Disolventes eutécticos profundos para una extracción muy eficaz

Los disolventes eutécticos profundos (DES) y los disolventes eutécticos profundos naturales (NADES) ofrecen ventajas como disolventes de extracción a muchos niveles y son, por tanto, una alternativa prometedora a los disolventes orgánicos convencionales. Los disolventes eutécticos profundos funcionan de forma excelente en combinación con la extracción ultrasónica y proporcionan altos rendimientos de extractos de primera calidad. Más información sobre la extracción por ultrasonidos con disolventes eutécticos profundos naturales.

¿Cómo mejora la ultrasonicación la extracción con disolventes eutécticos profundos?

La extracción por sonda ultrasónica utilizando disolventes eutécticos profundos y disolventes eutécticos profundos naturales puede ofrecer varias ventajas para la extracción de compuestos bioactivos. Una de las principales ventajas es la mayor eficacia de extracción de compuestos fenólicos y otros fitoquímicos de fuentes naturales. Los disolventes eutécticos profundos son conocidos por su alta eficacia de extracción, que puede incluso mejorarse mediante extracción asistida por ultrasonidos. Debido a su no toxicidad, son una gran opción de disolvente para productos farmacéuticos y alimentarios. Esto hace que la extracción ultrasónica con disolventes eutécticos profundos sea un método ecológico y sostenible para la recuperación de compuestos bioactivos. Se ha demostrado científicamente que el uso sinérgico de ultrasonidos con disolventes eutécticos profundos da lugar a mayores rendimientos de diversos compuestos bioactivos. En general, la extracción por sonda ultrasónica utilizando disolventes eutécticos profundos y disolventes eutécticos profundos naturales proporciona un enfoque más eficiente y respetuoso con el medio ambiente para la extracción de compuestos bioactivos.

¿Qué son los disolventes eutécticos profundos (DES)?

Los disolventes eutécticos profundos (DES) son mezclas de al menos un aceptor de enlace de hidrógeno (HBA) y un donante de enlace de hidrógeno (HBD), incluidos los ácidos carboxílicos y otros compuestos renovables. Según Cai et al. (2019), "la fuerte interacción de enlace de hidrógeno entre el HBA y el HBD es el factor más importante para la formación de DESs." [Cai et al. 2019]
Para los donadores de enlaces de hidrógeno se utilizan a menudo compuestos como azúcares, aminoácidos, ácidos carboxílicos (por ejemplo, ácido benzoico, ácido cítrico, ácido succínico) o aminas (por ejemplo, urea, benzamida). El potencial de interacción química de los donantes de enlaces de hidrógeno es el principal factor que contribuye a la formación y eficacia de los disolventes eutécticos profundos. Las sales de haluro, como el cloruro de colina o el cloruro de zinc, también pueden utilizarse junto con los donadores de enlaces de hidrógeno. Otros disolventes eutécticos profundos a base de cloruro de colina se forman con ácido malónico, fenol o glicerina. Como resultado de las fuertes interacciones de enlace de hidrógeno, el punto de fusión de los disolventes eutécticos profundos se reduce significativamente en comparación con sus componentes individuales. A diferencia de los disolventes convencionales (etanol, metanol, hexano, butano, etc.), los disolventes eutécticos profundos no son volátiles, lo que significa que tienen una presión de vapor muy baja y, por tanto, son difícilmente inflamables. La toxicidad de los disolventes eutécticos profundos es baja, su biodegradabilidad es alta y los precursores necesarios son baratos, fáciles y abundantes de obtener, además de renovables.
Los disolventes eutécticos profundos naturales (NADES) son aún más ecológicos, ya que todos los precursores proceden de fuentes naturales. Los disolventes eutécticos profundos también ofrecen una solvencia sintonizable basada en la química del soluto y las especies utilizadas para crear disolventes eutécticos profundos. Algunos disolventes eutécticos profundos naturales presentan una viscosidad elevada, por lo que no son muy adecuados para la extracción por lotes. Sin embargo, los disolventes eutécticos profundos naturales con viscosidades más elevadas pueden aplicarse con éxito como disolventes en la extracción por flujo ultrasónico.

