Glicerina como disolvente para la extracción ultrasónica
La glicerina o glicerol puede utilizarse pura (100%) o mezclada con agua o etanol para la extracción botánica. Conozca las ventajas de utilizar glicerina como disolvente de extracción en los procesos de sonicación.
Extracción botánica en glicerina mediante sonicación
La extracción botánica es un proceso fundamental en química analítica, bioquímica e investigación de productos naturales, destinado a aislar componentes específicos de mezclas complejas. Los métodos de extracción tradicionales, como la maceración o la extracción Soxhlet, suelen requerir tiempos de procesamiento prolongados y el uso de disolventes orgánicos, que pueden presentar riesgos para el medio ambiente y la salud. En la última década, la extracción ultrasónica ha sustituido a técnicas de extracción tradicionales como la maceración, la extracción Soxhlet y la extracción con disolventes, ya que la sonicación es más eficiente, rápida, eficaz y respetuosa con el medio ambiente. Además de estas ventajas de la extracción ultrasónica, esta técnica permite utilizar el disolvente que se prefiera. Los extractores ultrasónicos pueden incluso trabajar con glicerina vegetal pura como disolvente.
Homogeneizador ultrasónico UP400ST para la extracción de plantas herbáceas utilizando glicerina como disolvente.
¿Cómo funcionan los ultrasonicadores de sonda para la extracción?
Los sonicadores utilizados para la extracción botánica aprovechan la potencia de los ultrasonidos intensos. A través de la sonda ultrasónica, se transmiten ultrasonidos de alta intensidad al disolvente, donde se forman numerosas burbujas de cavitación. La rápida formación y el colapso de burbujas microscópicas de cavitación generan fuerzas de cizallamiento y una agitación intensa, así como altas temperaturas y presiones localizadas. Estas fuerzas sonomecánicas rompen eficazmente las paredes celulares y facilitan la liberación de compuestos intracelulares. Esta técnica de extracción intensificada por ultrasonidos ofrece varias ventajas, como menores tiempos de extracción, un mayor rendimiento y la capacidad de procesar sustancias termolábiles sin una degradación significativa.
Glicerina vegetal como disolvente de extracción
La glicerina vegetal, un líquido incoloro, inodoro y viscoso derivado de aceites vegetales, es ampliamente reconocida por sus propiedades como disolvente. No es tóxica, es biodegradable y ofrece una excelente capacidad para disolver una amplia variedad de compuestos orgánicos. Como disolvente, la glicerina vegetal ofrece varias ventajas frente a los disolventes orgánicos tradicionales:
- Seguridad e impacto ambiental: La glicerina no es tóxica y es inocua para el medio ambiente, lo que la convierte en una opción preferible para aplicaciones de química verde.
- Grado alimentario y farmacéutico: La glicerina vegetal está disponible en calidad de grado alimentario y farmacéutico. Al no contener alcohol, ser comestible y tener un sabor dulce, la glicerina es un disolvente apreciado para extractos destinados a alimentos y productos farmacéuticos. En cosmética, la glicerina es un disolvente bien valorado por sus propiedades emolientes.
- Solubilidad: Puede disolver tanto sustancias hidrófilas como hidrófobas, lo que amplía la variedad de compuestos que pueden extraerse.
- Estabilidad: La glicerina es químicamente estable, lo que ayuda a preservar la integridad de los compuestos sensibles durante la extracción.
Ultrasonicador UIP1000hdT para la extracción botánica.
Protocolo: extracción ultrasónica de hojas de plantas herbáceas en glicerina
En este protocolo, le guiamos por los pasos de la extracción ultrasónica de compuestos bioactivos de hojas de plantas herbáceas en glicerina pura. Puede ver el vídeo complementario de arriba para hacerse una idea visual del proceso de extracción ultrasónica.
Necesita:
- plantas herbáceas frescas o secas
- glicerina vegetal al 100%
- un sonicador de sonda, por ejemplo, el UP400St con el sonotrodo S24d22L2D
- un vaso de precipitados de vidrio
- una botella de vidrio oscuro para el almacenamiento
Instrucciones paso a paso
- Corte las hojas de las plantas herbáceas en trozos pequeños (aprox. 5x5mm).
- Coloque las hojas de las plantas herbáceas en el vaso de precipitados de vidrio.
- Añada la glicerina. Puede dejar las plantas en remojo durante unos minutos.
- Introduzca la sonda del sonicador en el vaso de precipitados. Sitúe la sonda en el centro del vaso y asegúrese de que el sonotrodo no toque las paredes del recipiente.
- Ajuste la amplitud al 100% e inicie la sonicación.
- Supervise la temperatura con el sensor de temperatura suministrado con el UP400St.
- Cuando la temperatura supere el valor que no desea sobrepasar, puede pausar el sonicador para dejar que se enfríe la suspensión en glicerina. Puede establecer un límite de temperatura en el menú del UP400St. Además, puede colocar el vaso de precipitados de vidrio en un baño de hielo.
