Υπερήχους ξεπερνά άλλες μεθόδους εκχύλισης με ταχύτητα
Η ταχεία διαδικασία της εκχύλισης με υπερήχους και η προκύπτουσα εξοικονόμηση χρόνου στην παραγωγή εκχυλίσματος είναι ένα από τα πολλά πλεονεκτήματα της εκχύλισης με υπερήχους βιοδραστικών ενώσεων από φυτά. Υπερήχων εκχύλιση έχει συγκριθεί επιστημονικά με εναλλακτικές τεχνικές εκχύλισης όπως υπερκρίσιμη εκχύλιση CO2, διαβροχή, παλινδρόμηση θερμότητας, Soxhlet, ή εκχύλιση μικροκυμάτων και τα αποτελέσματα της έρευνας αποδεικνύουν το σημαντικό πλεονέκτημα της υπερήχων σχετικά με την ταχύτητα εκχύλισης και την απόδοση.
Υπερήχους ως ταχεία διαδικασία εκχύλισης
Υπερήχων εκχύλιση των βιοδραστικών ενώσεων είναι γνωστή για τις υψηλές αποδόσεις, υψηλής ποιότητας εκχυλίσματα, σύντομο χρόνο εκχύλισης, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και την ικανότητα να εργάζονται με πολύ ήπιους διαλύτες. Όλοι αυτοί οι παράγοντες συμβάλλουν στην εξαιρετική συνολική αποτελεσματικότητα της εκχύλισης με υπερήχους βιοδραστικών συστατικών από φυτικά υλικά.
Παρακάτω μπορείτε να βρείτε μια επιλογή από επιστημονικές ερευνητικές εκθέσεις, στις οποίες υπερήχων εκχύλιση (επίσης υπερήχων-υποβοηθούμενη εκχύλιση / UAE) συγκρίθηκαν με άλλες τεχνικές εκχύλισης, όπως η διαβροχή, το Soxhlet, η παλινδρόμηση θερμότητας, το υπερκρίσιμο CO2, και εκχύλιση μικροκυμάτων.
Υπερήχων UP400St για εκχύλιση βοτάνων υψηλής ταχύτητας σε λειτουργία παρτίδας
| Εφαρμογή εξαγωγής | Υπερήχων χρόνος εκχύλισης | Χρόνος εναλλακτικής μεθόδου εκχύλισης | Πρόσθετες πληροφορίες | Πηγή |
|---|---|---|---|---|
| Εκχύλιση ανθοκυανίνης από μούρα μυρτιάς | 5 λεπ | 15 λεπτά φούρνος μικροκυμάτων |
Υπερήχων UP200S | Gonzalez κ.ά., 2019 |
| Εκχύλιση φύλλων Boldo | 5-30 λεπτά | 15-90 λεπτά Διαβροχή |
Υπερήχων UIP1000hdT "Μπορούμε να δούμε ότι από 5 έως 30 λεπτά υπερήχων, η απόδοση είναι ισοδύναμη με την απόδοση της συμβατικής διαβροχής στα 15 έως 90 λεπτά: UAE απαιτεί το ένα τρίτο του χρόνου για την εξαγωγή του διαλυτού υλικού των φύλλων σε συμβατική διαβροχή. |
Petigny κ.ά., 2013 |
| Εκχύλιση ολικών φαινολών και φλαβονοειδών από φασκόμηλο | 11 λεπ | 30 λεπτά συμβατική εκχύλιση με αναδευτήρα υδατόλουτρου στους 60ºC |
Υπερήχων απαγωγείς UP100Η, UP400S |
Dent κ.ά., 2015 |
| Εκχύλιση πολυφαινολών φύλλων ελιάς | 21 λεπ | 60 λεπτά συμβατική εκχύλιση με παλινδρόμηση θερμότητας |
Υπερήχων UP400S | Dobrinčić κ.ά., 2020 |
| Εκχύλιση βιοδραστικών φαινολικών από φύλλα Malva sylvestris | 49 λεπ 48°C στα 110W |
5 ώρες εκχύλιση αναταραγμένης κλίνης στις 150 σ.α.λ. |
Υπερήχων UP200S Η ανάλυση HPLC αποκάλυψε ότι η συγκέντρωση των βιοδραστικών φαινολικών αυξήθηκε σημαντικά (p≺0,05) κάτω από τη βέλτιστη UAE συνθήκες. |
