapez, M.D.; García-Pérez, J.V.; Mulet, A.; Cárcel, J.A. (2011): Ultrasound-Assisted Extraction of Natural Products. Food Engineering Reviews, Volume 3, 2011. 108–120.
- Vinatoru, M. (2001): An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrasonics Sonochemistry 8(3):303-13.
- Chen, P.X.; Qian, N.; Burton, H.R.; Moldoveanu, S.C. (2005): Analysis of Minor Alkaloids in Tobacco: A Collaborative Study. Contributions to Tobacco Research, Vol. 21, No.7, 2005.
- Yuegang Zuo, Liliang Zhang, Jingping Wu, Johnathan W. Fritz, Suzanne Medeiros, Christopher Rego (2004): Ultrasonic extraction and capillary gas chromatography determination of nicotine in pharmaceutical formulations. Analytica Chimica Acta, Volume 526, Issue 1, 2004. 35-39.
Χρήσιμες πληροφορίες
Γιατί είναι τόσο αποτελεσματική η εκχύλιση με υπερήχους;
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) βασίζεται στη σύζευξη κυμάτων υπερήχων πολύ υψηλής έντασης (ακουστικών κυμάτων) με ένα υγρό ή έναν πολτό. Τα ακουστικά κύματα δημιουργούν εναλλασσόμενους κύκλους υψηλής πίεσης / χαμηλής πίεσης, οι οποίοι προκαλούν το φαινόμενο της ακουστικής σπηλαίωσης. Το φαινόμενο της υπερηχητικής ή ακουστικής σπηλαίωσης χαρακτηρίζεται από ακραίες, τοπικά περιορισμένες συνθήκες πολύ υψηλών πιέσεων, θερμοκρασιών και δυνάμεων διάτμησης. Κοντά στις φυσαλίδες σπηλαίωσης που καταρρέουν προς το εσωτερικό τους, μπορούν να μετρηθούν θερμοκρασίες έως και 5000K, πιέσεις 1000 ατμοσφαιρών, ρυθμός θέρμανσης–ψύξης άνω των 1010 K/s και πίδακες υγρού με ταχύτητα έως και 280m/s, που εκδηλώνονται ως πολύ υψηλή δύναμη διάτμησης και στροβιλισμοί στη ζώνη σπηλαίωσης. Ο συνδυασμός αυτών των παραγόντων (πίεση, θερμότητα, διάτμηση και στροβιλισμός) προκαλεί κυτταρική διάρρηξη (λύση) και εντείνει τη μεταφορά μάζας κατά τη διαδικασία εκχύλισης. Έτσι, προάγεται η εκχύλιση υγρού–στερεού των φυτικών συστατικών από τα φυτικά κύτταρα. Η τεχνική εκχύλισης με υπερήχους εφαρμόζεται ευρέως για την επιτυχή και αποδοτική εκχύλιση φλαβονοειδών, πολυσακχαριτών, αλκαλοειδών, φυτοστερολών, πολυφαινολών και χρωστικών από φυτά.
Εκχύλιση με υπερήχους από φυτικά κύτταρα: η μικροσκοπική εγκάρσια τομή (TS) δείχνει τον μηχανισμό δράσης κατά την εκχύλιση με υπερήχους από κύτταρα (μεγέθυνση 2000x) [πηγή: Vilkhu et al. 2011]
Καπνός
Διάφορα φυτά του γένους Nicotiana και της οικογένειας Solanaceae (Σολανίδες) είναι γνωστά ως φυτά καπνού. Εκτός από τον όρο που χρησιμοποιείται συνήθως για το φυτό, ο καπνός περιγράφει επίσης τα προϊόντα που παρασκευάζονται από τα κατεργασμένα φύλλα του φυτού καπνού. Ενώ το Nicotiana tabacum είναι το κύριο καλλιεργούμενο είδος που χρησιμοποιείται για την παραγωγή καπνού και νικοτίνης, υπάρχουν πάνω από 70 φυτικά είδη καπνού. Το N. tabacum είναι το κυρίαρχο είδος που χρησιμοποιείται για προϊόντα καπνού, ωστόσο η ισχυρότερη παραλλαγή N. rustica απαντάται σε όλο τον κόσμο και χρησιμοποιείται για την παραγωγή φυτοφαρμάκων. Συγκρίνοντας την περιεκτικότητα σε νικοτίνη, τα φύλλα του N. rustica έχουν περιεκτικότητα σε νικοτίνη που φτάνει το 9%, ενώ τα φύλλα του N. tabacum περιέχουν περίπου 1 έως 3%.