- Aplique sonicación hasta alcanzar un aporte energético total de aprox. 200-250 Ws/g. (Puede establecer el aporte energético objetivo en el menú del UP400ST y de todos los sonicadores digitales de Hielscher.)
- Después de la sonicación, retire de la glicerina el material vegetal agotado mediante filtración. Puede utilizar un colador, papel de filtro o una tela de quesería. Para facilitar la filtración de la glicerina viscosa, utilice filtración al vacío.
Resolución de problemas y consejos:
Cuanto más fría esté la glicerina, mayor será su viscosidad. Los líquidos muy viscosos requieren un sonicador más potente. El sonicador UP400St de 400 vatios trabaja con facilidad con glicerina al 100% a temperatura ambiente. Si utiliza un sonicador de menor potencia, puede emplear una mezcla de glicerina y agua (por ejemplo, 50:50 %v/v).
Para la glicerina fría, un sonicador industrial como el procesador ultrasónico UIP1000hdT de 1000 vatios es ideal para procesar disolventes muy viscosos.
Protocolo: extracción de compuestos fitoquímicos de la raíz de genciana
Una aplicación práctica de las mezclas de glicerina y agua en la extracción botánica ultrasónica es el aislamiento de compuestos fitoquímicos, como la amarogentina, de la raíz de genciana en glicerina al 50%, utilizando el sonicador Hielscher UP200Ht. La raíz de genciana contiene compuestos de sabor amargo de interés para la industria alimentaria y de bebidas, así como para la medicina tradicional.
La amarogentina tiene un índice de amargor de 58.000.000 y se encuentra en la raíz de genciana a una concentración del 0,15%. El amargor de la genciana se caracteriza por un sabor limpio. Por su elevada potencia, los compuestos amargos de la raíz de genciana se valoran como potentes agentes saborizantes.
Instrucciones paso a paso para la extracción ultrasónica de raíz de genciana utilizando glicerina como disolvente
El uso de una mezcla de glicerina y agua, combinado con el sonicador UP200Ht de alto rendimiento, permite obtener un alto rendimiento de compuestos fitoquímicos extraídos. Las condiciones suaves de la glicerina garantizan que los compuestos sensibles permanezcan estables durante todo el proceso.
La glicerina y sus mezclas con agua o etanol ofrecen opciones versátiles de disolventes para la extracción botánica ultrasónica. A pesar de los retos que plantea la elevada viscosidad de la glicerina, los equipos avanzados de sonicación, como el Hielscher UP200Ht, pueden trabajar eficazmente con estos disolventes y garantizar una extracción eficiente de compuestos fitoquímicos valiosos. La posibilidad de adaptar la composición del disolvente y aprovechar la potencia de las ondas ultrasónicas convierte la extracción asistida por ultrasonidos en una técnica potente para aislar compuestos bioactivos de materiales vegetales.
Extracción asistida por ultrasonidos en glicerina
La combinación de ultrasonicadores de sonda con glicerina vegetal como disolvente constituye un método potente de extracción. Los efectos mecánicos de la ultrasonicación favorecen la transferencia de masa y mejoran la eficiencia de la glicerina para solubilizar los compuestos objetivo. Esta combinación es especialmente eficaz para extraer compuestos bioactivos de materiales vegetales, como polifenoles, alcaloides y aceites esenciales.
Aplicaciones de la extracción botánica ultrasónica en glicerina
Esta técnica de extracción tiene aplicaciones prometedoras en diversos ámbitos:
- Productos farmacéuticos: Aislamiento de principios activos farmacéuticos de plantas medicinales.
- Industria alimentaria: Extracción de aromas, colorantes y antioxidantes naturales.
- Cosmética: Producción de compuestos bioactivos para productos de cuidado de la piel y belleza.
- Disolventes eutécticos profundos Debido a su bajo coste, amplia disponibilidad, carácter no tóxico, ausencia de inflamabilidad y ausencia de volatilidad, el glicerol y los disolventes eutécticos profundos a base de glicerol son ideales para la extracción ultrasónica de polifenoles y ofrecen una solución altamente sostenible.
- alta eficiencia
- tecnología de vanguardia
- fiabilidad y robustez
- control del proceso ajustable y preciso
- por lotes y en línea
- para cualquier volumen
- software inteligente
- funciones inteligentes (por ejemplo, programación, registro de datos y control remoto)
- manejo fácil y seguro
- bajo mantenimiento
- CIP (limpieza in situ)
Diseño, fabricación y asesoramiento – Calidad fabricada en Alemania
Los ultrasonicadores Hielscher son conocidos por sus máximos estándares de calidad y diseño. Su robustez y facilidad de manejo permiten integrar nuestros ultrasonicadores sin dificultades en instalaciones industriales. Los ultrasonicadores Hielscher trabajan con facilidad en condiciones adversas y entornos exigentes.