La tabla siguiente muestra algunas composiciones ejemplares de disolventes eutécticos naturales profundos (NADES) para la extracción de fitoquímicos:

¿Cómo funciona la extracción ultrasónica con disolventes eutécticos profundos?

La extracción por ultrasonidos se basa en los efectos sonomecánicos de los ultrasonidos de alta intensidad y baja frecuencia. Para promover e intensificar la extracción de compuestos botánicos (es decir, sustancias bioactivas) mediante ultrasonidos, se acoplan ondas ultrasónicas de alta potencia a través de una sonda ultrasónica (también denominada cuerno ultrasónico o sonotrodo) en el medio líquido, es decir, el lodo compuesto por la materia prima botánica y el disolvente eutéctico profundo (natural). Las ondas ultrasónicas viajan a través del líquido y crean ciclos alternos de baja y alta presión. Durante los ciclos de baja presión, se crean diminutas burbujas de vacío (las llamadas burbujas de cavitación), que crecen a lo largo de varios ciclos de presión. Durante esos ciclos de crecimiento de la burbuja, los gases disueltos en el líquido entran en la burbuja de vacío, de modo que ésta se transforma en burbujas de gas en crecimiento. Tras crecer a lo largo de varios ciclos, las burbujas de vacío alcanzan un cierto tamaño en el que no pueden absorber más energía, de modo que implosionan violentamente durante un ciclo de alta presión. La implosión de las burbujas se caracteriza por intensas fuerzas de cavitación, que incluyen temperaturas y presiones muy elevadas, que alcanzan hasta 4000K y 1000atm, respectivamente; así como los correspondientes diferenciales de temperatura y presión elevados. Estas turbulencias y fuerzas de cizallamiento generadas por ultrasonidos rompen las células vegetales y liberan los compuestos bioactivos intracelulares en el disolvente eutéctico profundo (natural). La extracción ultrasónica abre la estructura celular de los productos botánicos e intensifica la transferencia de masa entre el material vegetal y el disolvente. La sonicación favorece así la eficacia de los disolventes eutécticos profundos naturales. La extracción ultrasónica con disolventes eutécticos profundos (naturales) da lugar a rendimientos excepcionalmente altos en un tiempo de procesamiento muy corto.

Las potentes ondas ultrasónicas alteran la estructura celular de los productos botánicos, liberan los compuestos bioactivos y favorecen la transferencia de masa entre el material vegetal y el disolvente (por ejemplo, disolventes eutécticos profundos).

La combinación de la extracción por ultrasonidos con disolventes eutécticos profundos (naturales) le ofrece la oportunidad de combinar el poder intensificador del proceso de los ultrasonidos con los notables efectos solubilizantes y la extraordinaria capacidad de diseño de los disolventes eutécticos profundos. Gracias a la eficacia superior de la extracción por ultrasonidos, los ultrasonidos también se utilizan con éxito para la extracción de agua.
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Extractores ultrasónicos de alto rendimiento para el uso de disolventes eutécticos profundos

La extracción ultrasónica es una tecnología de procesamiento fiable, que facilita y acelera la producción de extractos de alta calidad a partir de diversos productos botánicos, así como de cualquier disolvente. La extracción ultrasónica es altamente compatible con los disolventes eutécticos profundos (naturales), que son favorables debido a su excelente poder de solubilización, diseño del extracto, sostenibilidad, biodegradabilidad y respeto por el medio ambiente. La combinación de la intensificación del proceso de ultrasonidos de potencia con las ventajas de los disolventes eutécticos profundos (naturales) confiere a esta tecnología de proceso superioridad a muchos niveles. La cartera de productos de Hielscher Ultrasonics cubre toda la gama, desde los ultrasonidos compactos de laboratorio hasta los sistemas de extracción industriales. Todos ellos son, por supuesto, adecuados para la extracción con disolventes eutécticos profundos.
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En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores: