Glicerina como disolvente para la extracción por ultrasonidos
La glicerina o el glicerol pueden utilizarse en estado puro (100%) o como mezcla de glicerina y 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, a menudo requieren largos tiempos de procesamiento y el uso de solventes orgánicos, lo que puede presentar riesgos para el medio ambiente y la salud. En la última década, la extracción por ultrasonidos ha sustituido a las técnicas tradicionales de extracción como la maceración, el 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 de elección. Los extractores ultrasónicos pueden incluso manejar glicerina vegetal pura como disolvente.
Homogeneizador ultrasónico UP400St para la extracción herbal utilizando glicerina como disolvente.
La glicerina vegetal es un disolvente de extracción ideal debido a sus propiedades no tóxicas y no irritantes y a su capacidad para preservar la estabilidad y la potencia de compuestos bioactivos sensibles. Tanto la glicerina pura como las mezclas de glicerina y agua son disolventes útiles para la producción de extractos para suplementos y nutracéuticos, extractos de sabores, aditivos alimentarios y cosméticos.
¿Cómo funcionan los ultrasonidos de tipo sonda para la extracción?
Los sonicadores utilizados para la extracción botánica utilizan el poder de los ultrasonidos intensos. A través de la sonda ultrasónica, los ultrasonidos de alta intensidad se transmiten al disolvente, donde se producen numerosas burbujas de cavitación. La rápida formación y colapso de las burbujas de cavitación microscópica genera fuerzas de cizallamiento y agitación intensa, altas temperaturas y presiones localizadas. Estas fuerzas sonomecánicas alteran eficazmente las paredes celulares y facilitan la liberación de compuestos intracelulares. Esta técnica de extracción intensificada por ultrasonidos ofrece varias ventajas, como la reducción de los tiempos de extracción, el aumento del 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 los aceites vegetales, es ampliamente reconocida por sus propiedades solventes. No es tóxico, es biodegradable y exhibe una excelente solubilidad para una amplia gama de compuestos orgánicos. Como disolvente, la glicerina vegetal ofrece varias ventajas sobre los disolventes orgánicos tradicionales:
- Seguridad e Impacto Ambiental: La glicerina no es tóxica y es benigna 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 alimentaria y farmacéutica. Al no contener alcohol, ser comestible y tener un sabor dulce, la glicerina es un disolvente apreciado para extractos diseñados para alimentos y productos farmacéuticos. Para los cosméticos, la glicerina es un disolvente bien considerado debido a sus propiedades emolientes.
- Solubilidad: Puede disolver sustancias hidrofílicas e hidrofóbicas, ampliando el alcance de los compuestos extraíbles.
- 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 hierbas en glicerina
En este protocolo, le guiamos a través de los pasos de la extracción ultrasónica de compuestos bioactivos de las hojas de hierbas en glicerina pura. Puede ver el vídeo complementario de arriba para hacerse una idea visual del proceso de extracción por ultrasonidos.
Te hace falta:
- hierbas frescas o secas
- Glicerina 100% vegetal
- sonicador de tipo sonda, por ejemplo, el UP400St con sonotrodo S24d22L2D
- Vaso de vidrio
- Botella de vidrio oscuro para almacenamiento
Instrucciones paso a paso
- Picar las hojas de hierbas en trozos pequeños (aprox. 5x5mm).
- Coloque las hojas de hierbas en el vaso de precipitados.
- Agrega la glicerina. Puedes dejar las hierbas en remojo durante unos minutos.
- Inserte la sonda del sonicador en el vaso de precipitados. Centre la sonda en el centro del vaso de precipitados y asegúrese de que el sonotrodo no toque las paredes del recipiente.
- Ajuste la amplitud al 100% e inicie la sonicación.
- Controle la temperatura con el sensor de temperatura que viene con el UP400St.
- Cuando la temperatura sube por encima de la temperatura que no quieres sobrepasar, puedes pausar el sonicador para dejar que la suspensión de glicerina se enfríe. Puede establecer un límite de temperatura en el menú del UP400St. Además, puede colocar el vaso de vidrio en un baño de hielo.
- Sonicado para una entrada de energía total de aprox. 200-250 Ws/g. (Puede ajustar la entrada de energía objetivo en el menú del UP400ST y en todos los sonicadores digitales de Hielscher).
- Después de la sonicación, retire el material vegetal agotado de la glicerina por filtración. Puedes usar un colador, papel de filtro o una gasa. Para facilitar la filtración de la glicerina viscosa, utilice la filtración al vacío.