Hielscher Ultrasonics es una empresa con certificación ISO que presta especial atención a los ultrasonicadores de alto rendimiento con tecnología de vanguardia y facilidad de uso. Por supuesto, los ultrasonicadores Hielscher cumplen la normativa CE y los requisitos de UL, CSA y RoHs.
La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros ultrasonicadores:
| Volumen por lote | Caudal | Equipos recomendados |
|---|---|---|
| 0,5 a 1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000hdT |
| 15 a 150 L | 3 a 15 L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | conjunto de UIP16000 |
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Sonicador MSR-4 con 4x sondas ultrasónicas de 4 kW (potencia ultrasónica total de 16 kW) para la extracción industrial de compuestos bioactivos.
Bibliografía / Referencias
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
- 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.
Datos de interés sobre la glicerina
¿Qué es la glicerina? La glicerina, también conocida como glicerol, es un alcohol trihidroxílico con elevada solubilidad en agua e higroscopicidad. Esto la convierte en un disolvente versátil para diversas aplicaciones. La viscosidad de la glicerina vegetal es de aproximadamente 1400 centipoise a 20ºC. La glicerina no es tóxica, es biodegradable y reciclable. Se produce a partir de fuentes renovables, lo que la convierte en un disolvente respetuoso con el medio ambiente. Debido a su bajo coste y amplia disponibilidad, se utiliza ampliamente en diversas industrias. Al no ser inflamable ni volátil, la glicerina es segura de manipular y almacenar.
La glicerina es soluble en agua, etanol y metanol, lo que amplía su aplicabilidad como disolvente en distintos procesos químicos.
¿En qué aplicaciones se utiliza la glicerina como disolvente?
La glicerina se valora por sus diversas aplicaciones tanto en la industria alimentaria como en la cosmética. Su uso como disolvente es una de sus principales aplicaciones gracias a sus propiedades químicas y a su gran versatilidad como disolvente.
En cosmética y medicina: En cosmética y medicina, la glicerina se utiliza habitualmente como emoliente en cremas y formulaciones en gel. Actúa como disolvente de muchas sustancias poco solubles y mejora su biodisponibilidad. La eficacia de la glicerina en estas aplicaciones se debe a su naturaleza química como alcohol trihidroxílico, que le confiere una elevada solubilidad en agua e higroscopicidad.
En alimentos y bebidas: La glicerina desempeña múltiples funciones en la industria alimentaria y de bebidas. Actúa como humectante, disolvente y edulcorante, y contribuye a la conservación de los alimentos. También se utiliza como agente de carga en alimentos comerciales bajos en grasa, como las galletas, y como espesante en licores.
Propiedades como poliol: La glicerina, un poliol (alcohol de azúcar), se caracteriza por no ser tóxica y por ser biodegradable y reciclable. Se produce a partir de fuentes renovables y actúa como disolvente polar prótico debido a su estructura de alcohol trihidroxílico. Esto la hace muy hidrófila y soluble en agua, etanol y metanol.
Codisolvente para la extracción acuosa: La glicerina es un codisolvente eficaz para los procesos de extracción acuosa y destaca especialmente por su eficacia para obtener extractos de polifenoles.
¿Qué función desempeña la glicerina en la extracción ultrasónica?
La glicerina, también conocida como glicerol, es un líquido incoloro, inodoro y viscoso que se utiliza ampliamente como disolvente en extracciones botánicas. Sus propiedades singulares la hacen especialmente adecuada para extraer compuestos fitoquímicos sensibles que podrían degradarse en condiciones más agresivas. Esta capacidad de la glicerina para preservar la integridad de los compuestos bioactivos, junto con su carácter no tóxico y biodegradable, la convierte en un disolvente atractivo para las industrias farmacéutica, cosmética y alimentaria. Aunque la glicerina pura se utiliza a menudo como disolvente de extracción, también se mezcla con agua o etanol en distintas proporciones.
Mezclas de glicerina y agua: La mezcla de glicerina con agua reduce la viscosidad de la solución y mejora su eficiencia de cavitación durante la extracción ultrasónica. Una mezcla típica puede contener un 50% de glicerina y un 50% de agua, equilibrando la viscosidad y la eficacia del disolvente. Esta combinación es especialmente eficaz para extraer compuestos como los agentes amargantes de la raíz de genciana, tal como se demuestra en los procesos de ultrasonicación.
Mezclas de glicerina y etanol: La adición de etanol a la glicerina crea una mezcla de disolventes de menor viscosidad y con mejores propiedades disolventes. El etanol, al ser un buen disolvente para muchos compuestos fitoquímicos, contribuye a una extracción más eficiente de los compuestos, mientras que la glicerina garantiza la estabilidad y la biocompatibilidad del extracto final.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento desde la escala de laboratorio hasta la escala industrial.