Bimakr κ.ά., 2017 |
| Εκχύλιση λιπιδίων από σπόρους πεπόνι χειμώνα (Benincasa hispida) | ∼36 λεπτά | Εκχύλιση υπερκρίσιμου διοξειδίου του άνθρακα σε συνδυασμό με τεχνική ταλάντευσης πίεσης (SCE-PST) (∼50 λεπτά), υπερκρίσιμο CO2 (∼97 λεπτά), και συμβατική εκχύλιση Soxhlet (∼360 λεπτά) | Σύγκριση υπερκρίσιμου διοξειδίου του άνθρακα (sCO2), εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπερήχους (UAE), εκχύλιση υπερκρίσιμου διοξειδίου του άνθρακα σε συνδυασμό με τεχνική ταλάντευσης υπό πίεση (SCE-PST) και η εξόρυξη Soxhlet δείχνει ότι τα ΗΑΕ είναι η πιο αποτελεσματική και ταχεία τεχνική εκχύλισης. | Bimakr et al. (2015) |
Σύγκριση υπερκρίσιμου διοξειδίου του άνθρακα (sCO2), εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπερήχους (UAE), εκχύλιση υπερκρίσιμου διοξειδίου του άνθρακα σε συνδυασμό με τεχνική ταλάντευσης υπό πίεση (SCE-PST) και η εκχύλιση Soxhlet δείχνει ότι UAE είναι η πιο αποτελεσματική και γρήγορη τεχνική εκχύλισης.
- Υψηλή απόδοση εκχύλισης
- Ανώτερες αποδόσεις εκχύλισης
- ταχεία διαδικασία
- Χαμηλές θερμοκρασίες
- Κατάλληλο για την εκχύλιση θερμοευαίσθητων ενώσεων
- Συμβατό με οποιοδήποτε διαλύτη
- Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας
- Τεχνική πράσινης εκχύλισης
- Εύκολη και ασφαλής λειτουργία
- Χαμηλό επενδυτικό και λειτουργικό κόστος
- 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία υπό βαρέως τύπου
Υψηλής απόδοσης υπερήχων εκχυλιστές για ρητή απομόνωση των ενώσεων
Ο υπερσύγχρονος υπερηχητικός εξοπλισμός της Hielscher επιτρέπει την ταχεία εκχύλιση βιομορίων υψηλής ποιότητας από φυτά. Ο πλήρης έλεγχος των παραμέτρων της διεργασίας, όπως το πλάτος, η θερμοκρασία, η πίεση και η εισροή ενέργειας, επιτρέπουν τις πιο αποτελεσματικές και ήπιες συνθήκες εκχύλισης παράγοντας άθικτα, εξαιρετικά βιοδραστικά εκχυλίσματα. Η βελτιστοποίηση των παραμέτρων εκχύλισης με υπερήχους, όπως το μέγεθος των σωματιδίων πρώτων υλών, ο τύπος διαλύτη, η αναλογία στερεού προς διαλύτη και ο χρόνος εκχύλισης μπορούν να βελτιστοποιηθούν για υψηλότερη απόδοση και καλύτερα συνολικά αποτελέσματα. Δεδομένου ότι η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια μέθοδος μη θερμικής εκχύλισης, μπορεί να αποφευχθεί η θερμική υποβάθμιση των βιοδραστικών συστατικών με αποτέλεσμα την ανώτερη ποιότητα εκχυλίσματος.
Συνολικά, πλεονεκτήματα όπως η υψηλή απόδοση, ο σύντομος χρόνος εκχύλισης, η χαμηλή θερμοκρασία εκχύλισης και οι μειωμένες απαιτήσεις διαλυτών καθιστούν την κατεργασία με υπερήχους την προτιμώμενη μέθοδο εκχύλισης.
Υπερήχους outcompetes μικροκυμάτων στην εκχύλιση ανθοκυανίνης από μούρα μυρτιάς. Κατεργασία με υπερήχους είναι τρεις φορές ταχύτερη από την εκχύλιση μικροκυμάτων.