Solución de problemas y consejos:
Cuanto más fría esté la glicerina, mayor será su viscosidad. Los líquidos muy viscosos requieren un sonicador más potente. El potente sonicador UP400St de 400 vatios maneja soberanamente el 100% de glicerina a temperatura ambiente. Si utiliza un sonicador de menor potencia, puede utilizar una mezcla de glicerina y agua (por ejemplo, 50:50 %v/v).
Para la glicerina fría, un sonicador industrial como el procesador de ultrasonidos de 1000 vatios UIP1000hdT es ideal para procesar disolventes altamente viscosos.
La glicerina (glicerol) es capaz de preservar la integridad de los compuestos bioactivos, lo que, combinado con su naturaleza no tóxica y biodegradable, la convierte en un disolvente atractivo para las industrias farmacéutica, cosmética y alimentaria. Combinados con las suaves condiciones de extracción de la ultrasonicación, los extractos de glicerina ultrasónica muestran una excelente calidad y biodisponibilidad. El proceso de sonicación garantiza la máxima eficacia, lo que se traduce en altos rendimientos, tiempos de extracción reducidos y bajos costes de procesamiento. Utilice el disolvente de su elección, consiga excelentes rendimientos de extracción y una calidad de extracto superior con los sonicadores Hielscher.
Protocolo: Extracción de fitoquímicos de la raíz de genciana
Una aplicación práctica de las mezclas de glicerina y agua en la extracción botánica por ultrasonidos se demuestra en el aislamiento de 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 que son de interés en la industria alimentaria y de bebidas, así como en la medicina tradicional.
La amarogentina ofrece un valor de amargor de 58.000.000 y se encuentra en una concentración del 0,15% en la raíz de genciana. El amargor de la genciana se caracteriza por un sabor limpio. Al ofrecer una alta potencia, los compuestos amargos de la raíz de Genciana son valorados como un compuesto de sabor fuerte.
Instrucciones paso a paso para la extracción ultrasónica de raíz de genciana con glicerina como disolvente
El uso de una mezcla de glicerina y agua, combinada con el sonicador UP200Ht de alto rendimiento, da como resultado un alto rendimiento de los fitoquímicos extraídos. Las condiciones suaves de la glicerina aseguran que los compuestos sensibles permanezcan estables durante todo el proceso.
La glicerina y sus mezclas con agua o etanol proporcionan opciones de disolventes versátiles para la extracción botánica ultrasónica. A pesar de los retos que plantea la alta viscosidad de la glicerina, los equipos de sonicación avanzados como el Hielscher UP200Ht pueden manejar eficazmente estos disolventes, garantizando una extracción eficiente de valiosos fitoquímicos. La capacidad de adaptar la composición del disolvente y aprovechar la potencia de las ondas ultrasónicas hace que la extracción asistida por ultrasonidos sea una técnica potente para el aislamiento de compuestos bioactivos de materiales vegetales.
Extracción asistida por ultrasonidos en glicerina
La combinación de ultrasonidos de tipo sonda con glicerina vegetal como disolvente presenta un potente enfoque para la extracción. Los efectos mecánicos de la ultrasonicación mejoran la transferencia de masa, mejorando la eficacia de la glicerina en la solubilización de los compuestos objetivo. Esta combinación es particularmente efectiva 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 varios campos:
- Productos farmacéuticos: Aislamiento de principios activos farmacéuticos a partir de plantas medicinales.
- Industria alimentaria: Extracción de sabores, colorantes y antioxidantes naturales.
- Cosméticos: Producción de compuestos bioactivos para el cuidado de la piel y productos de belleza.
- disolventes eutécticos profundos Debido a su bajo coste, alta disponibilidad, naturaleza no tóxica, no inflamabilidad y no volatilidad, los disolventes eutécticos profundos a base de glicerol y glicerol son ideales para la extracción ultrasónica de polifenoles, ofreciendo una solución altamente sostenible.
- elevada eficiencia
- Tecnología punta
- fiabilidad & robustez
- control de procesos preciso y ajustable
- lote & en línea
- para cualquier volumen
- software inteligente
- funciones inteligentes (por ejemplo, programable, protocolización de datos, control remoto)
- Manejo sencillo y seguro
- Bajo mantenimiento
- CIP (limpieza in situ)
Diseño, fabricación y consultoría – Calidad Made in Germany
Los ultrasonidos de Hielscher son conocidos por sus elevados estándares de calidad y diseño. Su robustez y fácil manejo permiten una integración sin problemas de nuestros ultrasonidos en las instalaciones industriales. Los ultrasonidos de Hielscher soportan sin problemas las condiciones más duras y los entornos más exigentes.