Ο καπνός περιέχει το διεγερτικό αλκαλοειδές νικοτίνη, καθώς και αλκαλοειδή της χαρμάλας. Τα αποξηραμένα και κατεργασμένα φύλλα καπνού χρησιμοποιούνται κυρίως για κάπνισμα σε τσιγάρα, πούρα, πίπες, ναργιλέδες, καθώς και σε ηλεκτρονικά τσιγάρα, ηλεκτρονικά πούρα, ηλεκτρονικές πίπες και ατμοποιητές. Εναλλακτικά, μπορούν να καταναλωθούν ως εισπνεόμενος καπνός, καπνός μάσησης, καπνός που τοποθετείται ανάμεσα στο χείλος και τα ούλα και snus.
Η οικογένεια των φυτών καπνού περιλαμβάνει διάφορα είδη και υποείδη, τα οποία παρουσιάζουν διαφορετικά προφίλ αλκαλοειδών και γεύσης.
Ο ανατολικός καπνός (Nicotiana tabacum L.) είναι ένα είδος καπνού που καλλιεργείται κυρίως στην Τουρκία, την Ελλάδα και τις γειτονικές περιοχές και χρησιμοποιείται για την εμπορική παραγωγή τσιγάρων, πούρων και καπνού μάσησης. Έχει έντονη χαρακτηριστική γεύση, σχετικά χαμηλή περιεκτικότητα σε νικοτίνη και υψηλή περιεκτικότητα σε αναγωγικά σάκχαρα, οξέα και πτητικό αρωματικό έλαιο, το οποίο προσδίδει στα προϊόντα καπνού έντονο άρωμα.
Υπάρχουν 67 γνωστά φυσικά είδη καπνού. Παρακάτω παρατίθενται τα πιο συνηθισμένα είδη:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – πολυανθής καπνός
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – πτερωτός καπνός, καπνός γιασεμί, tanbaku (περσικά)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – καπνός του κογιότ
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – δενδρώδης καπνός, βραζιλιάνικος δενδρώδης καπνός, θαμνώδης καπνός, σιναπόδεντρο
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – καπνός της ερήμου, punche, “tabaquillo”
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. – καπνός των Αζτέκων, mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. – αυστραλιανός καπνός
- Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – νοτιοαμερικανικός καπνός, καπνός των δασών
- Nicotiana tabacum L. – εμπορικός καπνός που καλλιεργείται για την παραγωγή τσιγάρων, πούρων, καπνού μάσησης κ.λπ.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
Τα τρία παρακάτω είδη είναι υβρίδια που δημιουργήθηκαν από τον άνθρωπο:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
Τύποι καπνού
Η διαδικασία ξήρανσης και η επακόλουθη παλαίωση των φύλλων καπνού προκαλούν αργή οξείδωση και αποδόμηση των καροτενοειδών που υπάρχουν στο φύλλο του καπνού. Λόγω της οξείδωσης, συντίθενται ορισμένες ενώσεις στα φύλλα καπνού, οι οποίες προσδίδουν αρωματικές νότες γλυκού σανού, τσαγιού, ροδέλαιου ή φρούτων και συμβάλλουν στην «απαλότητα» του καπνού κατά το κάπνισμα. Τα άμυλα μετατρέπονται σε σάκχαρα, τα οποία στη συνέχεια προκαλούν γλυκίωση των πρωτεϊνών και οξειδώνονται σχηματίζοντας τελικά προϊόντα προχωρημένης γλυκίωσης (AGEs). Πρόκειται για μια διαδικασία καραμελοποίησης που προσδίδει επίσης στον καπνό τη γεύση του κατά το κάπνισμα.
Η μέθοδος προετοιμασίας και ξήρανσης του καπνού επηρεάζει τα τελικά αρωματικά χαρακτηριστικά του. Η ξήρανση μπορεί να πραγματοποιηθεί στον αέρα, με φωτιά, με έμμεση θέρμανση και στον ήλιο. Για παράδειγμα, ο καπνός που ξηραίνεται με έμμεση θέρμανση (π.χ. από τη Γαλλία) περιέχει μόνο χαμηλά επίπεδα αλκαλοειδών, ενώ ο καπνός Burley που ξηραίνεται στον αέρα (π.χ. προερχόμενος από τη Γουατεμάλα) είναι γνωστός για την υψηλή περιεκτικότητά του σε αλκαλοειδή.

