La ultrasonicación con sonda puede mejorar la extracción convencional con hexano intensificando el proceso y haciéndolo mucho más eficaz. La extracción por ultrasonidos mejora la transferencia de masa y altera las células para liberar en el disolvente las sustancias bioactivas deseadas, lo que se traduce en mayores rendimientos de extracción en comparación con los métodos convencionales por sí solos. La extracción asistida por ultrasonidos es muy eficaz para aumentar el rendimiento de la extracción de aceite, incluidos el aceite de colza y el aceite de semilla de lino, lo que da como resultado una composición de ácidos grasos de alta calidad y un mayor contenido de componentes bioactivos.

Mejora de la extracción de hexano mediante ultrasonidos de potencia

La extracción por ultrasonidos es un método de intensificación del proceso que puede mejorar notablemente los procesos de extracción sólido-líquido y con disolventes.

Limitaciones de la extracción convencional con hexano

La extracción con hexano es una técnica común utilizada para extraer compuestos orgánicos, en particular sustancias no polares, de diversas fuentes como plantas, semillas o tierra. El hexano es un disolvente de hidrocarburos muy eficaz para disolver y extraer lípidos, aceites y otros compuestos no polares. El hexano se utiliza ampliamente para la extracción de aceite debido a su capacidad de solubilización de compuestos no polares (por ejemplo, aceites), su fácil separación posterior del aceite y su estrecho punto de ebullición (63-69°C).
Sin embargo, la eficacia de los procesos de extracción con hexano puede variar mucho en función de la materia prima y la extracción: el rendimiento de extracción y el tiempo de extracción están muy correlacionados. Esto significa que para un alto rendimiento de extracción se requiere un mayor tiempo de retención de la biomasa en el disolvente hexano. Otro factor limitante suele ser la penetración insuficiente del hexano en la matriz de la biomasa. Las estructuras celulares rígidas se humedecen principalmente con hexano en la superficie, mientras que el interior de la célula sólo entra parcialmente en contacto con el hexano. Esta penetración insuficiente da lugar a un proceso de extracción incompleto, ya que las sustancias objetivo como los lípidos (es decir, ácidos grasos, grasas, aceites) permanecen en el interior de la matriz celular.

La solución: Extracción con hexano intensificada por ultrasonidos

La sonicación con sonda, también conocida como sonicación con sonda ultrasónica, es un método que utiliza ondas ultrasónicas de alta intensidad para crear burbujas de cavitación acústica en un medio líquido. Estas burbujas se colapsan rápidamente, generando intensos campos de energía localizados y creando microturbulencias y fuerzas de alto cizallamiento dentro del disolvente.
Debido a estas condiciones de alta densidad energética generadas por ultrasonidos, la sonicación tipo sonda puede intensificar y mejorar el proceso de extracción con hexano de varias maneras:

• Transferencia de masa mejorada: La sonicación mejora la transferencia de masa entre la muestra sólida y el disolvente. La microturbulencia y el rápido colapso de las burbujas de cavitación crean fuertes fuerzas de cizallamiento y cambios de presión localizados. Esto altera la capa límite alrededor de la muestra sólida, favoreciendo la liberación de los compuestos objetivo en el disolvente, mejorando así la eficacia de la extracción.
• Extracción acelerada: La sonicación acelera la cinética de extracción al aumentar el área de contacto entre el disolvente y la muestra sólida. Las burbujas de cavitación proporcionan agitación y crean una mezcla homogeneizada, asegurando que el disolvente entre en estrecho contacto con toda la superficie del material sólido, lo que conduce a velocidades de extracción más rápidas.
• Alteración de las estructuras celulares: En las extracciones a partir de plantas, la sonicación puede alterar las estructuras celulares, como las paredes y las membranas celulares, facilitando la liberación de componentes intracelulares. Esto permite una extracción más eficaz de los lípidos y otros compuestos diana que puedan estar encerrados dentro de las células.
• Disminución del tiempo de extracción: Al combinar una mayor transferencia de masa y una cinética de extracción acelerada, la sonicación tipo sonda puede reducir significativamente el tiempo de extracción necesario para obtener el rendimiento deseado. Esto puede ser especialmente beneficioso cuando se procesan grandes volúmenes de muestras o se trabaja con aplicaciones sensibles al tiempo.