Η σύγκριση των υπερήχων έναντι συμβατικών με έναν αναδευτήρα λουτρού νερού δείχνει σημαντικά μειωμένο χρόνο εκχύλισης για συνολικές φαινόλες και φλαβονοειδή από φασκόμηλο όταν χρησιμοποιείται εκχύλιση με υπερήχους. Υπερήχων εκχύλιση απαιτεί μόνο το ένα τρίτο του χρόνου εκχύλισης με ένα αναδευτήρα λουτρό νερού.
Υπερήχων εκχύλιση: Καθιερωμένος στο εργαστήριο και τη βιομηχανία
Η εκχύλιση με υπερήχους εφαρμόζεται ευρέως για την εκχύλιση οποιουδήποτε είδους βιοδραστικής ένωσης από βότανα, μύκητες, φύκια, βακτήρια και κύτταρα θηλαστικών. Υπερήχων εκχύλιση έχει καθιερωθεί ως ένα απλό, οικονομικά αποδοτικό και εξαιρετικά αποτελεσματικό που υπερέχει άλλες παραδοσιακές τεχνικές εκχύλισης με υψηλότερες αποδόσεις εκχύλισης και μικρότερη διάρκεια επεξεργασίας.
Με εργαστήριο, πάγκο-top και πλήρως βιομηχανικά συστήματα υπερήχων άμεσα διαθέσιμα, υπερήχων εκχύλιση είναι σήμερα μια καθιερωμένη και αξιόπιστη τεχνολογία. Hielscher υπερήχων απαγωγείς εγκαθίστανται παγκοσμίως σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις επεξεργασίας για την παραγωγή τροφίμων- και pharma-βαθμού βιοδραστικές ενώσεις.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Ροή | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100Η |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL / λεπτό | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 έως 20L | 0.2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L / λεπτό | UIP4000hdT |
| μ.δ. | 10 έως 100L / λεπτό | UIP16000 |
| μ.δ. | μεγαλύτερου | σύμπλεγμα UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την ανάμειξη εφαρμογών, διασπορά, γαλακτωματοποίηση και εκχύλιση σε εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- 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.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε
Αρχή εργασίας της εκχύλισης με υπερήχους
Υπερήχων εκχύλιση είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος για την απομόνωση και το διαχωρισμό βιοδραστικών συστατικών από φυτικά υλικά. Δεδομένου ότι η υπερήχηση είναι συμβατή με οποιοδήποτε είδος διαλύτη, η διαδικασία εκχύλισης με υπερήχους μπορεί να σχεδιαστεί βέλτιστα όσον αφορά τις βιοδραστικές ενώσεις (δηλαδή, τις στοχευμένες ενώσεις), την πολικότητα, τη διαλυτότητα, την ευαισθησία στη θερμότητα και άλλους παράγοντες. Προσαρμόζοντας τη διαδικασία υπερήχων ειδικά σε μια συγκεκριμένη ένωση ή διάφορες ενώσεις, μπορεί να επιλεγεί η πιο ιδανική ρύθμιση προκειμένου να ληφθεί ένα εκχύλισμα εξαιρετικά υψηλής ποιότητας.
Τα κύματα υπερήχων σε συνδυασμό με υγρό ή πολτό δημιουργούν έντονες δονήσεις και ακουστική σπηλαίωση. Η ακουστική γνωστή και ως υπερηχητική σπηλαίωση καθορίζεται από τοπικά απαντώμενες εξαιρετικά υψηλές διαφορές πίεσης, δυνάμεις διάτμησης και υγρούς πίδακες. Αυτές οι δυνάμεις σπάνε τα κυτταρικά τοιχώματα, διαταράσσουν τα φυτικά κύτταρα και εντείνουν τη μεταφορά μάζας μεταξύ του εσωτερικού του κυττάρου και του διαλύτη. Με αυτόν τον τρόπο, τα βιοδραστικά συστατικά απελευθερώνονται αποτελεσματικά στον περιβάλλοντα διαλύτη, από όπου τα μόρια-στόχοι μπορούν εύκολα να απομονωθούν και να καθαριστούν (π.χ. με εξάτμιση ρότορα, απόσταξη ατμού ή HPLC).
Υπερήχων εκχύλιση από φυτικά κύτταρα: το μικροσκοπικό εγκάρσιο τμήμα (TS) δείχνει τον μηχανισμό των δράσεων κατά τη διάρκεια της εκχύλισης με υπερήχους από κύτταρα (μεγέθυνση 2000x)
[πηγή: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.