Hielscher Ultrasonics es una empresa con certificación ISO y pone especial énfasis en los ultrasonidos de alto rendimiento con tecnología punta y facilidad de uso. Por supuesto, los ultrasonidos de Hielscher cumplen la normativa CE y los requisitos de UL, CSA y RoHs.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:
| Volumen del lote | Tasa de flujo | Dispositivos 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 150L | De 3 a 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | Grupo de UIP16000 |
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Sonicador MSR-4 con 4 sondas ultrasónicas de 4 kW (potencia ultrasónica total de 16 kW) para la extracción industrial de compuestos bioactivos.
Literatura / 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 que vale la pena saber sobre la glicerina
¿Qué es la glicerina? La glicerina, también conocida como glicerol, es un alcohol trivalente con alta solubilidad en agua e higroscopicidad. Esto lo convierte en un disolvente versátil en diversas aplicaciones. La viscosidad de la glicerina vegetal es de aproximadamente 1400 centipoise a 20ºC. La glicerina es no tóxica, biodegradable y reciclable. Se produce a partir de fuentes renovables, lo que lo convierte en un disolvente respetuoso con el medio ambiente. Dado que la glicerina es de bajo costo y alta disponibilidad, se usa ampliamente en diversas industrias. Al no ser inflamable ni volátil, hace que la glicerina sea segura en su manipulación y almacenamiento.
La glicerina es soluble en agua, etanol y metanol, lo que amplía su aplicabilidad como disolvente en diferentes procesos químicos.
¿Para qué aplicaciones se utiliza la glicerina como disolvente?
La glicerina es valorada por sus diversas aplicaciones tanto en la industria alimentaria como en la cosmética. El uso de la glicerina como disolvente es una de sus fuertes aplicaciones, ya que ofrece propiedades químicas y una gran versatilidad como disolvente.
En Cosmética y Medicina: En cosmética y medicina, la glicerina se usa comúnmente como emoliente en cremas y formulaciones de gel. Actúa como disolvente para muchas sustancias poco solubles, mejorando su biodisponibilidad. La eficacia de la glicerina en estas aplicaciones se deriva de su naturaleza química como alcohol trivalente, que imparte una alta solubilidad en agua e higroscopicidad.
En Alimentos y Bebidas: La glicerina cumple múltiples funciones en la industria de alimentos y bebidas. Actúa como humectante, disolvente y edulcorante, contribuyendo a la conservación de los alimentos. También se utiliza como relleno en alimentos bajos en grasa preparados comercialmente, como galletas, y como agente espesante en licores.
Propiedades del poliol: La glicerina, un poliol (alcohol de azúcar), es reconocida por ser no tóxica, biodegradable y reciclable. Se produce a partir de fuentes renovables y funciona como un disolvente prótico polar debido a su estructura de alcohol trihídrico. Esto lo hace altamente hidrófilo y soluble en agua, etanol y metanol.
Co-solvente de extracción de agua: La glicerina es un codisolvente eficaz para los procesos de extracción de agua, especialmente destacado por su eficacia en la obtención de extractos de polifenoles.
¿Cuál es el papel de la glicerina en la extracción ultrasónica?
La glicerina, también conocida como glicerol, es un líquido incoloro, inodoro y viscoso que se usa ampliamente como solvente en extracciones botánicas. Sus propiedades únicas lo hacen particularmente adecuado para extraer fitoquímicos sensibles que podrían degradarse en condiciones más duras. Esta capacidad de la glicerina para preservar la integridad de los compuestos bioactivos, combinada con su naturaleza no tóxica y biodegradable, la convierte en un disolvente atractivo para las industrias farmacéutica, cosmética y alimentaria. Si bien la glicerina pura se usa a menudo como solvente de extracción, también se mezcla con agua o etanol en diferentes proporciones.
Mezclas de glicerina y agua: La mezcla de glicerina con agua reduce la viscosidad de la solución, mejorando su eficacia de cavitación durante la extracción por ultrasonidos. Una mezcla típica podría consistir en 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 amargos de la raíz de genciana, como se ha demostrado en los procesos de ultrasonidos.
Mezclas de glicerina y etanol: La adición de etanol a la glicerina crea una mezcla de disolvente con menor viscosidad y propiedades disolventes mejoradas. El etanol, al ser un buen disolvente para muchos fitoquímicos, ayuda a la extracción más eficiente de compuestos, mientras que el componente de glicerina garantiza la estabilidad y biocompatibilidad del extracto final.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.