Debido a estos factores de proceso mejorados, la ultrasonicación tipo sonda puede mejorar significativamente la extracción con hexano. La extracción de hexano por ultrasonidos puede optimizarse en función de los compuestos y volúmenes específicos que se extraigan. La intensidad de los ultrasonidos (amplitud), la duración, la temperatura, la presión y la configuración de la extracción pueden ajustarse para obtener rendimientos de extracción óptimos en un periodo de extracción reducido.

• aceites de algas
• Aceites vegetales (soja, lino, colza, girasol, salvado de arroz, etc.)
• aceites esenciales
• cariofileno
• Oleorresina de vainilla procedente de vainas de vainilla
• Luteína de la yema de huevo
• Astaxantina de algas
• Desengrasado de insectos

Extracción Soxhlet intensificada por ultrasonidos con hexano como disolvente

La extracción Soxhlet intensificada por ultrasonidos es un proceso que combina la extracción Soxhlet tradicional con ondas ultrasónicas para mejorar la eficacia del proceso de extracción. La extracción Soxhlet es un procedimiento utilizado habitualmente en laboratorios y para la producción de volúmenes de extracto más pequeños, como aceites esenciales o determinados compuestos bioactivos.
El hexano es un disolvente de uso común para este proceso, ya que es eficaz en la extracción de lípidos de diversas fuentes, incluyendo aceites de semillas, aceite de algas, así como compuestos bioactivos a base de lípidos. La ultrasonicación altera las estructuras celulares y favorece la extracción sólido-líquido al aumentar la transferencia de masa y la liberación de compuestos en el disolvente. Dado que el disolvente, como el hexano, puede penetrar mejor en el material sólido y disolver eficazmente los aceites (lípidos, ácidos grasos). En consecuencia, el proceso de extracción se acelera, reduciendo el tiempo necesario para extraer los compuestos deseados. Además, el uso de ultrasonidos puede reducir la cantidad de disolvente necesario, lo que lo convierte en una opción más respetuosa con el medio ambiente.

La extracción por ultrasonidos permite utilizar disolventes más suaves y no tóxicos

La ultrasonicación no sólo mejora la extracción con hexano, sino que también permite utilizar disolventes más suaves y no tóxicos, como etanol, etanol acuoso, agua o disolventes eutécticos profundos naturales (DES, NADES). La disrupción celular y la transferencia de masa altamente eficaces que proporcionan los extractores ultrasónicos tipo sonda permiten obtener excelentes resultados utilizando disolventes más suaves. De este modo, la extracción ultrasónica en combinación con disolventes más suaves, no tóxicos y respetuosos con el medio ambiente permite obtener extractos de alta calidad aptos para uso alimentario, ahorrar costes y conseguir un proceso de extracción ecológico.

Ultrasonidos de alto rendimiento para mejorar la extracción de hexano

Hielscher Ultrasonics diseña, fabrica y suministra extractores ultrasónicos de alto rendimiento, que pueden integrarse fácilmente en instalaciones existentes de extracción con hexano o extractores Soxhlet. Además del suministro, la instalación y el servicio de mantenimiento, Hielscher asesora y guía a sus clientes durante las pruebas de viabilidad, la optimización del proceso y el diseño de la planta hasta la instalación final y la puesta en marcha del proceso de extracción.
Las principales ventajas de los ultrasonidos de Hielscher son el control total del proceso, la escalabilidad lineal y la capacidad de todos los procesadores industriales de ultrasonidos para suministrar amplitudes muy elevadas. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7. Las altas amplitudes son especialmente importantes cuando se trata de la extracción de estructuras celulares más duras, como semillas y granos.
Nuestro personal técnico y nuestro laboratorio de procesos totalmente equipado le ayudarán con conocimientos y orientación.

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: